CN110373548A - 一种废电路板湿法脱锡工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废电路板湿法脱锡工艺，废电路板湿法脱锡工艺中通过用电氧化及还原电路板中的金属，使所述电路板上的金属间接氧化，使所述电路板上的金属成为金属离子进入溶液中，从而使所述电路板上的金属与所述电路板的主体分离，同时利用电解的方式将进入溶液中的所述金属离子在电解槽的阴极上还原成金属，将所述金属离子与所述溶液分离，氧化剂在电解槽的阳极再生，所述费电路板湿法脱锡工艺中浸出体系与电解体系构成的循环中分段同时进行浸出反应和电解反应；本发明采用电化学方式来把电路板上的锡焊点脱离，整个过程简单高效，可以大批量生产，无需大量人工，节省人工成本。整个过程只消耗少量添加剂，辅料成本很低。

Description

一种废电路板湿法脱锡工艺
技术领域
本发明涉及电路板金属回收技术领域，尤其涉及一种废电路板湿法脱锡工艺。
背景技术
废旧电路板的拆解和利用一直是废旧电器电子产品再生利用的难点。而电子元器件与线路板的解锡脱离成为电路板资源化的关键，目前面临的最重要问题是如何经济环保地把电路板上的电子元器件脱离。国内外学者对废电路板电子元器件解锡拆卸技术进行了大量的研究，主要集中在手工解锡、机械解锡、加热解锡和化学解锡四方面。
手工解锡：一般用电烙铁直接拆卸元器件、手动吸锡器拆除元器件、电动吸锡枪拆除直插式元器件、热风枪拆除表面贴装器件等。这种方法拆解效率低，难以实现大规模应用。
机械拆解技术：国内外对机械拆解技术的研究主要是研制开发更符合机械化发展要求的自动化或半自动化拆卸技术。机械拆解只能对废电路板进行逐块处理，但面对规格不一、安装方式不一的种类繁多的电路板，难以满足大规模的回收处理，自动拆卸技术并未广泛利用。
加热解锡技术：加热解锡技术常用的方法有：空气加热、红外线加热、激光加热和液体加热等。所有的热解技术都需要将电路板加热到200℃～300℃，在这个温度下，电路板上的有毒有害的低沸点有机物大量挥发，此尾气处理难度大，易造成职业危害。加热熔化锡焊后，锡焊料容易沾在元器件上，造成锡焊回收率低。
化学解锡技术：利用金属在盐酸、硝酸、王水等强酸或强氧化性溶液中溶解的性质，使金属以离子态形式进入溶液，然后利用沉淀或者电化学的方法从溶液中回收金属。但国内外目前能调查到的脱锡液均为硝酸体系的，硝酸在过程中的还原产物是各种氮氧化物，有毒且处理成本高。溶液中的金属回收难度大。
发明内容
本发明的提供一种废电路板湿法脱锡工艺。
本发明的方案是：
一种废电路板湿法脱锡工艺，废电路板湿法脱锡工艺中通过用电氧化及还原电路板中的金属，使所述电路板上的金属间接氧化，使所述电路板上的金属成为金属离子进入溶液中，从而使所述电路板上的金属与所述电路板的主体分离，同时利用电解的方式将进入溶液中的所述金属离子在电解槽的阴极上还原成金属，将所述金属离子与所述溶液分离，氧化剂在电解槽的阳极再生，所述费电路板湿法脱锡工艺中浸出体系与电解体系构成的循环中分段同时进行浸出反应和电解反应。
作为优选的技术方案，所述废电路板湿法脱锡工艺包括以下步骤：
1)废电路板每间隔4小时投入到浸出体系中，所述废电路板浸泡在电解槽的电解液中，电解槽通电，电解体系中将所述废电路板上的金属溶入电解液溶液，含有金属的电解液溶液经所述电解槽的阴极，在阴极金属析出与所述电解液溶液分离，成为电积产物，所述浸出体系与电解体系循环过程中加入酸以稳定pH值；
2)取出完成脱锡的电路板及元器件经水洗后晾晒干，分别进入各自回收体系；洗水循环使用，部分洗水取出用于补充电解体系的电解液溶液，补充新水维持洗水循环总量，每吨电路板用水量90～150L；
3)将步骤1)中所述电解体系中的电积产物脱离，经金属分离回收工序回收；
4)所述浸出体系与电解体系构成的循环中定期开路部分电解液溶液进入辅助体系进行结晶分离，结晶后的结晶母液返回所述浸出体系与电解体系构成的循环中，结晶后的产品进入到重结晶除杂工序。
作为优选的技术方案，所述步骤4)中定期开路部分电解液溶液进入辅助体系进行结晶分离，处理每吨电路板需开路150～200L电解液溶液。
作为优选的技术方案，利用电解的方式在阳极再生氧化剂，氧化剂为三价铁、次氯酸、次氯酸盐，氧化剂在电解液溶液流过浸出体系的时候被消耗。
作为优选的技术方案，所述电解液包括盐酸、氯化铵、氯化铝、氯化铜、氯化钾、氯化亚铁、氯化铁、氯化钙、氯化镁、氯化钠、硫酸、硫酸铵、硫酸铝、硫酸铜、硫酸钾、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸钠其中的一种或多种混合物与添加剂。
作为优选的技术方案，所述电解体系中，所述电解槽以石墨、钛板、钛基镀钌铱板等惰性阳极作为阳极，任何常规或者非常规电极作为所述电解槽的阴极。
作为优选的技术方案，所述步骤1)中酸包括盐酸、硫酸其中一种，稳定pH值在1～2。
作为优选的技术方案，所述添加剂包括活性炭与酒石酸其中的一种或多种混合物。
作为优选的技术方案，所述步骤3)的金属分离回收工序为所述电积产物经脱水压团，压出溶液返回步骤1)的电解体系中，压团经保护熔炼，熔炼温度600～900℃，生成合金，产生的熔渣粉碎后返回步骤1)的浸出体系。
作为优选的技术方案，所述1)中电解体系中电解槽的电流密度100～500A/m2，电解液液溶液流动方式为极间流动，上进下出，电解液溶液循环量1～5％/h，阴极的电积产物随时脱离电解体系以防止复溶。
作为优选的技术方案，所述步骤2)中电路板及元器件放入滚筒中滚动使之相互摩擦而分离。
浸出体系反应：
2Fe3++Sn0＝2Fe2++Sn2+
2Fe3++Pb0＝2Fe2++Pb2+
2Fe3++Cu0＝2Fe2++Cu2+
Cu2++Sn0＝Sn2++Cu0
Cu2++Pb0＝Pb2++Cu0
阳极反应：
Fe2+-e＝Fe3+
阴极反应：
Pb2++2e＝Pb0
Sn2++2e＝Sn0
Cu2++2e＝Cu0
2H++2e＝H2
由于采用了上述技术方案，一种废电路板湿法脱锡工艺，废电路板湿法脱锡工艺中通过用电氧化及还原电路板中的金属，使所述电路板上的金属间接氧化，使所述电路板上的金属成为金属离子进入溶液中，从而使所述电路板上的金属与所述电路板的主体分离，同时利用电解的方式将进入溶液中的所述金属离子在电解槽的阴极上还原成金属，将所述金属离子与所述溶液分离，氧化剂在电解槽的阳极再生，所述费电路板湿法脱锡工艺中浸出体系与电解体系构成的循环中分段同时进行浸出反应和电解反应。
本发明的优点：
电化学方式来把电路板上的锡焊点脱离，整个过程简单高效，可以大批量生产，无需大量人工，节省人工成本。整个过程只消耗少量添加剂，辅料成本很低。脱锡过程中无有毒气体产生，无蒸汽，生产环境好，无三废排放。工艺简单，容易操作，批量生产，处理规模大。锡焊回收率高，焊锡收率可达到99.99％。生产过程中无需加热，因此能耗较低；人工成本和辅料成本较低，处理每吨废电路板成本很低，推广价值高。
附图说明
图1为废电路板湿法脱锡工艺流程图。
具体实施方式
为了弥补以上不足，本发明提供了一种废电路板湿法脱锡工艺以解决上述背景技术中的问题。
一种废电路板湿法脱锡工艺，废电路板湿法脱锡工艺中通过用电氧化及还原电路板中的金属，使所述电路板上的金属间接氧化，使所述电路板上的金属成为金属离子进入溶液中，从而使所述电路板上的金属与所述电路板的主体分离，同时利用电解的方式将进入溶液中的所述金属离子在电解槽的阴极上还原成金属，将所述金属离子与所述溶液分离，氧化剂在电解槽的阳极再生，所述费电路板湿法脱锡工艺中浸出体系与电解体系构成的循环中分段同时进行浸出反应和电解反应。
所述废电路板湿法脱锡工艺包括以下步骤：
1)废电路板每间隔4小时投入到浸出体系中，所述废电路板浸泡在电解槽的电解液中，电解槽通电，电解体系中将所述废电路板上的金属溶入电解液溶液，含有金属的电解液溶液经所述电解槽的阴极，在阴极金属析出与所述电解液溶液分离，成为电积产物，所述浸出体系与电解体系循环过程中加入酸以稳定pH值；
2)取出完成脱锡的电路板及元器件经水洗后晾晒干，分别进入各自回收体系；洗水循环使用，部分洗水取出用于补充电解体系的电解液溶液，补充新水维持洗水循环总量，每吨电路板用水量90～150L；
3)将步骤1)中所述电解体系中的电积产物脱离，经金属分离回收工序回收；
4)所述浸出体系与电解体系构成的循环中定期开路部分电解液溶液进入辅助体系进行结晶分离，结晶后的结晶母液返回所述浸出体系与电解体系构成的循环中，结晶后的产品进入到重结晶除杂工序。
所述步骤4)中定期开路部分电解液溶液进入辅助体系进行结晶分离，处理每吨电路板需开路150～200L电解液溶液。
利用电解的方式在阳极再生氧化剂，氧化剂为三价铁、次氯酸、次氯酸盐，氧化剂在电解液溶液流过浸出体系的时候被消耗。
所述电解液包括盐酸、氯化铵、氯化铝、氯化铜、氯化钾、氯化亚铁、氯化铁、氯化钙、氯化镁、氯化钠、硫酸、硫酸铵、硫酸铝、硫酸铜、硫酸钾、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸钠其中的一种或多种混合物与添加剂。
所述电解体系中，所述电解槽以石墨、钛板、钛基镀钌铱板等惰性阳极作为阳极，任何常规或者非常规电极作为所述电解槽的阴极。
作为优选的技术方案，所述步骤1)中酸包括盐酸、硫酸其中一种，稳定pH值在1～2。
所述添加剂包括活性炭与酒石酸其中的一种或多种混合物。
所述步骤3)的金属分离回收工序为所述电积产物经脱水压团，压出溶液返回步骤1)的电解体系中，压团经保护熔炼，熔炼温度600～900℃，生成合金，产生的熔渣粉碎后返回步骤1)的浸出体系。
所述1)中电解体系中电解槽的电流密度100～500A/m2，电解液液溶液流动方式为极间流动，上进下出，电解液溶液循环量1～5％/h，阴极的电积产物随时脱离电解体系以防止复溶。
所述步骤2)中电路板及元器件放入滚筒中滚动使之相互摩擦而分离。
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1：
1、电解液体系为氯盐体系，氯含量180～220g/L、活性炭1～5g/L，pH值1.0～1.5。
2、电解槽阳极为DSA电极，阴极为不锈钢，电流密度100～500A/m2，溶液流动方式为极间流动，上进下出，溶液循环量1～5％/h。电解槽槽底铺有通电的不锈钢板，为第二阴极，电积产物落入槽底后能得到阴极电保护，不会反溶。处理每吨电路板耗电100～150kw·h。
3、处理电路板为废电视机板，每4小时加入浸出体系中定量电路板，同时取出脱锡电路板裸板和部分元器件。每1～2天取出电积产物。
4、取出的电路板及元器件经水洗后晾晒干，分别进入各自回收体系。洗水循环使用，部分洗水取出用于补充电解体系溶液，补充新水维持洗水总量。每吨电路板用水量120～150L。
5、电积产物经脱水压团，溶液返回体系，每吨电路板产压团50～60kg。压团经保护熔炼，熔炼温度600～900℃，生成合金，其中含锡55～60％、铅35～38％、铜1.5～5％、银500～1000g/t。熔渣量5～10％，少量熔渣粉碎后返回浸出体系。
6、处理每吨电路板需开路150～200L溶液，经减压结晶，母液返回体系。产生30～40kg粗结晶，进入重结晶体系。
7、补充少量盐酸以稳定溶液pH值为1.0～1.5，每吨电路板盐酸用量100～150kg。每吨电路板消耗活性炭0.8～1.0kg。
实施例2：
1、电解体系为氯盐体系，含氯160～200g/L、活性炭1～5g/L，pH值1.5～2.0。
2、电解槽阳极为石墨阳极，阴极为不锈钢，电流密度100～500A/m2，溶液流动方式为极间流动，上进下出，溶液循环量1～5％/h。电解槽为旋转阴极模式电解槽，电积产物可自动脱离体系。处理每吨电路板耗电100～150kw·h。
3、处理电路板为破损的、不完整的和较为碎小的电路板，每4小时加入浸出体系中定量的电路板，同时取出脱锡电路板裸板和部分元器件。
4、取出的电路板及元器件经水洗后晾晒干，分别进入各自回收体系。洗水循环使用，部分洗水取出用于补充电解体系溶液，补充新水维持洗水总量。每吨电路板用水量120～150L。
5、电积产物经脱水压团，溶液返回体系，每吨电路板产压团33～38kg。压团经保护熔炼，熔炼温度600～900℃，生成合金，其中含锡55～60％、铅35～38％、铜1.5～5％、银500～1000g/t。熔渣量5～10％，少量熔渣粉碎后返回浸出体系。
6、处理每吨电路板需开路150～200L溶液，经减压结晶，母液返回体系。产生30～40kg粗结晶，进入重结晶体系。
7、补充少量盐酸以稳定溶液pH值为1.5～2.0。每吨电路板盐酸用量100～150kg。每吨电路板消耗活性炭0.8～1.0kg。
实施例3：
1、电解体系为硫酸盐体系，含硫酸根230～250g/L、活性炭1～5g/L，酒石酸3～10g/L，pH值1.5～2.0。
2、电解槽阳极为石墨阳极，阴极为不锈钢，电流密度100～500A/m2，溶液流动方式为极间流动，上进下出，溶液循环量1～5％/h。电解槽槽底铺有通电的不锈钢板，为第二阴极，电积产物落入槽底后能得到阴极电保护，不会反溶。处理每吨电路板耗电100～150kw·h。
3、处理电路板为电脑板等无铅锡焊电路板，每4小时加入浸出体系中定量的电路板，同时取出脱锡电路板裸板和部分元器件。每1～2天取出电积产物。
4、取出的电路板及元器件经水洗后晾晒干，分别进入各自回收体系。洗水循环使用，部分洗水取出用于补充电解体系溶液，补充新水维持洗水总量。每吨电路板用水量90～120L。
5、电积产物经脱水压团，溶液返回体系，每吨电路板产压团kg。压团经保护熔炼，熔炼温度600～900℃，生成合金，其中含锡90～96％铜2.5～8％、银4000～8000g/t。熔渣量2～5％，少量熔渣粉碎后返回浸出体系。
6、处理每吨电路板需开路150～200L溶液，经减压结晶，母液返回体系。产生40～60kg粗结晶，进入重结晶体系。
7、补充少量硫酸以稳定溶液pH值为1.0～1.5。每吨电路板硫酸用量50～70kg。每吨电路板消耗活性炭0.8～1.0kg，酒石酸2～3kg。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (10)

1.一种废电路板湿法脱锡工艺，其特征在于：废电路板湿法脱锡工艺中通过用电氧化及还原电路板中的金属，使所述电路板上的金属间接氧化，使所述电路板上的金属成为金属离子进入溶液中，从而使所述电路板上的金属与所述电路板的主体分离，同时利用电解的方式将进入溶液中的所述金属离子在电解槽的阴极上还原成金属，将所述金属离子与所述溶液分离，氧化剂在电解槽的阳极再生，所述费电路板湿法脱锡工艺中浸出体系与电解体系构成的循环中分段同时进行浸出反应和电解反应。
2.如权利要求1所述的一种废电路板湿法脱锡工艺，其特征在于，所述废电路板湿法脱锡工艺包括以下步骤：
1)废电路板每间隔4小时投入到浸出体系中，所述废电路板浸泡在电解槽的电解液中，电解槽通电，电解体系中将所述废电路板上的金属溶入电解液溶液，含有金属的电解液溶液经所述电解槽的阴极，在阴极金属析出与所述电解液溶液分离，成为电积产物，所述浸出体系与电解体系循环过程中加入酸以稳定pH值；
2)取出完成脱锡的电路板及元器件经水洗后晾晒干，分别进入各自回收体系；洗水循环使用，部分洗水取出用于补充电解体系的电解液溶液，补充新水维持洗水循环总量，每吨电路板用水量90～150L；
3)将步骤1)中所述电解体系中的电积产物脱离，经金属分离回收工序回收；
4)所述浸出体系与电解体系构成的循环中定期开路部分电解液溶液进入辅助体系进行结晶分离，结晶后的结晶母液返回所述浸出体系与电解体系构成的循环中，结晶后的产品进入到重结晶除杂工序。
3.如权利要求1所述的一种废电路板湿法脱锡工艺，其特征是：利用电解的方式在阳极再生氧化剂，氧化剂为三价铁、次氯酸、次氯酸盐，氧化剂在电解液溶液流过浸出体系的时候被消耗。
4.如权利要求2所述的一种废电路板湿法脱锡工艺，其特征在于：所述电解液包括盐酸、氯化铵、氯化铝、氯化铜、氯化钾、氯化亚铁、氯化铁、氯化钙、氯化镁、氯化钠、硫酸、硫酸铵、硫酸铝、硫酸铜、硫酸钾、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸钠其中的一种或多种混合物与添加剂。
5.如权利要求2所述的一种废电路板湿法脱锡工艺，其特征在于：所述电解体系中，所述电解槽以石墨、钛板、钛基镀钌铱板等惰性阳极作为阳极，任何常规或者非常规电极作为所述电解槽的阴极。
6.如权利要求2所述的一种废电路板湿法脱锡工艺，其特征在于：所述步骤1)中酸包括盐酸、硫酸其中一种，稳定pH值在1～2。
7.如权利要求3所述的一种废电路板湿法脱锡工艺，其特征在于：所述添加剂包括活性炭与酒石酸其中的一种或多种混合物。
8.如权利要求1所述的一种废电路板湿法脱锡工艺，其特征在于：所述步骤3)的金属分离回收工序为所述电积产物经脱水压团，压出溶液返回步骤1)的电解体系中，压团经保护熔炼，熔炼温度600～900℃，生成合金，产生的熔渣粉碎后返回步骤1)的浸出体系。
9.如权利要求1所述的一种废电路板湿法脱锡工艺，其特征在于：所述1)中电解体系中电解槽的电流密度100～500A/m2，电解液液溶液流动方式为极间流动，上进下出，电解液溶液循环量1～5％/h，阴极的电积产物随时脱离电解体系以防止复溶。
10.如权利要求2所述的一种废电路板湿法脱锡工艺，其特征在于：所述步骤2)中电路板及元器件放入滚筒中滚动使之相互摩擦而分离。
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