CN109569881A - 一种利用废旧电路板回收制备铜合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及二次资源回收利用领域,具体公开了一种利用废旧电路板回收制备铜合金的方法,包括以下步骤:(一)解焊,将废旧电路板加热至250~270℃,直到废旧电路板上的焊锡熔化,得到基板;(二)粉碎,将基板粉碎成粒径为0.3~0.4mm的细料;(三)分选,对细料进行磁选,得到磁选料;将磁选料放入浮选溶剂中,并以1600~2000rpm的速度进行搅拌,直到磁选料分散在浮选溶剂中后停止搅拌,随后静置0.3~2h,并收集沉积物;(四)精制,先将沉积物预热至600~650℃,再加热至1000~1250℃,保持50~60min,得到铜混合物;(五)熔炼,将铜混合物与金属单质混合并在1000~1250℃下熔炼得到铜合金。本方案可以减少对环境造成污染的废气排放,有利于环境保护。
Description
技术领域
本发明涉及二次资源回收利用领域,尤其涉及利用废旧电路板回收制备铜合金领域。
背景技术
铜合金是在铜中加入一种或几种其它元素构成的合金,与纯铜相比,铜合金具有优良的导电性、导热性、延展性和耐蚀性,主要用于发电机、母线、电缆、变压器、热交换器、管道、太阳能加热装置等产品的制造。电路板中含有大量的可回收金属,其中就包括铜,如将废旧电路板直接丢弃,废旧的电路板对周围的环境造成污染的同时,还会造成可回收金属的损失,所以一般会对废旧电路板进行回收。
传统的回收方式是对废旧电路板进行焚烧,使废旧电路板上的非金属与金属分离,但是在焚烧过程中,废旧电路板上的非金属容易燃烧,产生对空气造成严重污染的废气,不利于环境保护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种减少对环境造成污染的废气排放的利用废旧电路板回收制备铜合金的方法。
为达到上述目的,本发明的技术方案是:一种利用废旧电路板回收制备铜合金的方法,包括以下步骤:
步骤(一)解焊,将废旧电路板加热至250~270℃,直到废旧电路板上的焊锡熔化,并去除废旧电路板上的电子元件,得到基板;
步骤(二)粉碎,将基板粉碎成粒径为0.3~0.4mm的细料;
步骤(三)分选,对细料进行磁选,去除细料中的铁磁性杂质,得到磁选料;将体积比1:1的乙醇和水混合成混合溶液,并将乙硫氨酯、丁基黄药、硫酸铜加入混合溶液中制得浮选溶剂,并使浮选溶剂中乙硫氨酯、丁基黄药、硫酸铜的浓度分别为0.3~0.6mmol/L、0.1~0.2mmol/L、12~20mmol/L;将磁选料放入浮选溶剂中,并以1600~2000rpm的速度进行搅拌,直到磁选料分散在浮选溶剂中后停止搅拌,随后静置0.3~2h,并收集沉积物;
步骤(四)精制,先将沉积物预热至600~650℃,再加热至1000~1250℃,保持50~60min,得到铜混合物;
步骤(五)熔炼,将铜混合物与金属单质混合并在1000~1250℃下熔炼得到铜合金。
本方案的有益效果如下:
(一)分选时,非金属物质的密度较小,会漂浮在浮选溶剂中,金属物质密度较大,会沉在浮选溶剂中,故通过可以快速将非金属物质与金属物质分离,从而在步骤(四)精制过程中只对金属物质进行加热,避免非金属物质在高温状态下产生大量会污染环境的气体,减小对环境的污染。
(二)先将基板粉碎成细料,精制过程中,在相同温度下,由于粒度较小,细料内部升温更快,在短时间内即可达到步骤(四)中的温度,提高精制效率,最后缩短制备铜合金的时间,提高铜合金生产效率。
(三)首先对废旧电路板进行解焊处理,只有基板参与进行后面的粉碎、分选、精制和熔炼处理,避免电子元件中包含的大量非金属在精制过程中被加热时产生大量会污染环境的气体,进一步减小对环境的污染。其次,电子元件中含有的金属材料与基板中的不同,将电子元件分离可以避免电子元件中的金属材料混入铜混合物中,进一步提高铜混合物的纯度。
优选方案一,作为对基础方案的进一步改进,步骤(三)分选完成后,对分选得到的沉积物再次进行步骤(三)的处理。
有益效果:进行两次分选,进一步减少沉积物中混入的非金属物质和铁磁性杂质,避免步骤(四)精炼时,非金属物质受热产生大量会污染环境的气体,进一步避免环境被破坏。也避免铁磁性杂质混入最后制得的铜混合物内,进一步提高铜混合物中铜的含量。
优选方案二,作为对优选方案一的进一步改进,完成第一次步骤(三)的分选后,先对分选得到的沉积物进行干燥处理,再进行第二次分选。
有益效果:沉积物湿润时会结团,磁选时,位于内侧的铁磁性杂质无法移动至外侧,难以被清除。沉积物干燥后,沉积物颗粒更为分散而不会结团,磁选时,可以进一步清除其中的铁磁性杂质,进一步提高铜混合物中铜的含量。
优选方案三,作为对基础方案的进一步改进,完成步骤(四)后对铜混合物取样进行光谱分析,得到样品中铜的含量,再计算出铜混合物与需要加入的各金属单质之间的质量比,步骤(五)中按质量比将铜混合物和金属单质进行熔炼。
有益效果:确定需要得到的铜合金后,由于该铜合金中的铜和需要加入的金属单质之间的比例是确定的,所以在测量出铜混合物中铜的含量后,再结合铜合金的重量,可以精确计算出需要加入的金属单质的量,使步骤(五)熔炼出的铜合金的性能更好。其次,可以根据铜混合物中铜的含量适当的调整加入的金属单质的量,保证每批次生产出的铜合金都保持较好性能。
优选方案四,作为对基础方案的进一步改进,步骤(一)解焊温度为265℃。
有益效果:与270℃相比,在265℃时已经达到较好的解焊效果,加热至265℃比加热至270℃需要的能量少。
优选方案五,作为对优选方案四的进一步改进,步骤(二)中,细料粒径为0.37~0.4mm。
有益效果:与将基板粉碎呈粒径更小的颗粒相比,在细料粉碎成0.4mm的情况下,步骤(三)分选时已经能够去除大部分的铁磁性杂质和非金属物质,与将基板粉碎得更细相比,粉碎呈0.4mm需要的时间更短,基板中铜回收的效率更高。
优选方案六,作为对基础方案的进一步改进,步骤(二)粉碎时,先对基板进行初剪,再进行研磨粉碎。
有益效果:初剪可以将基板破碎成碎块,研磨粉碎可以快速将碎块粉碎呈粒度较小的细料,缩短基板粉碎需要的时间,提高粉碎效率,从而提高铜合金的生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例中采用的分选装置的局部剖视图;
图2为图1中A处的放大图;
图3为图2的B向向视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明:
说明书附图中的附图标记包括:分选桶1、转轴2、限位块21、从动齿轮22、驱动件3、主动齿轮31、气泵组件32、搅拌叶片4、凸块41、线圈42、气囊43。
一种利用废旧电路板回收制备铜合金的方法,包括以下步骤:
步骤(一)解焊,将废旧电路板加热至250~270℃,直到废旧电路板上的焊锡熔化,并去除废旧电路板上的电子元件,得到基板;
步骤(二)粉碎,采用河南源通机械设备有限公司生产的电路板粉碎机对基板进行初剪,破碎成粒径为1.5~3mm的碎块,再采用研磨机对碎块进行研磨,粉碎成粒径为0.3~0.4mm的细料;
步骤(三)分选,对细料进行磁选,去除细料中的铁磁性杂质,得到磁选料;将体积比1:1的乙醇和水混合成混合溶液,并将乙硫氨酯、丁基黄药、硫酸铜加入混合溶液中制得浮选溶剂,并使浮选溶剂中乙硫氨酯、丁基黄药、硫酸铜的浓度分别为0.3~0.6mmol/L、0.1~0.2mmol/L、12~20mmol/L;将磁选料放入浮选溶剂中,并以1600~2000rpm的速度进行搅拌,直到磁选料分散在浮选溶剂中后停止搅拌,随后静置0.3~2h,并收集沉积物;对沉积物进行加热,直到沉积物干燥,再重复上述磁选和浮选,得到二次沉积物;
步骤(四)精制,先将二次沉积物预热至600~650℃,再加热至1000~1250℃,保持50~60min,得到铜混合物;对铜混合物进行光谱分析,得到样品中铜的含量;
步骤(五)熔炼,根据步骤(四)得到的铜含量计算出铜混合物与需要加入的金属单质之间的重量比,按比例将金属单质加入铜混合物中,并进行搅拌,直到铜混合物与金属单质混合,并在1000~1250℃下熔炼得到铜合金。
实施例1~实施例3中涉及的数据以及最后制得的铜混合物中铜含量如下表所示:
通过光谱分析可以看出,采用实施例1的方法得到的铜混合物中铜的含量最高,对铜的回收效果最好。
上述步骤(三)采用分选装置进行分选,如图1、图2和图3所示,分选装置包括机架、分选桶1、驱动件3、气泵组件32和竖向设置的转轴2,驱动件3固定在机架上并驱动转轴2转动,分选桶1固定在机架上,转轴2下端位于分选桶1内;分选桶1内设有若干固定在转轴2上的搅拌叶片4,搅拌叶片4上下表面均呈波浪状起伏,波浪状表面的波峰沿垂直于转轴2径向的方向分布;搅拌叶片4间隔固定有若干凸块41并绕有线圈42,搅拌叶片4外侧固定有气囊43,凸块41和线圈42均位于气囊43内;转轴2内设有空腔,线圈42端部贯穿转轴2侧壁并沿空腔向上延伸,转轴2上固定有电源,线圈42与电源连通;气泵组件32包括均固定在转轴2上的增压气泵和负压气泵,增压气泵和负压气泵均与气囊43连通。
上述分选装置的具体结构如下所示:
驱动件3选用电机,转轴2上端贯穿机架,转轴2上端焊接有限位块21并键连接有从动齿轮22,驱动件3的输出轴上键连接有与从动齿轮22啮合的主动齿轮31,驱动件3工作时驱动转轴2转动。线圈42沿水平方向缠绕在搅拌叶片4侧壁上,线圈42自由端依次贯穿转轴2侧壁和空腔顶壁,电源选用电池组,线圈42自由端与电源连通,电源还串联有开关,此处的开关选用常开开关,开关断开时,线圈42所在的电路处于断开的状态。
气囊43的开口朝向转轴2,气囊43位于线圈42和搅拌叶片4的外侧,气囊43的开口端胶接在转轴2上,故向分选桶1中加水时,气囊43将线圈42与水分隔,进一步避免线圈42进水短路的同时,还避免水进入空腔内。空腔内设有分别与气囊43连通的排气管,排气管自由端贯穿转轴2侧壁,并且空腔内竖向设有同时与增压气泵和负压气泵连通的排气总管,排气管的自由端与排气总管连通。
步骤(三)分选时,第一步先进行第一次磁选:人工将细料放入分选桶1内,然后闭合开关,线圈42通电,搅拌叶片4上形成磁场,细料中的铁磁性杂质被吸附在气囊43表面,再打开驱动件3和负压气泵,驱动件3驱动转轴2转动,搅拌叶片4转动,对分选桶1内的细料进行搅拌。负压气泵将气囊43内的气体排出,气囊43与搅拌叶片4和凸块41相贴,由于凸块41对气囊43起到阻挡作用,从而使与凸块41相对的气囊43向外凸起,相邻的凸块41之间的气囊43形成凹槽,铁磁性杂质落入凹槽内。
然后人工关闭驱动件3,并将分选桶1内的细料取出,再断开开关、关闭负压气泵、打开增压气泵,线圈42断电,搅拌叶片4上的磁场消失,铁磁性杂质不再受到磁力作用,增压气泵向气囊43内充气,气囊43膨胀,气囊43上形成的凹槽消失,气囊43表面的铁磁性杂质沿着气囊43滑落入分选桶1底部,将铁磁性杂质从分选桶1中取出,完成第一次磁选。
再进行第一次浮选:人工将浮选溶剂和上述的细料放入分选桶1内,并打开电机、负压气泵并闭合开关,关闭增压气泵,搅拌叶片4对细料和浮选溶剂进行搅拌,搅拌叶片4上再次形成磁场,气囊43表面形成凹槽,细料中残余的铁磁性杂质被吸附在凹槽内。不再需要搅拌时,关闭驱动件3,转轴2停止转动。静置0.3~2h后,依次将溶液和沉淀物从分选桶1中取出,最后断开开关和增压气泵并关闭负压气泵,将之前被吸附在气囊43表面的铁磁性杂质取出,完成第一次浮选。
然后再依次进行第二次磁选和第二次浮选,进行第二次磁选和第二次浮选时重复上述的第一次磁选和第一次浮选的步骤。
采用本分选装置时,在浮选过程中,搅拌叶片4对细料和浮选溶剂进行搅拌时,搅拌叶片4上形成磁场,可以吸附细料中残余的铁磁性杂质,进一步减少细料中的铁磁性杂质,提高精制得到的铜混合物中铜的含量。
其次,由于搅拌叶片4呈波浪状起伏,搅拌叶片4的表面积增大,可以吸附的铁磁性杂质更多,除杂效果更好;另外,搅拌叶片4随转轴2转动过程中,细料随溶剂沿搅拌叶片4表面流动,当搅拌叶片4的转速不变的情况下,细料与搅拌叶片4接触的时间更长,细料中的铁磁性杂质有更多的机会被吸附在气囊43表面,进一步减少细料中的铁磁性杂质,提高精制得到的铜混合物中铜的含量。
另外,由于搅拌叶片4上设有若干凸块41,当气囊43内形成负压时,气囊43与搅拌叶片4和凸块41相贴,气囊43表面出现若干凹槽,被吸附的铁磁性杂质落入凹槽内,所以最后搅拌叶片4上可以吸附更多的铁磁性杂质,进一步减少细料中的铁磁性杂质,提高精制得到的铜混合物中铜的含量。
最后,搅拌叶片4随转轴2转动过程中,细料随溶剂沿搅拌叶片4表面流动,由于搅拌叶片4表面不在同一水平面上,故当溶液沿搅拌叶片4表面流动时,溶液还会沿竖直方向流动,搅拌叶片4对细料和溶液的搅拌效果更好,细料与溶液的混合效果更好。
实验1:选取10块废旧程度相同的深圳市金易达电子有限公司生产的型号为FR4的电路板,采用实施例1的方法制备铜混合物,收集步骤(四)过程中产生的总的气体,并采用有毒有害气体检测仪测量出收集到的气体中的有毒有害气体的浓度,然后根据收集到的气体体积与浓度计算出有毒有害气体量。
实验2~7:选取60块与实验1完全相同的电路板,将60块电路板均分为6组,分别作为实验2~7,实验2和实验3均采用实施例1的步骤(一)至步骤(四)制备铜混合物;实验4和实验5,均采用实施例2的步骤(一)至步骤(四)制备铜混合物;实验6和实验7均采用实施例3的步骤(一)至步骤(四)制备铜混合物。
对比例:选取60块与实验1完全相同的电路板,将60块电路板均分为6组,分别作为对比例1~6,对比例1和对比例2在经过实施例1的步骤(一)和步骤(二)后直接进行步骤(四)的处理,得到铜混合物;对比例3和对比例4在经过实施例2的步骤(一)和步骤(二)后直接进行步骤(四)的处理,得到铜混合物;对比例5和对比例6在经过实施例3的步骤(一)和步骤(二)后直接进行步骤(四)的处理,得到铜混合物。
对实验2~7和对比例1~6在进行步骤(四)的处理过程中产生的总的气体进行收集,再重复实验1中测量并计算得到收集到的气体中有毒有害气体量的步骤,以实验1中产生的有毒有害气体量为基准,计算出每组产生的有毒有害气体与实验1中产生的有毒有害气体之间的比值。同时对回收的铜混合物进行光谱分析,测量出制得的铜混合物中铜的含量,并进行记录。
实验记录如下所示:
从上述实验结果可以看出,对比例1~6产生的有毒有害气体是实验1产生的有毒有害气体的3.1~3.9倍,远多于实验2~7产生的有毒有害气体量,所以实施例1~3的方案对环境的污染更小。其次,对比例1~6回收的铜混合物中铜的含量远低于实验2~7,明显可以看出实施例1~3的方案回收的铜含量更高,即铜的回收效果更好。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (7)
1.一种利用废旧电路板回收制备铜合金的方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤(一)解焊,将废旧电路板加热至250~270℃,直到废旧电路板上的焊锡熔化,并去除废旧电路板上的电子元件,得到基板;
步骤(二)粉碎,将基板粉碎成粒径为0.3~0.4mm的细料;
步骤(三)分选,对细料进行磁选,去除细料中的铁磁性杂质,得到磁选料;将体积比1:1的乙醇和水混合成混合溶液,并将乙硫氨酯、丁基黄药、硫酸铜加入混合溶液中制得浮选溶剂,并使浮选溶剂中乙硫氨酯、丁基黄药、硫酸铜的浓度分别为0.3~0.6mmol/L、0.1~0.2mmol/L、12~20mmol/L;将磁选料放入浮选溶剂中,并以1600~2000rpm的速度进行搅拌,直到磁选料分散在浮选溶剂中后停止搅拌,随后静置0.3~2h,并收集沉积物;
步骤(四)精制,先将沉积物预热至600~650℃,再加热至1000~1250℃,保持50~60min,得到铜混合物;
步骤(五)熔炼,将铜混合物与金属单质混合并在1000~1250℃下熔炼得到铜合金。
2.根据权利要求1所述的一种利用废旧电路板回收制备铜合金的方法,其特征在于:所述步骤(三)分选完成后,对分选得到的沉积物再次进行步骤(三)的处理。
3.根据权利要求2所述的一种利用废旧电路板回收制备铜合金的方法,其特征在于:完成第一次步骤(三)的分选后,先对分选得到的沉积物进行干燥处理,再进行第二次步骤(三)的处理。
4.根据权利要求1所述的一种利用废旧电路板回收制备铜合金的方法,其特征在于:完成所述步骤(四)后对铜混合物取样进行光谱分析,得到样品中铜的含量,再计算出铜混合物与需要加入的各金属单质之间的质量比,步骤(五)中按质量比将铜混合物和金属单质进行熔炼。
5.根据权利要求1所述的一种利用废旧电路板回收制备铜合金的方法,其特征在于:所述步骤(一)解焊温度为265℃。
6.根据权利要求5所述的一种利用废旧电路板回收制备铜合金的方法,其特征在于:所述步骤(二)中,细料粒径为0.37~0.4mm。
7.根据权利要求1所述的一种利用废旧电路板回收制备铜合金的方法,其特征在于:所述步骤(二)粉碎时,先对基板进行初剪,再进行研磨粉碎。
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