CN109252051A - 一种分离并回收废弃线路板中金属的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分离并回收废弃线路板中金属的方法，包括以下步骤：1)热解；2)破碎与筛分；3)摇床与磁选。本发明利用铜与锡机械强度的差异，通过破碎筛分的方式，首先将废弃线路板中的铜分为两个部分①大颗粒铜单质、②小颗粒铜与铜锡合金混合物大颗粒铜单质单独分离可以避免进一步进行铜锡分离，从而降低后期铜锡分离的总量，达到降低成本，简化步骤的效果。本发明利用金属与碳与玻璃纤维混合物的特性，通过摇床分离，使得金属物料与非金属物料进行分离。本发明通过磁选步骤使得铁与铜、铜锡合金得到分离，最终回收线路板中的铁金属。本发明中也使得锡合金得到了富集，可以使后续锡的回收更方便，提高金属回收效果。

Description

一种分离并回收废弃线路板中金属的方法
技术领域
本发明属于金属资源分离回收技术领域，具体涉及一种分离并回收废弃线路板中金属的方法。
背景技术
随着21世纪信息产业的迅猛发展，电子产业的改革日益加快，技术更替较快。随之带来了很多问题。电子产品交接更迭，产生了大量的电子垃圾。2017年12月13日，国际电信联盟(ITU)、联合国大学(UNU)、国际固体废弃物协会(ISWA)等机构共同发布《2017年全球电子垃圾监测报告》中指出：2016年全球共产生了4470万吨电子垃圾，比2014年增加了330万吨，增长了8％。2016年产生的所有电子垃圾中只有20％被回收。专家预计，到2021年，电子垃圾还将增长17％，达到5220万吨，是全球生活垃圾中增长最快的部分。由于电子产品中存在着一些的有毒有害物质，如电脑中线路板中电子元器件中含有汞以及砷等有害物质，手机中存在着铅等有害金属。因此这类物质不仅产生量大且对环境的危害程度高。这些电子垃圾中的重金属会造成土壤以及河流的严重污染，极大的影响了生活环境以及人体的健康。其中电子垃圾的主要组成部分就是废弃线路板，在各种电子设备中非常常见，且线路板中金属回收价值高，尤其是其中含有大量的贵金属，有研究指出：1吨随意搜集的电子板卡中，可以分离出143kg铜、0.5kg黄金、40.8kg铁、29.5kg铅、2.0kg锡、18.1kg镍、10.0kg锑。其有价金属的品位已远远高于自然界矿床的有价金属的品位，因此对这一部分的有价金属回收具有着重要意义，不仅能够利于当今社会环保的主旋律，并且特别是在资源紧缺的时代中创造了更大的经济效益。
目前废弃线路板的有价金属回收方法有很多种，其中主要是以三种方式为主：(1)火法处理；(2)湿法处理；(3)物理分选处理。并且还有微生物处理法以及其他方法。
火法处理：火法冶金方法主要是利用冶金炉高温加热剥离非金属物质，非金属以浮渣的形式去除，金属在借助电解法等方法加以分离，其贵金属与其它金属呈合金态流出，经电解后可得到阴极铜和其它贵金属阳极泥。火法处理主要存在的问题是环境污染以及成本高的问题，因此，对废弃线路板的有价金属回收的经济和环保要求较低。
湿法处理：湿法冶金方法主要是利用硝酸、硫酸等强酸性或氧化性介质的水溶液进行化学处理的方法，通过湿法处理从而使物料中的金属以离子的形式进入溶液，从而实现金属和非金属的分离，在利用金属之间的性质分步沉淀出不同的金属，继而实现金属之间的分离。该方法的优点是能得到品位高的金属，但是缺点也较为明显，主要为加入了大量的酸以及碱，这不仅加大的成本，且流程复杂，同时对环境有一定的污染。
物理分选处理：物理分选方法主要是利用金属和非金属密度和电性等性质的不同，借助各种物理分选设备实现分离。金属和金属之间也存在着物理性质的不同，借助这些性质能够实现金属和金属的分离。该方法缺点是分离不够彻底。但是优点是工艺简单，成本低廉且清洁环保。
线路板中铜和铁的含量是较高，尤其是铜，铜主要是以铜单质和铜合金的形式存在，其中主要铜单质，铜合金主要为铜锡合金。目前的铜回收工艺中，主要是将铜和铜合金一块回收，然后通过冶炼提纯，但是合金的存在加大了冶炼的难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低且不易造成环境污染的分离并回收废弃线路板中金属的方法。
本发明这种分离并回收废弃线路板中金属的方法，包括以下步骤：
1)热解：将废弃线路板进行热解，使其中的非金属碳化；
2)破碎与筛分：将步骤1)中热解后的废弃线路板经破碎机进行破碎，然后进行筛分，得到筛上物料和筛下物料；
3)摇床与磁选：将步骤2)中的筛上物料与筛下物料分别进行摇床分离，分别得到筛上金属物料和筛上碳与玻璃纤维混合物，筛下金属物料和筛下碳与玻璃纤维混合物；将筛上和筛下碳与玻璃纤维混合物进行合并，得到碳与玻璃纤维混合物的尾料；将筛上金属物料进行磁选，得到大颗粒粗铜产品和铁产品；将筛下金属物料进行磁选，得到铁产品和铜锡混合物产品(主要为小颗粒铜和铜锡合金)。
所述步骤1)中，热解温度为600-800℃。
所述步骤2)中，所述的破碎和筛分的次数为1～2次。
所述破碎次数为1次时，破碎采用剪切式破碎机和撕碎机中的一种，筛分时筛孔尺寸为1-3mm。
首次破碎后，如果金属铜解离程度低以及锡含量高，则需要进行二次破碎。
所述步骤2)中，破碎次数为2次时，首次破碎和筛分后，得到筛上物料①和筛下物料①；二次破碎，是将筛上物料①进行二次破碎和二次筛分，得到筛上物料②和筛下物料②；将筛下物料①和②进行合并作为筛下物料，进入下一步骤；将筛上物料②作为筛上物料，进入下一步骤。
所述的二次破碎采用万能粉碎机，二次筛分时筛孔尺寸小于0.5mm。
所述步骤3)中，磁选的磁场强度均为1200-2000GS。
本发明的原理：废弃线路板中含有金属和非金属，金属中铜锡铁的含量是最大的，铜主要是以单质铜和铜锡合金(焊锡上产生的)(Cu6Sn5和Cu3Sn)的形式存在，铜与铜锡合金一般难以分离，现有技术中主要是将铜和铜锡合金一块回收，但是铜和锡的物化性质相似，后续分离步骤复杂，而废弃线路板中，铜主要是以铜单质的形式存在，因而先将大部分铜单质进行分离，可有效降低后期铜与铜锡合金的分离量。本发明首先利用金属和非金属物理性质的差异，将非金属进行热解碳化(热解主要热解补强材料(主要是玻璃纤维)和覆铜板之间的环氧树脂(粘接剂)，其目的：①实现环保。②为后续破碎过程中金属和非金属的解离变的更简单)；接着利用铜和锡的机械强度的差异(铜金属延展性高，较难破碎；锡机械强度相对较小，易破碎)，将物料进行破碎和筛分，实现大颗粒铜和小颗粒金属铜与铜锡合金(Cu6Sn5和Cu3Sn)分离；接着通过摇床实现金属与碳与玻璃纤维混合物的分离(玻璃纤维中含有的金属为铝，可以进行后续回收)；再接着通过磁选分离金属的铁，得到铁、铜、铜锡混合物(主要为细颗粒金属铜和铜锡合金)。
本发明的有益效果：1)本发明利用铜与锡机械强度(金属延展性)的差异，通过破碎筛分的方式，首先将废弃线路板中的铜分为两个部分①大颗粒铜单质、②小颗粒铜与铜锡合金混合物(其中85-90％左右的锡富集在筛下，50-60％左右的铜留在筛上)；大颗粒铜单质单独分离可以避免进一步进行铜锡分离，从而降低后期铜锡分离的总量，达到降低成本，简化步骤的效果。2)本发明利用金属与碳与玻璃纤维混合物的特性，通过摇床分离，使得金属物料与碳与玻璃纤维混合物进行分离(玻璃纤维中含铝，也可实现密度较小的金属(铝)和其他金属的分离)。3)本发明通过磁选步骤使得铁与铜、铜锡合金得到分离，最终回收线路板中的铁金属。4)本发明通过物理分选手段实现以下几个目的：(1)实现了金属物料与碳与玻璃纤维混合物的分离；(2)磁性金属与非磁性金属的分离；(3)大颗粒铜单质与铜锡合金混合物的分离。最终回收了线路板中的铁金属，大量大颗粒且高纯度的铜单质，以及小颗粒铜单质与铜锡合金的混合物。5)本发明中得到的小颗粒物料中，使锡得到了富集，可以使后续锡的回收更方便，提高金属回收效果。6)本发明的方法简单，易实现规模化生产。
附图说明
图1本发明的工艺流程图；
具体实施方式
实施例1
将废弃线路板700℃进行热解，对热解后的废弃线路板的成分进行测定，得到其热解后线路板的的主要成分为：铜为33.598％，锡为3.717％，铁为4.014％，铝为2.135％，硅为19.107％，氧为19.388％，。铜大部分为铜单质，小部分以铜锡合金的形式存在，铁为单质。本发明的工艺流程图如图1所示。
将热解后的废弃线路板采用剪切式破碎进行破碎(破碎后的最大粒度为10mm)，破碎完毕后，采用1mm筛孔进行筛分，得到筛上物料和筛下物料。经测试得到：筛下物料中的铜占铜总量的38.594％，锡占锡总量的87.656％。
将筛上物料进行进一步粉碎至粒径在1mm左右，进行摇床分离，得到金属精料和碳与玻璃纤维混合物的尾料(玻璃纤维中含铝)，将金属进料在2000Gs的磁场强度下，进行磁选，分离得到铜产品和铁产品，经测得铜产品的品位为77.95％，铁产品的品位为54.72％。
将筛下物料进行摇床分离，得到金属精料和碳与玻璃纤维混合物的尾料，将金属进料在1800Gs的磁场强度下，进行磁选，分离得到铜锡混合产品和铁产品，经测得铜锡混合产品中铜产品的品位为62.32％，锡的品位为23.79％；铁产品的品位为50.23％。
实施例2
将废弃线路板650℃进行热解，对热解后的废弃线路板的成分进行测定，得到其热解后线路板的的主要成分为：铜为25.453％，锡为5.186％，铁为3.641，硅为21.489％，氧为24.132％，。
将热解后的废弃线路板采用剪切式破碎进行第一次破碎(破碎后的最大粒度为10mm)，破碎完毕后，采用3mm筛孔进行筛分，得到筛上物料①和筛下物料①。接着将筛上物料①采用万能粉碎机粉碎进行二次破碎，接着采用0.5mm筛孔进行筛分，得到筛上物料②和筛下物料②；将筛下物料①和②进行合并，作为筛下物料，筛上物料②作为筛上物料。经测试得到：筛下物料中的铜占铜总量的50％左右，锡占锡总量的90％。
将筛上物料进行进一步粉碎至粒径在1mm左右，进行摇床分离，得到金属精料和碳与玻璃纤维混合物的尾料，将金属进料在2000Gs的磁场强度下，进行磁选，分离得到铜产品和铁产品，经测得铜产品的品位为80.45％，铁产品的品位为48.75％。
将筛下物料进行摇床分离，得到金属精料和碳与玻璃纤维混合物的尾料，将金属进料在1800Gs的磁场强度下，进行磁选，分离得到铜锡混合产品和铁产品，经测得铜锡混合产品中铜产品的品位为65.88％，锡的品位为22.33％；铁产品的品位为47.87％。
经过破碎+摇床+磁选步骤后，铜的回收率为96％左右，锡的回收率为90％以上，铁的回收率为88％。

Claims (7)

1.一种分离并回收废弃线路板中金属的方法，包括以下步骤：
1)热解：将废弃线路板进行热解，使其中的非金属碳化；
2)破碎与筛分：将步骤1)中热解后的废弃线路板经破碎机进行破碎，然后进行筛分，得到筛上物料和筛下物料；
3)摇床与磁选：将步骤2)中的筛上物料与筛下物料分别进行摇床分离，分别得到筛上金属物料和筛上碳与玻璃纤维混合物，筛下金属物料和筛下碳与玻璃纤维混合物；将筛上和筛下碳与玻璃纤维混合物进行合并，得到碳与玻璃纤维混合物的尾料；将筛上金属物料进行磁选，得到大颗粒粗铜产品和铁产品；将筛下金属物料进行磁选，得到铁产品和铜锡混合物产品。
2.根据权利要求1所述的分离并回收废弃线路板中金属的方法，其特征在于，所述步骤1)中，热解温度为600-800℃。
3.根据权利要求1所述的分离并回收废弃线路板中金属的方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述的破碎和筛分的次数为1～2次。
4.根据权利要求3所述的分离并回收废弃线路板中金属的方法，其特征在于，所述破碎次数为1次时，破碎采用剪切式破碎机和撕碎机中的一种，筛分时筛孔尺寸为1-3mm。
5.根据权利要求3所述的分离并回收废弃线路板中金属的方法，其特征在于，所述步骤2)中，首次破碎后，如果金属铜解离程度低以及锡含量高，则需要进行二次破碎；破碎次数为2次时，首次破碎和筛分后，得到筛上物料①和筛下物料①；二次破碎，是将筛上物料①进行二次破碎和二次筛分，得到筛上物料②和筛下物料②；将筛下物料①和②进行合并作为筛下物料，进入下一步骤；将筛上物料②作为筛上物料，进入下一步骤。
6.根据权利要求5所述的分离并回收废弃线路板中金属的方法，其特征在于，所述的二次破碎采用万能粉碎机，二次筛分时筛孔尺寸小于0.5mm。
7.根据权利要求3所述的分离并回收废弃线路板中金属的方法，其特征在于，所述步骤3)中，磁选的磁场强度均为1200-2000GS。
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