CN109943721A - 一种低酸浸出电子废物中铜的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低酸浸出电子废物中铜的工艺，包括：电子废弃物物理拆解‑破碎‑筛分‑硫酸铁浸出‑置换或萃取‑电积。该工艺在低酸条件下，使用硫酸铁作为浸出剂，在常温常压下浸出反应，对电子废物中金属铜具有非常好的浸出效果。可利用硫酸铁的水解反应产生的酸平衡电子废物的耗酸反应，可利用在酸性条件下硫酸铁具有的强氧化性使电子废物中微细粒铜得到氧化溶解，并通过置换或萃取‑电积回收铜。整个反应过程较为温和。此工艺具有流程短、铜浸出率高、酸耗低等特点，具有良好的经济效益和社会环保效益。
Description
技术领域
本发明属于湿法冶金技术领域，涉及一种从含铜电子废弃物中回收铜的工艺，具体涉及一种低酸浸出电子废弃物中铜的工艺。
背景技术
随着经济的发展，废弃电子产品越来越多，如手机、电脑、家电等。我国每年产生的电子废物(Waste Electrical and Electronic Equipment，WEEE)总量已超过6Mt，预计到2020年将超过10Mt，占全球WEEE的一半以上。电子废物具有数量多、组分复杂、危害大、潜在价值高、处理困难等特点。废弃印刷线路板(Waste Printed Circuit Boards，WPCBs)中金属含量更是可观，仅金属铜的含量即高达20％，另外还含有金、银、铂等稀贵金属。据统计，我国每年需要处理的WPCBs高达50万吨以上。因此，电子废物俗有“城市矿山”之称，具有高价值性，回收利用有价金属的前景十分广阔。
电子废弃物的材料组成和结合方式复杂，处置起来困难。目前回收技术主要有火法处理、机械处理、湿法处理等方法。
1)火法冶金处理：通过焚烧、焙烧、熔炼、吹炼、火法精炼、电解精炼以及化学精炼等过程去除电子废物中塑料及其他有机成分，使金属得到富集并进一步回收利用的方法。火法冶金在重金属回收过程中二次污染严重，在氧化条件下未分离出的碳氟氯化合物、溴阻燃剂易生成二恶英等有毒气体。
2)机械处理：利用物质间的物理性质差异(如密度、电性、磁性、形状及表面性质等)拆解、粉碎等机械处理，使得电子废物中的大块金属及非金属等实现初步分离，其操作简单，不易造成二次污染，易实现规模化生产等。
3)湿法处理：将破碎后的电子废弃物颗粒置于水溶液介质(如酸、碱等溶液)中，通过化学或物理化学作用而实现提取目标金属的化学冶金过程，包括硝酸-王水法、氰化法、溶剂萃取法、双氧水-硫酸法、溶蚀法以及氨-硫代硫酸盐法等。利用浸出剂在酸性或碱性条件下的浸出，然后经萃取、离子交换、置换、电解、过滤等工序对有价金属进行回收。通过湿法处理可获得高品位的金属。其主要缺点是：不能直接处理复杂的电子废弃物，需要对电子废弃物进行机械处理后方可进行；部分金属的浸出效率低，作用有限；产生的废水、废渣量较大。如以双氧水-硫酸浸出贱金属，再用王水浸出金，其反应条件为40～60℃，反应时间虽然只有30～90min，但其浸出率只能达到90％～97.5％。使用强酸浸出，会造成大量的酸过剩，为后续的处理带来极大的困难，浸出液及残渣具有腐蚀性及毒性，易引起更为严重的二次污染。因此，亟需开发一种从电子废物中低酸浸出的技术。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能在低酸度下从电子废物中高效浸出铜的工艺，该工艺采用硫酸铁(Fe2(SO4)3)作为浸出剂，在常温条件下进行浸出。由于酸度和温度保持条件要求低，浸出设备简单，且富余的硫酸铁(Fe2(SO4)3)能得到循环利用，使得浸出工艺简单易操作，生产成本大大降低。
为实现上述目的，本发明提供一种低酸浸出电子废物中铜的工艺，包括如下步骤：
(1)电子废物进行物理拆解，得到金属富集体；将金属富集体破碎至≤0.25mm粒度，金属铜含量≥1％；
(2)在氢离子的浓度≤0.02mol/L的酸性条件下，以浓度为10～100g/L的硫酸铁作为金属富集体中铜的浸出剂进行金属富集体的浸出作业至铜浸出率≥99％；
(3)进行固液分离得到浸出渣和浸出液，浸出液用铁粉/铁丝置换铜或萃取-电积铜，再次固液分离后得到铜纯度产品和尾液；
(4)将尾液进行氧化得到硫酸铁溶液，调整硫酸铁溶液的浓度至10～100g/L，使尾液得到再生，返回步骤2)进行循环利用。
尾液氧化使得尾液中Fe2+氧化为Fe3+，恢复为硫酸铁溶液。
优选地，步骤2)破碎后的金属富集体的添加量为5～50g/L。
优选地，步骤4)尾液氧化的方法为化学氧化(如双氧水快速氧化)、生物氧化(如铁氧化细菌氧化)或曝气氧化(如缓慢氧化)。
优选地，常温常压下，电子废物铜含量25％左右，粒度≤0.25mm，浸出时电子废物浓度为10g/L，浸出剂硫酸铁浓度为30g/L左右，硫酸浓度为0.6g/L左右，浸出时间为两周，铜浸出率能达到99％以上。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种低酸浸出电子废物中铜的工艺，以硫酸铁为浸出剂，在酸性条件下硫酸铁具有强氧化性，对电子废物中金属铜的浸出效果好，金属铜的回收率高。而酸使用量非常少，浸出反应完成后溶液的酸度基本无下降，甚至有所上升的趋势，反应过程较为温和。从而大大地节约成本，产生良好的经济效益和社会环保效益。
附图说明
图1为本发明提供的一种温和浸出电子废物中铜的工艺。
附图标记：
1：废弃电子线路板；2：拆解；3：电子元器件、塑料；4：破碎；5：筛分；6：硫酸铁浸出；7：置换或萃取-电积铜；8：尾液再生；9：浸出废渣；10：铜产品。
具体实施方式
以下结合实施例详细地说明本发明。实施方案便于更好的理解本发明，并非对本发明的限制，任何等同替换或公知改变均属于本发明保护范围。
本发明提供一种低酸浸出电子废物中铜的工艺，如图1所示，废弃电子线路板1进行拆解2，分离出电子元器件、塑料3和金属富集体，将金属富集体破碎4，筛分5至≤0.25mm粒度，＞0.25mm的颗粒返回破碎4继续破碎至≤0.25mm，将合格的金属富集体颗粒在酸性条件下进行硫酸铁浸出6，得到浸出废渣9和浸出液，浸出液用铁粉/铁丝置换铜或萃取-电积铜7得纯铜产品10和尾液，尾液经常规化学或生物氧化或曝气氧化以进行尾液再生8，重新得到硫酸铁溶液，调整硫酸铁浓度返回硫酸铁浸出6重新利用。
实施例1：从废旧电脑印刷线路板中回收金属铜
废旧电脑印刷板试样样品，拆解获得金属富集体，其主要成分化学分析结果为：Cu25.7％，Pb 0.7％，Zn 0.7％，Fe 0.9％，Al 2.3％，Ca 5.2％，Mg 0.2％。其中主要金属Cu含量达到25.7％。将该样品剪切破碎至0.25mm以下备用。
试验样品1：称取一定质量的金属富集体，放入盛有稀硫酸溶液的250mL三角瓶中，调整金属富集体的浓度为10g/L，H2SO4浓度为0.62g/L([H+]＝0.01mol/L)。试验样品1作为对照。
试验样品2：称取一定质量的金属富集体，放入盛有稀硫酸溶液的250mL三角瓶中，调整金属富集体的浓度为10g/L，H2SO4浓度为0.62g/L([H+]＝0.01mol/L)，浸出剂Fe2(SO4)3浓度为29.64g/L。
将盛有试验样品1、2的三角瓶，放入空气浴振荡器中，常温反应，振荡强度为150rpm。浸出反应达到14天时，将试验样品1、2过滤洗涤后，得到浸渣1、浸出液1，浸渣2、浸出液2，化验浸出渣中Cu的含量，计算得出试验样品1、2对应的铜浸出率分别为0.16％、99.08％。测得浸出液1中H2SO4浓度为0.0011g/L，酸几乎完全反应；而浸出液2中测得H2SO4浓度为0.72g/L，酸浓度上升了0.1g/L，究其原因为三价铁离子水解造成溶液酸度上升。测得浸出液1中的铜浓度仅为0.043g/L，电子废物中的铜几乎没有得到有效浸出；而测得浸出液2中的铜浓度达到2.2g/L，浸出液2可以返回再循环浸出电子废物以使得铜浓度更高，也可以直接去置换或萃取-电积铜。
从含铜的浸出液中提取铜后的尾液采用常规化学氧化(如双氧水快速氧化)或生物氧化(如利用铁氧化细菌)或是曝空气(缓慢氧化)使得浸出剂硫酸铁再生，并返回浸出步骤循环使用。
从实施例可以看出，本发明提供的以硫酸铁为浸出剂，在酸性条件下硫酸铁具有强氧化性，对电子废物中金属铜的浸出效果好，使得金属铜的浸出率高。而硫酸使用量非常少，浸出反应完成后溶液的酸度基本无下降，甚至有所上升的趋势，反应过程较为温和。从而大大地节约成本，产生良好的经济效益和社会环保效益。
Claims (6)
1.一种低酸浸出电子废物中铜的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)将电子废物进行物理拆解，将电子元器件、塑料和金属富集体进行分离，将金属富集体破碎、筛分至≤0.25mm粒度，使金属铜含量≥1％；
2)在氢离子的浓度≤0.02mol/L的酸性条件下，以浓度为10～100g/L的硫酸铁作为金属富集体中铜的浸出剂进行金属富集体的浸出作业至铜浸出率≥99％；
3)进行固液分离得到浸出废渣和浸出液，浸出液用铁粉/铁丝置换铜或萃取-电积铜，再次固液分离后得到铜纯度产品和尾液；
4)将尾液进行氧化得到硫酸铁溶液，调整硫酸铁溶液的浓度至10～100g/L，使尾液得到再生，并返回步骤2)进行循环利用。
2.如权利要求1所述的低酸浸出电子废物中铜的工艺，其特征在于，步骤2)破碎后的金属富集体的添加量为5～50g/L。
3.如权利要求1所述的低酸浸出电子废物中铜的工艺，其特征在于，步骤4)尾液氧化的方法为化学氧化、生物氧化或曝气氧化。
4.如权利要求3所述的低酸浸出电子废物中铜的工艺，其特征在于，所述化学氧化为双氧水快速氧化。
5.如权利要求3所述的低酸浸出电子废物中铜的工艺，其特征在于，所述生物氧化为利用铁氧化细菌氧化。
6.如权利要求3所述的低酸浸出电子废物中铜的工艺，其特征在于，所述曝气氧化为缓慢氧化。
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