CN107460499A - 一种从电子元器件中回收锡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属锡回收领域，特别是涉及一种从电子元器件中回收锡的方法。该方法包括：将电子元器件和导电颗粒放入电解系统中；通过导电颗粒建立电解系统的阳极与电子元器件中的金属锡的电性连接；电解回收金属锡。本发明实施例提供的从电子元器件中回收锡的方法，在电解系统中加入导电颗粒，通过导电颗粒建立电解系统的阳极与电子元器件中的金属锡的电性连接，使得原本金属锡可以通过导电颗粒失去电子溶于电解液中，进而从阴极析出被回收，实现了电子元器件中的金属锡的高效回收。

Description

一种从电子元器件中回收锡的方法

技术领域

本发明涉及金属锡回收领域，特别是涉及一种从电子元器件中回收锡的方法。

背景技术

随着信息产业的发展和电子产品需求的增加，电子电器工业快速发展。在电子电器工业中，元器件的加工及生产过程会产生大量的含锡废料，如镀锡铜，电子脚和电路板等。从此废料中回收锡，既可再生金属，也可减少废料的产生。

现有的对含锡废料的处理方法包括：中和法、化学沉淀法和电解法等。发明人在实现本发明的过程中发现:现有利用电解法实现退锡的工艺方法，只能实现电子元器件中纯金属基材废料中焊锡的高效回收，而对于电子元器件中含塑封胶等非全金属焊锡废料，电子元器件中的焊点和引脚上的焊锡会由于接触面积小，被塑封胶等物料遮挡而导致无法高效回收的技术问题，使得利用电解方法回收的焊锡，回收率低。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种从电子元器件中高效回收锡的方法。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的一个技术方案是：提供一种从电子元器件中回收锡的方法，包括：将电子元器件和导电颗粒放入电解系统中；通过所述导电颗粒建立所述电解系统的阳极与所述电子元器件中的金属锡的电性连接；电解回收所述金属锡。

其中，所述电子元器件包括：磁性元器件和非磁性元器件；所述导电颗粒包括：磁性导电颗粒和非磁性导电颗粒；当所述电子元器件为所述磁性元器件时，所述导电颗粒为非磁性导电颗粒；当所述电子元器件为所述非磁性元器件时，所述导电颗粒为磁性导电颗粒。

其中，所述电解系统包括滚筒篮；所述将电子元器件和导电颗粒放入电解系统中，具体包括：将电子元器件和导电颗粒放入所述滚筒篮中，所述滚筒篮为所述电解系统的阳极；将装有所述电子元器件和所述导电颗粒的滚筒篮放入碱性电解液中。

其中，所述电解回收所述金属锡具体包括：令所述滚筒篮以预定的转速在所述碱性电解液中转动，以使所述电子元器件中的金属锡溶解于所述电解液中；在所述电解系统的阴极回收从所述阴极析出的锡。

其中，所述滚筒篮的转速为0-50rpm。

其中，所述滚筒篮采用不锈钢材料制作，并且所述滚筒篮的表面设置有开孔，所述开孔的孔径为2mm。

其中，所述滚筒篮的内部至少安装有一孔径小于0.5mm的不锈钢网。

其中，所述电子元器件与所述导电颗粒的重量比为2:1-2。

其中，所述磁性导电颗粒为：钢珠、铁珠或镍珠中的一种或多种；所述非磁性导电颗粒为铜珠。

其中，所述碱性电解液为：浓度为100－150g/L的氢氧化钠溶液。

本发明实施例的有益效果是：本发明实施例提供的从电子元器件中回收锡的方法，在电解系统中加入导电颗粒，通过导电颗粒建立电解系统的阳极与电子元器件中的金属锡的电性连接，使得原本被包裹的金属锡可以通过导电颗粒失去电子溶于电解液中，进而被回收，实现了电子元器件中的金属锡的高效回收。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种从电子元器件中回收锡的方法的流程图；

图2是本发明另一实施例提供的一种从电子元器件中回收锡的方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的电解系统的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的利用电解系统进行锡回收的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种从电子元器件中回收锡的方法的流程示意图；如图1所示，该方法包括：

步骤11：将电子元器件和导电颗粒放入电解系统中；通过导电颗粒建立电解系统的阳极与电子元器件中的金属锡的电性连接。

此处的“电子元器件”主要指的是在加工生产过程中，涉及有焊锡工艺得到的电子器件物料，例如，线路板等。其中，线路板组成材料除了能够导电的金属物料(如铜或者锡)外，通常还包括许多非金属物料。例如，线路板在加工过程中，涉及到将线路板中某部分体积较小的线路进行封装，以防止水气、异物进入而影响电路的性能时，会将此部分体积较小的线路利用塑封胶等进行密封。其中，塑封胶通常为环氧树脂、有机硅和聚氨基甲酸酯等非金属物料组成，不具有导电能力。

而元器件有引脚与塑封主体两部分，导致单个元器件整体并不是导体，包裹在塑封胶内的焊锡直接电解或其他不通过破碎等方式使锡暴露出来的方法都无法回收金属锡。所以，当将元器件放入电解系统的阳极进行电解时，此部分被包裹的焊锡会被塑封胶等非金属物料阻挡，不能与电解系统的阳极建立电性连接，无法在电解过程中被回收，导致金属锡的回收率下降。

因此，本发明的目的之一是在元器件中加入导电颗粒来接通元器件引脚，使之与滚筒篮整体成为阳极，在电解系统通电运行时，处于阳极的金属锡转换为离子形式，并重新移动至阴极析出，实现电解退锡。亦即，在电子元器件包括了非金属物料时，可以应用本发明实施例提供的回收锡方法，高效的从这样的电子元器件中回收金属锡。

将电子元器件放入电解系统中，进行电解回收金属锡的原理为：在电解系统通电后，电子元器件中的焊锡失去电子形成锡离子，锡离子溶解于电解系统中的电解液中。然后，锡离子从电解系统的阳极运动至电解系统的阴极，在阴极得到的电子并析出。

与本发明回收锡的目的相对应地，本发明实施例中使用的电解系统可以为惯常使用的电解系统。该电解系统包括阳极、阴极和电解液。在电解系统通电运行时，处于阳极的金属锡转换为离子形式，并重新移动至阴极析出。

为了使上述被塑封胶包裹的焊锡能在电解系统中失去电子，并且以锡离子的方式溶于电解液中，本发明实施例选择将电子元器件和导电颗粒放入电解系统中。

其中，导电颗粒为具有导电性能的金属颗粒。该导电颗粒由于呈颗粒状。因此，可以与线路板上的面积较小的焊点和引脚接触，即：该导电颗粒可以与被非金属物料包裹的焊锡接触，进而可以作为被包裹的焊锡和电解系统的阳极之间的传递介质，建立电解系统的阳极与线路板中的金属锡的电性连接。

由此，在将导电颗粒和待回收金属锡的线路板混合放入导电系统中时，线路板中被非金属物料包裹的焊锡可以通过导电颗粒建立电性连接，失去电子并形成锡离子，溶于电解液中。上述在电解系统中加入导电颗粒的方法解决了电子元器件的焊点、引脚上的焊锡无法回收的问题，提高了金属锡的回收率。

需要说明的是：本发明实施方式中，对电子元器件和导电颗粒的放入顺序并无限制，实验人员既可以先放入电子元器件，也可以先放入导电颗粒，或者将电子元器件和导电颗粒同时放入。

步骤12：电解回收金属锡。

在本实施例中，步骤12的电解和回收方法可以使用现有的方法，没有特殊要求，能够将金属锡转化成锡离子并在阴极重新析出即可。

本发明实施例提供的从电子元器件中回收锡的方法，通过在电解系统中加入导电颗粒的方式，可以建立电解系统的阳极与电子元器件中金属锡之间的电性连接，使得原本被非导电物料包裹的金属锡可以失电子，转换为锡离子，溶解在电解液中，进而在阴极重新析出并被回收。该回收锡方法提高了金属锡的回收效率，实现了电子元器件中的金属锡的高效回收。

请参阅图2，图2是本发明另一实施例提供的一种从电子元器件中回收锡的方法的流程示意图，上述实施例中对各步骤的解释在本实施例中同样适用，如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤21：将电子元器件放入滚筒篮中，所述滚筒篮为电解系统的阳极。

该滚筒篮是具有一定的容纳空间，可以绕特定的转轴旋转的物品装载篮。滚筒篮由可导电材料，例如铜、铁或者其他金属制成，与电源的正极连接，作为整个电解系统的阳极。具体的，所述滚筒篮采用不锈钢材料制作。

另外，该滚筒篮上设置有允许液体进入的通孔或者类似的格栅结构，例如在滚筒篮的表面设置有特定尺寸的开孔。当滚筒篮放入电解系统的电解液时，电解液可以在这些开孔或者格栅结构中进入，滚筒篮容纳空间内的电子元器件和导电颗粒浸泡在电解液中。

在一些实施例中，开孔的孔径可以设置为2mm。由于开孔的孔径较大。因此，为了避免滚筒篮内部的电子元器件以及导电颗粒从滚筒篮内掉出，在另一些实施例中，滚筒篮的内部还可以设置有孔径小于0.5mm，用于阻隔导电颗粒和电子元器件的不锈钢网。

步骤22：在滚筒篮中加入导电颗粒。

导电颗粒是由可导电材质制备生成的，具有特定尺寸以及形状的导电固体物质，例如由各种金属制成的金属珠子或者金属球。在本实施例中，加入的导电颗粒和电子元器件在滚筒篮中可以充分混合，并且共同作为电解系统的阳极应用于下一步骤中。

在实际的锡回收过程中，可以根据电子元器件的类型或者尺寸，选择合适数量以及尺寸的导电颗粒来保证导电颗粒和电子元器件能够在滚筒篮中充分混合。

较佳的是，可以选择加入的电子元器件和导电颗粒的重量比为2比1-3。设置为该比例能够令电子元器件与导电颗粒之间的接触更加充分，提高锡回收效率。

步骤23：将装有电子元器件和导电颗粒的滚筒篮放入碱性电解液中。

在本实施例的电解系统中，使用的是碱性电解体系。其具体可以根据实际情况的需要，选择使用合适类型以及浓度的碱性电解液。例如，氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液等。碱性电解液与酸性电解液相比，能够减轻电解液对于滚筒篮以及电解系统中其他金属部分的腐蚀作用，延长电解系统的使用寿命。

较佳的，碱性电解液可以选用浓度为100－150g/L的氢氧化钠溶液。使用氢氧化钠溶液作为电解液，具有一定的成本优势，便于降低锡回収的成本。

步骤24：令滚筒篮以预定的转速在碱性电解液中转动，以使电子元器件中的金属锡溶解于电解液中。

在电解过程中，可以通过搅拌或者其他的方式，保持电子元器件与导电颗粒之间充分接触，从而确保电子元器件中的金属锡能够转换为锡离子，溶解在电解液中。

在一些实施例中，可以根据滚筒篮的直径来调整滚筒篮的旋转速度，当使用的滚筒篮直径越大时，滚筒篮的转速越小。通过这样的方式，可以确保导电颗粒和电子元器件之间的混合效果。

较佳的是，为保证溶液有较好的导电性，保证电解的顺利进行，降低电解能耗，可向电解液中加入偏锡酸钠或氯化锡、氯化亚锡等锡盐，添加入量不大于5％。

步骤25：在电解系统的阴极回收从阴极析出的锡。

溶解在电解液中的锡离子在电流的作用下，会重新在电解系统的阴极析出。在阴极析出的金属锡以海绵锡的形态存在，部分海绵锡则会漂浮在液面上，可以通过不锈钢网收集这些海绵锡。

在另一些实施例中，为了便于在金属锡回收完毕以后，回收导电颗粒进行重复利用，可以在将导电颗粒和电子元器件放入滚筒篮之前，利用导电颗粒和电子元器件的磁性性质进行预分类处理。

具体的，从线路板上拆解下来的电子元器件部分含磁性，部分不含磁性，对元器件进行预分类处理后，可得磁性元器件和非磁性两元器件。

相对应地，当电子元器件为磁性元器件时，导电颗粒为非磁性导电颗粒，可将磁性电子元器件和非磁性导电颗粒放入电解系统中；而当电子元器件为非磁性电子元器件时，导电颗粒为磁性导电颗粒，可将非磁性电子元器件和磁性导电颗粒放入电解系统中。

其中，上述磁性导电颗粒可以选自钢珠、铁珠或镍珠中的一种或多种。上述非磁性导电颗粒可以为铜珠。较佳的，选择使用具有较高的硬度和较佳的耐腐蚀性的导电颗粒材质。

通过加入与电子元器件磁性性质相反的导电颗粒，可以在金属锡回收完成以后，方便的使用电磁铁或者其他外加的电磁场，实现导电颗粒和电子元器件的分离。

图3所示为本发明实施例提供的电解系统的结构示意图。如图3所示，所述电解系统30包括滚筒阳极篮301、驱动滚筒阳极篮301移动和转动的驱动电机302、电解槽303和清洗槽306。

其中，滚筒阳极篮301为一个六面型的金属镂空篮，整个滚筒篮作为电解系统的阳极与电源(图未示)的正极相连接。电解槽303内装有碱性电解液，电解槽303作为电解系统的阴极与电源(图未示)的负极相连接。

电解过程中，电解槽303的槽电压具体可以控制在1.5-3.0V之间，以稳流方式进行工作，电压最高不超过3.2V，以免对阳极篮产生腐蚀。

在一些实施例中，电解系统30还包括导轨304和升降电机305。升降电机305可驱动电解槽303和清洗槽306在导轨304上移动，以使滚筒阳极篮301选择性的浸入电解槽303或清洗槽306，进行电解的步骤或者清洗滚筒阳极篮301。

图4为本发明实施例提供的，应用图3所示的电解系统进行锡回收的工艺流程图。

步骤41：对电子元器件进行磁性分选，分为含磁性的电子元器件和不含磁性的电子元器件。

步骤42：将含磁性的电子元器件装入滚筒篮后，向滚筒篮加入直径为2mm和5mm的铜珠。其中，控制电子元器件重量和铜珠的重量比为2:1-2。

步骤43：驱动电机驱动所述滚筒篮进入到电解槽内，浸泡在100-150g/L的氢氧化钠电解液中进行电解。在电解时，所述驱动电机驱动滚筒篮在电解槽内以0-50rpm的转速进行旋转。

具体电解的时间可以由电子元器件上锡层的厚度所决定。一般的，电解时间可以为5小时左右，确保锡层的完全电解。

步骤44：回收在阴极析出的锡。而当锡回收完成后，可以通过磁性分选的方法，分离在滚筒篮内的导电颗粒及电子元器件，并重复利用该导电颗粒。

对于不含磁性的电子元器件，在步骤42中，可以加入直径为2mm和5mm的不锈钢珠作为导电颗粒，保证电子元器件和导电颗粒之间具有不相同的磁性性质，便于导电颗粒的分离和回收。

为进一步阐述本发明的技术方案，以下提供若干与图4所示的工艺流程对应的具体实施例。

实施例1：

电子元器件装入滚筒篮后加入直径为2mm和5mm两种规格的金属导电颗粒，直径为5mm的金属导电颗粒与直径为2mm的金属导电颗粒的数量比为2：1电子元器件重量和金属导电颗粒的重量比为1：1。滚筒篮放入到150g/L的氢氧化钠电解液中滚动电解，滚筒篮转速为45rpm，电解时间5h。最终，计算确定锡的退除率为97％。

实施例2：

电子元器件装入滚筒篮后加入直径为5mm和2mm两种规格的金属导电颗粒，直径为2mm的金属导电颗粒与直径为5mm的金属导电颗粒的数量比为2：1，电子元器件重量和金属导电颗粒的重量比为1：1。滚筒篮放入到100g/L的氢氧化钠电解液中滚动电解，滚筒篮转速为45rpm，电解时间5h。最终，计算确定锡的退除率为85％。

实施例3：

电子元器件装入滚筒篮后加入直径为2mm和5mm两种规格的金属导电颗粒，直径为5mm的金属导电颗粒与直径为2mm的金属导电颗粒的数量比为2：1，电子元器件重量和金属导电颗粒的重量比为2：1。滚筒篮放入到150g/L的氢氧化钠电解液中滚动电解，滚筒篮转速为45rpm，电解时间5h。最终，计算确定锡的退除率为82％。

实施例4：

电子元器件装入滚筒篮后加入直径为2mm和5mm两种规格的金属导电颗粒，直径为5mm的金属导电颗粒与直径为2mm的金属导电颗粒的数量比为2：1，电子元器件重量和金属导电颗粒的重量比为2：1，滚筒篮放入到150g/L的氢氧化钠电解液中滚动电解，滚筒篮转速为0rpm，电解时间5h。最终，计算确定锡的退除率为50％。

实施例5：

电子元器件装入滚筒篮后将滚筒篮放入到150g/L的氢氧化钠电解液中滚动电解，滚筒篮转速为45rpm，电解时间5h。最终，计算确定锡的退除率为20％。

其中，实施例1至5中的回收锡的方法所涉及的参数和退锡率见表1。

表1

由表1可知，实施例的从电子元器件中回收锡的方法所涉及的参数在本发明所限定的范围内均可实现本发明的效果，能解决电子元器件例如线路板上的焊点和引脚无法回收的问题，提高锡的回收率和退除率。

本发明技术方案对上述方法所涉及的参数进行进一步限定，形成了优选方案(如实施例1-实施例3)，具体如下：

本发明技术方案之所以对元器件和金属导电颗粒重量比做出限定(2:1-2)，原因在于：电子元器件与导电颗粒接触的越充分，线路板上的被非金属物料包裹的引脚和焊点越更多的通过导电颗粒与电解系统的阳极建立电性连接，金属锡回收效率越高。如果导电颗粒过少，不能与电子元器件充分接触，会导致金属锡回收效率降低。

本发明技术方案之所以对氢氧化钠浓度做出限定(100-150g/L)，原因在于：该浓度范围内的氧化钠溶液，能使金属锡更多的溶解于电解液中，提高金属锡的回收效率。低于该浓度范围，浓度不够，金属锡不容易溶于电解液中，超过该浓度范围，会腐蚀阳极滚筒篮和导电颗粒。

本发明技术方案之所以对滚筒篮转速做出限定(0-50rpm)的原因是:转速跟滚筒阳极篮的直径有关，直径越大，转速越小，转速太小会导致电子元器件与导电颗粒不能充分接触，而滚筒阳极篮直径太大会增加滚筒阳极篮的制造成本不经济划算。

本发明技术方案之所以对直径为2mm的金属导电颗粒与直径为5mm的金属导电颗粒的数量比进行限定，原因在于：每四个直径为5mm的金属颗粒堆叠在一起的时会产生一最短约2mm的空隙，因此选择直径为2mm的金属颗粒进行填充，并且其填充的数量比约为2：1,电子元器件的引脚、焊点部分与导电颗粒能充分接触。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种从电子元器件中回收锡的方法，其特征在于，包括：

将电子元器件和导电颗粒放入电解系统中；通过所述导电颗粒建立所述电解系统的阳极与所述电子元器件中的金属锡的电性连接；

电解回收所述金属锡。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子元器件包括：磁性元器件和非磁性元器件；所述导电颗粒包括：磁性导电颗粒和非磁性导电颗粒；

当所述电子元器件为所述磁性元器件时，所述导电颗粒为非磁性导电颗粒；当所述电子元器件为所述非磁性元器件时，所述导电颗粒为磁性导电颗粒。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解系统包括滚筒篮；

所述将电子元器件和导电颗粒放入电解系统中，具体包括：

将电子元器件和导电颗粒放入所述滚筒篮中，所述滚筒篮为所述电解系统的阳极；

将装有所述电子元器件和所述导电颗粒的滚筒篮放入碱性电解液中。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电解回收所述金属锡具体包括：

令所述滚筒篮以预定的转速在所述碱性电解液中转动，以使所述电子元器件中的金属锡溶解于所述电解液中；

在所述电解系统的阴极回收从所述阴极析出的锡。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述滚筒篮的转速为0-50rpm。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述滚筒篮采用不锈钢材料制作，并且所述滚筒篮的表面设置有开孔，所述开孔的孔径为2mm。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述滚筒篮的内部至少安装有一孔径小于0.5mm的不锈钢网。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子元器件与所述导电颗粒的重量比为2:1-2。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述磁性导电颗粒为：钢珠、铁珠或镍珠中的一种或多种；所述非磁性导电颗粒为铜珠。

10.根据权利要求3-9任意一项所述的方法，其特征在于，所述碱性电解液为：浓度为100－150g/L的氢氧化钠溶液。