CN108048663A - 一种从废镀锡铜米中分离锡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，首先将废镀锡铜米和无机盐粉末按质量比4:1的比例加入反应器中，保持反应器内部为真空体系，加热使反应器内部温度165‑200℃，持续搅拌处理20‑30min；同时提高反应器内部温度至320‑350℃，保温20‑30min，废镀锡铜米表层残留的锡、刮落的锡颗粒和无机盐粉末都熔化成液态，液态的锡和无机盐通过反应器下方的筛网进入收集斗中；停止加热和搅拌，冷却，得到脱锡后的铜米、锡块和无机盐固体。本发明工艺简单高效，装置安全可靠，操作方便，分离回收效果好，可进一步产业化放大生产。

Description

一种从废镀锡铜米中分离锡的方法

技术领域：

本发明属于二次资源回收利用领域，具体涉及一种从废镀锡铜米中分离锡的方法。

技术背景：

随着电力通讯事业的飞速发展，社会对电线电缆的需求日益增加，随之而来的废电线电缆也与日俱增，加上金属资源日益匮乏，国际铜、锡价格高居不下，废电线电缆的回收对经济和社会都具有重要意义。由于传统的导体铜线在高温挤塑时会有部分氧化，且易在导线连接时容易出现接触不良，因此，现有的铜导线普遍在表面镀锡以使其具有良好的抗腐蚀性能和焊接性能。电子及通信工业使用大量的镀锡铜线，在镀锡铜线的生产及使用过程中，不可避免的产生大量的废镀锡线，对这部分的镀锡铜线的处理，除一部分可用于生产青铜合金外，对于其他利用场合，都要求脱除铜线上的镀锡层。选择合适的脱锡工艺达到投资少，操作方便，脱锡效果佳，铜损耗少，对于提高效益是非常重要的。可以看出，研究废镀锡电线电缆锡的绿色回收方法对资源循环和环境保护都具有重要意义。

对于大多数废镀锡铜线，由于很难剥线或剥线效率低，通常采用粉碎技术处理。粉碎技术是通过切断机和粉碎机等机械设备将废电线电缆直接破碎成颗粒状，再通过分选设备将塑料和金属分离开来。可以看出，现有的废电线电缆的回收技术着重于分离铜和塑料，而对铜导线上的锡镀层的分离回收无能为力。由此产生大量的废镀锡铜米，即切断产生的一段一段的铜线，表面的锡镀层仍未脱离。从现有技术来看，镀锡铜米的回收方法来看，主要有酸浸法和电解法两种，例如中国发明专利200910090636.9提出硫酸铜-堆浸工艺回收废旧镀锡铜线中的铜和锡，中国发明专利201010279564.5采用专用浸出设备处理后再电解等工艺，这些方法从铜米中回收锡均存在回收成本高、工艺流程长等问题。

因此，需要研发一种更加高效、低成本且经济友好的方法，解决废镀锡铜米中分离锡的技术问题。本申请鉴于现有技术的不足，提出了一种分离方法和设备，实现了满意的技术效果。本发明的目的在于实现废镀锡铜米中锡的低成本高效分离与回收，从而提高废镀锡电线电缆的再生价值。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，实现铜米与表层锡的高效分离。

本发明一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，通过以下步骤实现：

1)将废镀锡铜米和无机盐粉末按质量比4:1的比例加入反应器中，保持反应器内部为真空体系，通过外部加热装置保持反应器内部温度165-200℃，启动搅拌装置对反应器中的废镀锡铜米和无机盐进行持续搅拌处理20-30min，废镀锡铜米表层的大部分锡在机械摩擦作用下，被刮落混入无机盐粉末中；

2)在不停止搅拌操作的同时，提高反应器内部温度至320-350℃，保温20-30min，废镀锡铜米表层残留的锡、刮落的锡颗粒和无机盐粉末都熔化成液态，在重力和真空泵抽吸力的双重作用下，熔融液态的锡、无机盐通过反应器下方的筛网进入收集斗中；

3)停止加热和搅拌，待收集斗中冷却至室温，关停真空泵，从反应器中收集得到脱锡后的铜米，从收集斗底部获得锡块和无机盐固体。

本发明一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，所述的废镀锡铜米的线径为2-4mm，长度为5-12mm。

本发明一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，所述的无机盐为硝酸钠、硝酸钾中的一种或两种。

本发明一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，所述的无机盐为硝酸钠和硝酸钾按质量比1:1的比例组成的混合物。

本发明一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，所述的反应器中的体系压力为25kpa。

本发明一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，所述反应器下方的筛网为筛孔孔径不大于1mm的滤网。

本发明一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，所述搅拌器的转速为100-600rpm。

本发明提供的一种从废镀锡铜米中分离铜和锡的方法的装置，反应器(5)内部设置带有搅拌叶的搅拌装置(4)，所述搅拌装置(4)的搅拌轴(3)从反应器(5)顶部伸出通过动密封套(2)与电机(1)相连，所述反应器(5)外部设置带有加热器(7)的加热装置(6)，所述反应器(5)下方设置了筛网(8)，所述筛网(8)下方设置了收集斗(9)，所述收集斗(9)的一侧底部设置了出料口(10)，所述收集斗(9)的一侧上部设置了出气口(11)，所述出气口(11)通过柔性管道(12)与真空泵(13)相连。

本发明的技术原理为：废镀锡铜米表层锡为单质，锡是一种有银白色光泽的的低熔点的金属元素，熔点231.89℃。锡在161℃以上，锡没有熔化，锡的晶体结构发生变化，白锡转变成具有斜方晶系的晶体结构的斜方锡。斜方锡很脆，一敲就碎，展性很差，而此时的铜非常稳定，很容易从铜基体上分离开来。本发明使用的无机盐是硝酸钠、硝酸钾，硝酸钠熔点为306.8℃，硝酸钾的熔点334℃。

在165-200℃的温度区间内，将无机盐与废镀锡铜米混合，利用机械摩擦作用将锡从铜米表面刮落。然后将温度上升至320-350℃的温度区间，此时的无机盐熔化为液态，被刮落的锡和残留在铜米表层的锡均被熔化成液态，在重力作用和真空泵抽吸力作用下，同时继续施加机械搅拌的挤压作用，液态的无机盐和锡通过滤网进入收集斗，锡的比重大沉积于收集斗底部，待冷却后即可收集到块状锡；从反应器中可收集到脱锡后的铜米。

本发明的有益效果是：

1、将无机盐与废镀锡铜米混合后在165-200℃进行高温机械搅拌，利用锡在此温度段晶体结构改变导致变脆易脱离铜米的特点，同时利用无机盐作为缓冲介质最大限度地保护了铜不被刮落铜米，分离锡的效率高；

2、在320-350℃的温度区间段，熔化无机盐和锡，利用重力、真空吸力和搅拌挤压力的作用，将液态的物质与脱锡后的铜米分离；残留在铜米表层的锡在熔融无机盐的带动下，在重力、真空吸力和搅拌挤压力的多重作用下，特别是真空吸力作用下，与铜米实现洁净分离。

3、在真空条件下，所有的金属未被氧化，回收的锡和脱锡铜米均为单质金属；本发明在同一个系统中，利用分步升温，巧妙地利用物质的物理特性，实现锡的高效分离回收，整个过程没有任何化学过程参与，没有采用液体药剂，不会产生二次污染；

4、本发明创造性地设计了分离废镀锡铜米中锡的工艺和设备，工艺简单高效，装置安全可靠，操作方便，分离回收效果好，可进一步产业化放大生产。

附图说明：

图1为一种从废镀锡铜米中分离铜和锡的方法的工艺流程图；

图2为一种从废镀锡铜米中分离铜和锡的方法的装置示意图：

图2中，1、电机；2、动密封套；3、搅拌轴；4、带有搅拌叶的搅拌装置；5、反应器；6、加热装置；7、加热器；8、筛网；9、收集斗；10、出料口；11、出气口；12、柔性管道；13、真空泵。

具体实施方式：

本发明的实施方式为：

本发明提供的一种从废镀锡铜米中分离铜和锡的方法的装置，反应器(5)内部设置带有搅拌叶的搅拌装置(4)，所述搅拌装置(4)的搅拌轴(3)从反应器(5)顶部伸出通过动密封套(2)与电机(1)相连，所述反应器(5)外部设置带有加热器(7)的加热装置(6)，所述反应器(5)下方设置了筛网(8)，所述筛网(8)下方设置了收集斗(9)，所述收集斗(9)的一侧底部设置了出料口(10)，所述收集斗(9)的一侧上部设置了出气口(11)，所述出气口(11)通过柔性管道(12)与真空泵(13)相连。

将废镀锡铜米和无机盐粉末加入反应器(5)中，连接好分离装置的加热装置(6)、搅拌装置(4)和真空泵(13)，启动真空泵(13)保持整个体系为真空状态；启动加热装置的加热器(7)，首先将温度提升至165-200℃，启动搅拌装置(4)进行搅拌处理20-30min；然后将温度提升至320-350℃，保持持续搅拌处理20-30min；停止加热和搅拌，待收集斗(9)中冷却至室温，关停真空泵(13)，从反应器中收集得到脱锡后的铜米；从收集斗(9)底部获得锡块和无机盐固体。

实施例1

取线径为2-4mm，长度为5-12mm的废镀锡铜米4kg，与1kg硝酸钠粉末充分混合后，加入反应器中，保持反应器内部为真空体系，体系压力为25kpa，通过外部加热装置保持反应器内部温度165℃，启动搅拌装置对反应器中的废镀锡铜米和硝酸钠的混合物进行持续搅拌处理20min，搅拌器的转速为100rpm；废镀锡铜米表层的大部分锡在机械摩擦作用下，被刮落混入硝酸钠粉末中；在不停止搅拌操作的同时，提高反应器内部温度至320℃，保温20min，废镀锡铜米表层残留的锡、刮落的锡颗粒和硝酸钠粉末都熔化成液态，在重力和真空泵抽吸力的双重作用下，液态的锡和硝酸钠通过反应器下方的筛网(筛孔孔径1mm)进入收集斗中；停止加热和搅拌，待收集斗中冷却至室温，关停真空泵，从反应器中收集得到脱锡后的铜米；从收集斗底部获得锡块和硝酸钠固体。

试验效果：

1、铜米经处理后锡镀层分离干净，颜色由原来的银白色转变为铜黄色，得到脱锡后的铜米3.959kg，经检测脱锡后的铜米铜含量为99.07％；

2、得到硝酸钠固体粉末990g，仅有少量的硝酸钠固体不可避免地粘附在设备内表面；

3、得到锡块40.59g，为单质锡。

实施例2

取线径为2-4mm，长度为5-12mm的废镀锡铜米4kg，与1kg硝酸钾粉末充分混合后，加入反应器中，保持反应器内部为真空体系，体系压力为25kpa，通过外部加热装置保持反应器内部温度200℃，启动搅拌装置对反应器中的废镀锡铜米和硝酸钾的混合物进行持续搅拌处理30min，搅拌器的转速为600rpm；废镀锡铜米表层的大部分锡在机械摩擦作用下，被刮落混入硝酸钾粉末中；在不停止搅拌操作的同时，提高反应器内部温度至350℃，保温30min，废镀锡铜米表层残留的锡、刮落的锡颗粒和硝酸钾粉末都熔化成液态，在重力和真空泵抽吸力的双重作用下，液态的锡和硝酸钾通过反应器下方的筛网(筛孔孔径1mm)进入收集斗中；停止加热和搅拌，待收集斗中冷却至室温，关停真空泵，从反应器中收集得到脱锡后的铜米；从收集斗底部获得锡块和硝酸钾固体。

试验效果：

1、铜米经处理后锡镀层分离干净，颜色由原来的银白色转变为铜黄色，得到脱锡后的铜米3.959kg，经检测脱锡后的铜米铜含量为99.11％；

2、得到硝酸钾固体粉末991g，仅有少量的硝酸钾固体不可避免地粘附在设备内表面；

3、得到锡块41.23g，为单质锡。

实施例3

取线径为2-4mm，长度为5-12mm的废镀锡铜米4kg，与500g硝酸钠、500g硝酸钾粉末充分混合后，加入反应器中，保持反应器内部为真空体系，体系压力为25kpa，通过外部加热装置保持反应器内部温度180℃，启动搅拌装置对反应器中的废镀锡铜米和硝酸钠、硝酸钾的混合物进行持续搅拌处理30min，搅拌器的转速为300rpm；废镀锡铜米表层的大部分锡在机械摩擦作用下，被刮落混入硝酸钠、硝酸钾粉末中；在不停止搅拌操作的同时，提高反应器内部温度至330℃，保温30min，废镀锡铜米表层残留的锡、刮落的锡颗粒和硝酸钠、硝酸钾粉末都熔化成液态，在重力和真空泵抽吸力的双重作用下，液态的锡和硝酸钠、硝酸钾通过反应器下方的筛网(筛孔孔径0.5mm)进入收集斗中；停止加热和搅拌，待收集斗中冷却至室温，关停真空泵，从反应器中收集得到脱锡后的铜米；从收集斗底部获得锡块和硝酸钠、硝酸钾固体。

试验效果：

1、铜米经处理后锡镀层分离干净，颜色由原来的银白色转变为铜黄色，得到脱锡后的铜米3.959kg，经检测脱锡后的铜米铜含量为99.09％；

2、得到硝酸钠、硝酸钾固体粉末993g，仅有少量的硝酸钠、硝酸钾固体不可避免地粘附在设备内表面；

3、得到锡块41.08g，为单质锡。

Claims (8)

1.一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，其特征在于：通过以下步骤实现：

1)、将废镀锡铜米和无机盐粉末按质量比4:1的比例加入反应器中，保持反应器内部为真空体系，通过外部加热装置保持反应器内部温度165-200℃，启动搅拌装置对反应器中的废镀锡铜米和无机盐进行持续搅拌处理20-30min，废镀锡铜米表层的大部分锡在机械摩擦作用下，被刮落混入无机盐粉末中；

2)、在不停止搅拌操作的同时，提高反应器内部温度至320-350℃，保温20-30min，废镀锡铜米表层残留的锡、刮落的锡颗粒和无机盐粉末都熔化成液态，在重力和真空泵抽吸力的双重作用下，熔融液态的锡、无机盐通过反应器下方的筛网进入收集斗中；

3)、停止加热和搅拌，待收集斗中冷却至室温，关停真空泵，从反应器中收集得到脱锡后的铜米，从收集斗底部获得锡块和无机盐固体。

2.根据权利要求1所述的一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，其特征在于：所述的废镀锡铜米的线径为2-4mm，长度为5-12mm。

3.根据权利要求2所述的一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，其特征在于：所述的无机盐为硝酸钠、硝酸钾中的一种或两种。

4.根据权利要求3所述的一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，其特征在于：所述的无机盐为硝酸钠和硝酸钾按质量比1:1的比例组成的混合物。

5.根据权利要求4所述的一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，其特征在于：所述的反应器中，体系压力为25kpa。

6.根据权利要求5所述的一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，其特征在于：所述反应器下方的筛网为筛孔孔径不大于1mm的滤网。

7.根据权利要求6所述的一种从废镀锡铜米中分离锡的方法，其特征在于：所述搅拌器的转速为100-600rpm。

8.根据权利要求1所述的一种从废镀锡铜米中分离锡的方法的装置，其特征在于：所述的装置包括反应器，反应器(5)内部设置带有搅拌叶的搅拌装置(4)，所述搅拌装置(4)的搅拌轴(3)从反应器(5)顶部伸出通过动密封套(2)与电机(1)相连，所述反应器(5)外部设置带有加热器(7)的加热装置(6)，所述反应器(5)下方设置了筛网(8)，所述筛网(8)下方设置了收集斗(9)，所述收集斗(9)的一侧底部设置了出料口(10)，所述收集斗(9)的一侧上部设置了出气口(11)，所述出气口(11)通过柔性管道(12)与真空泵(13)相连。