CN107326194A - 一种覆铜线路板中铜的回收方法 - Google Patents

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周吉奎
刘勇
刘牡丹
刘珍珍
马致远
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    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

一种覆铜线路板中铜的回收方法，由生物浸铜剂的制备；生物浸出；溶剂萃取和电积回收铜步骤组成。本发明提供一种采用生物浸出－溶剂萃取－电积回收铜的技术方案回收覆铜线路板中的铜，该方法具有铜回收率高、环境友好、反应温和、流程缩短等特点。

Description

一种覆铜线路板中铜的回收方法
技术领域
本发明涉及一种采用“生物浸出－溶剂萃取－电积提铜”工艺回收覆铜线路板中铜的方法。
背景技术
我国是世界第一大印刷线路板生产国，每年线路板的产量达到1.3亿平方米，按材料利用率约90％计，每年产生的线路板边角废料以及废弃线路板约为8.1万吨。另外我国每年进口的电子废料及本土报废的电子产品拆解的废旧线路板的总量达50万吨以上。
线路板中金属含量远高于天然矿石的工业品位，具有很高的回收价值。特别是覆铜线路板中铜的含量高，几种线路板中铜的含量分别为：覆铜板23.06％；电脑主板42.64％；无原件音响板10.07％；交换机板32.35％；手机板29.38％。
目前主要采用“破碎－分选”工艺回收覆铜线路板中的铜，采用该工艺可以有效回收线路板粉料中的大颗粒金属铜，但微细粒金属铜很难有效回收。分选后线路板粉料中残余的微细粒铜含量高达0.5~1.5％，不仅造成铜资源的浪费，也严重影响线路板粉料的综合利用。
发明内容
本发明的目的是克服“破碎－分选”技术方案的缺陷，提供一种采用生物浸出－溶剂萃取－电积回收铜的技术方案回收覆铜线路板中的铜，该方法具有铜回收率高、环境友好、反应温和、流程缩短等特点。
本发明的具体方案由以下步骤组成：生物浸铜剂的制备；生物浸出；溶剂萃取和电积回收铜。
（1）生物浸铜剂的制备
在pH值为1.5~2.0的硫酸溶液中，加入硫酸铵2~6g/L，氯化钾0.1~0.2g/L，磷酸氢二钾0.1~1g/L，硝酸钙0.01~0.03g/L和硫酸亚铁20~50g/L，接种含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化亚铁微螺菌的混合菌种，pH值保持1.5~2.0，充气培养24~48h，得到细菌培养液。
本发明所使用菌种是一株混合菌，包括氧化亚铁硫杆菌(Acidimicrobiumferrooxidans)、氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans和氧化亚铁微螺菌(Leptospirillum ferriphilum)。保藏单位：中国典型培养物保藏中心。保藏号：CCTCC M2017267。
（2）生物浸出
按照细菌培养液与覆铜线路板质量比2~3:1，将粒度<0.074mm的覆铜线路板与细菌培养液混匀，在15~35℃，搅拌速率150~250rpm，浸出15~60min，过滤，得到含铜溶液和除铜后的固体渣。
（3）溶剂萃取
采用Lix984:260#煤油为1:3~5的萃取剂溶液，按萃取剂溶液:含铜溶液体积比=1:1~2，萃取时间1~8min，分离水相与有机相；在水相中加入硫酸至pH值为1.5~2.0，曝气后，返回作生物浸铜剂；采用160~180g/L的硫酸水溶液反萃取剂，按负载有机相:反萃取剂体积比=3~5:1，反萃取时间1~8min，得到含铜水相。
（4）电积回收铜
将含铜水相在阴极电流密度100~150A/m2，槽电压1.9~2.1V，槽温25~45℃，电积2~7天，在阴极上析出铜，经洗涤，得到电积铜，电积后的硫酸铜溶液返回反萃取流程。
具体实施方式
以下通过实例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实例覆铜线路板经过“破碎－分选”处理，回收大颗粒铜后，线路板基材粉料中残余的微细粒铜含量为1.44％。
（1）生物浸铜剂的制备
在pH值为1.5的硫酸溶液中，加入硫酸铵5.0g/L，氯化钾0.2 g/L，磷酸氢二钾0.8g/L，硝酸钙0.03g/L和硫酸亚铁50g/L，接种含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化亚铁微螺菌的混合菌种，pH值保持1.5，充气培养48 h后，得到细菌处于对数生长期的细菌培养液。
（2）生物浸出
将重选后的覆铜线路板细磨至粒度<0.074mm，按照细菌培养液与覆铜线路板的质量比为3:1，将覆铜线路板加入细菌培养液中，在温度30℃，搅拌速率200rpm，浸出30 min，覆铜线路板中的铜快速溶解进入细菌培养液，过滤，得到含铜溶液和除铜后的固体渣。含铜溶液中，Cu2+浓度达到4.82g/L，铜浸出率达到98.4％。
（3）溶剂萃取
选用Lix984为萃取剂，260#煤油为稀释剂，两者体积比为1:4。按萃取剂溶液:含铜溶液体积比=1:1，萃取时间5min，分离水相与有机相；在水相中加入硫酸至pH值为1.5，曝气后，返回作生物浸铜剂；采用180 g/L的硫酸水溶液反萃取剂，按负载有机相:反萃取剂体积比=5:1，反萃取时间5min，得到含铜水相。
（4）电积回收铜
将含铜水相在阴极电流密度145A/m2，槽电压2.1V，槽温40℃，电积4天，在阴极上析出铜，经洗涤，得到品位为99.995％的电积铜，电积后的硫酸铜溶液返回反萃取流程。
实施例2
本实例覆铜线路板经过“破碎－分选”处理，回收大颗粒铜后，线路板基材粉料中残余的微细粒铜含量为0.58％。
（1）生物浸铜剂的制备
在pH值为1.8的硫酸溶液中，加入硫酸铵5.0g/L，氯化钾0.2g/L，磷酸氢二钾0.8g/L，硝酸钙0.03g/L和硫酸亚铁30g/L，接种含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化亚铁微螺菌的混合菌种，pH 值保持1.8，充气培养48h后，得到细菌处于对数生长期的细菌培养液。
（2）生物浸出
将重选后的覆铜线路板细磨至粒度<0.074mm，按照细菌培养液与覆铜线路板的质量比为2:1，将覆铜线路板加入细菌培养液中，在温度25℃，搅拌速率180rpm，浸出45 min，覆铜线路板中的铜快速溶解进入细菌培养液，过滤，得到含铜溶液和除铜后的固体渣。含铜溶液中，Cu2+浓度达到2.84g/L，铜浸出率达到98.1％。
（3）溶剂萃取
选用Lix984为萃取剂，260#煤油为稀释剂，两者体积比为1:4。按萃取剂溶液:含铜溶液体积比=1:1，萃取时间3min，分离水相与有机相；在水相中加入硫酸至pH值为1.8，曝气后，返回作生物浸铜剂；采用170 g/L的硫酸水溶液反萃取剂，按负载有机相:反萃取剂体积比=5:1，反萃取时间3min，得到含铜水相。
（4）电积回收铜
将含铜水相在阴极电流密度110A/m2，槽电压1.9V，槽温30℃，电积3天，在阴极上析出铜，经洗涤，得到品位为99.995％的电积铜，电积后的硫酸铜溶液返回反萃取流程。

Claims (5)

1.一种覆铜线路板中铜的回收方法，其特征在于由以下步骤组成：生物浸铜剂的制备；生物浸出；溶剂萃取和电积回收铜。
2.根据权利要求1所述的覆铜线路板中铜的回收方法，其特征在于所述生物浸铜剂的制备：在pH值为1.5~2.0的硫酸溶液中，加入硫酸铵2~6g/L，氯化钾0.1~0.2g/L，磷酸氢二钾0.1~1g/L，硝酸钙0.01~0.03g/L和硫酸亚铁20~50g/L，接种含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化亚铁微螺菌的混合菌种，pH值保持1.5~2.0，充气培养24～48h，得到细菌培养液。
3.根据权利要求1所述的覆铜线路板中铜的回收方法，其特征在于所述生物浸出：按照细菌培养液与覆铜线路板质量比2~3:1，将粒度<0.074mm的覆铜线路板与细菌培养液混匀，在15~35℃，搅拌速率150~250rpm，浸出15~60min，过滤，得到含铜溶液和除铜后的固体渣。
4.根据权利要求1所述的覆铜线路板中铜的回收方法，其特征在于所述溶剂萃取：采用Lix984:260#煤油为1:3~5的萃取剂溶液，按萃取剂溶液:含铜溶液体积比=1:1~2，萃取时间1~8min，分离水相与有机相；在水相中加入硫酸至pH值为1.5~2.0，曝气后，返回作生物浸铜剂；采用160~180g/L的硫酸水溶液反萃取剂，按负载有机相:反萃取剂体积比=3~5:1，反萃取时间1~8min，得到含铜水相。
5.根据权利要求1所述的覆铜线路板中铜的回收方法，其特征在于所述的电积回收铜：将含铜水相在阴极电流密度100~150A/m2，槽电压1.9~2.1V，槽温25~45℃，电积2~7天，在阴极上析出铜，经洗涤，得到电积铜，电积后的硫酸铜溶液返回反萃取流程。
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