CN111270270A - 一种高价值金属的回收装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申专利及一种高价值金属元素的回收装置及方法，尤其是从电子垃圾中回收,本专利有以下技术效果：通过旋转的内筒可以使粉末充分溶解，通过搅拌装置提高了化学溶解的速率；进一步通过给电解液进行预热，提高了化学反应速率，进一步提高了回收的效率；本发明通过设置多腔隔离的阴极腔或阳极腔，提高了电液液的容量与流量，可以回收更多量的高价值金属，同时通过泵，实现了电解过程中的动态循环电解，大大缩短了回收周期，且能提高生金属的回收率。
Description
技术领域
本申请涉及一种高价值金属元素的回收装置及方法，尤其是从电子垃圾中回收。
背景技术
当前随着科技的进步，各种高科技产品尤其是电子产品的更新换代速度越来越快，而这些产品的核心部件，往往含有一些价值较高的元素，比如金、银、铜、锡、镍等，尤其是铜合金的比例最大，因此对这些产品的回收利用具有巨大的价值。
电化学方法回收电子废弃物，主要原理就是利用当电流通过电解质溶液时会在电解池中的阴阳两极上发生氧化还原反应，电解池中阳极区发生氧化反应，所以可以将废手机电路板置于阳极区使得金属得以被氧化分解为离子态，选用不同的电解液对不同的金属的氧化分解会产生特殊的效果，同时不同金属的活泼性不同，也就是这些金属失去电子具有先后顺序;最后在电解池中的阴极区域发生还原反应，在阳极区域电解的阳离子在两极电场的作用下运动到阴极区域，在阴极板上得到电子被还原。电化学回收方法低输入高输出，电解液可以循环利用，是一种绿色回收技术。现有技术的电化学回收主要是双腔或三腔，电解液流动较慢，金属回收效率低下，同时大多数回收在室温下电解，电解的速度与纯度没有得到进一步的提升。
发明内容
本申请设备主要包括化学溶解炉、电化学反应装置、泵等，化学溶解炉通过管道连接至电化学反应装置，化学溶解炉与电化学反应装置之间设置有泵，其特征在于化学溶解炉内部设置有可旋转的内筒，电化学反应装置至少设置四个隔离腔，所述隔离腔之间设置离子交换膜且隔离腔中设置有阴极或阳极。
进一步，化学溶解炉具有加热装置，可以对溶解的电解液进行加热或保温；
进一步，所述泵为不锈钢泵或塑料泵或酸碱泵，数量至少为三个；
进一步，所述泵至少包括第一泵，第二泵，第三泵，第一泵通过管道连接化学溶解炉与阴极腔，第二泵通过管道连接阴极腔与阳极腔，第三泵通过管道连接阳极腔与化学溶解炉；
进一步，内筒内设置有搅拌装置，搅拌装置优选为搅拌叶片，搅拌叶片焊接在中心轴上或与中心轴一体成型；所述中心轴的下端转动安装在内筒的底部中央；
进一步，所述内筒由第一电机驱动，搅拌装置由第二电机驱动；内筒的底部中心设置有驱动轴，驱动轴末端为锥齿轮，锥齿轮由横置的电机驱动；中心轴的末端连接竖直的电机；且驱动轴为中空状，可供中心轴穿过。
工作过程中，第一电机与第二电机单独控制，根据需要，可以选择内筒旋转或搅拌装置旋转或同时旋转，旋转过程中，内筒与搅拌装置的旋转方向，相反或相同。
本申请的方法主要包括化学溶解步骤，通电进行电化学反应过程，旋转电解等工艺，具体包含以下步骤：第一步，将电子垃圾粉末或其他含可回收金属的粉末垃圾放入电化学溶解炉的内筒，并加入化学溶解剂；第二步，对化学溶解炉进行加热预热，等达到预定的温度之后，启动第一电机或和第二电机，使粉末进行充分高效溶解获得电解液；第三步，打开内筒的底部阀门，使电解液进入化学溶解炉；第四步，启动第一泵，将化学溶解炉的电解液抽到阴极腔；第五步，再启动第二泵，将阴极的一部分电解液抽到阳极腔；当阴极腔与阳极腔的电解液容量相当之后，启动电化学反应装置，进行电解。
进一步，电解过程中，第一泵与第二泵，可以暂时关闭，也可以同时开启；
进一步，电解过程中，第一泵与第二泵暂时关闭时，实时测量电解腔中的离子浓度，当浓度降低到一定值时，开始启动第三泵，将电解液抽回化学溶解炉，进行再次搅拌溶解，再通过第一泵，第二泵抽到电化化学反应装中进行再次电解，直到离子浓度降低到设定值；
进一步，第一泵与第二泵也可以同时开启，并启动第三泵，将阳极的电解液抽回化学溶解炉，进行动态循环电解，当离子浓度降低到设定值时，断电停止设备。
所述化学溶解剂主要是指强酸和对应的酸根盐，比如盐酸与氯化铁，硫酸与硫酸铁，硝酸与硝酸铁等。
本发明有以下技术效果：通过旋转的内筒可以使粉末充分溶解，通过搅拌装置提高了化学溶解的速率；进一步通过给电解液进行预热，提高了化学反应速率，进一步提高了回收的效率；本发明通过设置多腔隔离的阴极腔或阳极腔，提高了电液液的容量与流量，可以回收更多量的高价值金属，同时通过泵，实现了电解过程中的动态循环电解，大大缩短了回收周期，且能提高生金属的回收率。
附图说明
图1为回收装置整体示意图；
图2为化学溶解炉示意图。
实施例一铜的回收
材料准备，电子垃圾粉末颗粒500g，粒子直径大小在3mm以下。优选为微米级的颗粒，比如20-50um,三氯化铁与盐酸，硫酸铁与硫酸，硝酸铁与硝酸，0.5mol/L盐酸与0.3mol/L氯化铁；40%的氯化铁与32%的盐酸（重量比），其余为蒸馏水；
设备包含化学溶解炉1、电化学反应装置2、第一泵10、第二泵12、第三泵11，化学溶解炉1通过管道连接至电化学反应装置2，化学溶解炉1与电化学反应装置2之间设置有第一泵10，化学溶解炉1内部设置有可旋转的内筒1-4，电化学反应装置2设置四个隔离腔，包含两侧的两个阳极腔，中间的两个阴极腔，所述隔离腔之间设置离子交换膜4,6,8，且隔离腔中设置有阴极5,7或阳极3,9，阴极使用铜板，总面积是600平方厘米，两个阳极在阴极的两侧，阳极由碳棒制成，直接为3-5mm，固定在两个铜元素收集器之间；离子交换膜由陶瓷制成，孔隙度为0.15（为比值，无单位）；电化学反应装置2有6000ml，每个阴极腔为为1500ml，阳极腔为1500ml；化学反应器的容积为4000ml；阴极腔与阳极腔通过第二泵12与管道连接，阳极腔的出口连接第三泵11，第三泵出口通过管道最后连接至化学溶解炉1。
化学溶解炉1上端设置有料斗1-1，料斗一侧连接有回流管1-2，化学溶解炉1下端一侧设置有输出管道1-7，化学溶解炉1包括外壁1-3，内壁设有加热装置1-5，加热装置1-5包括加热元件与散热罩，加热元件优先为电阻丝，散热罩能保护电阻丝，并将热量传给内筒进行加热；内筒中设置有搅拌装置1-6，搅拌装置优选为搅拌叶片，搅拌叶片焊接在中心轴上1-13或与中心轴1-13一体成型；所述中心轴的下端转动安装在内筒的里面底部中央；内筒的外面底部设置有滑槽1-14，化学溶解炉1的内部底面设置有支撑内筒的支撑台1-11，支撑台1-11的上面设置与滑槽1-14配合的滑轨；所述内筒由第一电机1-9驱动，搅拌装置由第二电机1-10驱动；内筒的外面底部中心设置有驱动轴12，驱动轴末端为锥齿轮1-8，锥齿轮由横置的第一电机1-9驱动；中心轴的末端连接竖直的电机；且驱动轴为中空状，可供中心轴穿过；
回收过程：第一步，将电子垃圾粉末放入电化学溶解炉的内筒，并加入化学溶解剂，其中电子垃圾粉末的粒度为0.15mm以下，粉末与溶剂的比例为1：10（重量比）；第二步，对化学溶解炉进行加热余热，等达到预定的温度45℃之后，启动第一电机或和第二电机，使粉末进行充分高效溶解获得电解液，其中第一电机的转速30r/mm，第二电电机的转速为100r/mm，内筒与搅拌装置的旋转方向相同或相反；第三步，当粉末充分溶解之后，打开内筒的底部阀门，使电解液进入化学溶解炉1；第四步，启动第一泵，将化学溶解炉1的电解液抽到阴极腔；第五步，再启动第二泵，将阴极的一部分电解液抽到阳极腔；当阴极腔与阳极腔的电解液容量相当之后，启动电化学反应装置2，进行电解，电解电压为10-20V；
进一步，电解过程中，第一泵与第二泵，可以暂时关闭，也可以同时开启；
进一步，电解过程中，第一泵与第二泵暂时关闭时，实时测量电解腔中的离子浓度，当浓度降低到一定值时，开始启动第三泵，将电解液抽回化学溶解炉，进行再次搅拌溶解，再通过第一泵，第二泵抽到电化序反应装中进行电解，直到离子浓度降低到设定值；
进一步，第一泵与第二泵也可以同时开启，并启动第三泵，将阳极的电解液抽回化学溶解炉，进行动态循环电解，当离子浓度降低到设定值时，断电停止设备；
其中所述动态循环电解中，电解液流动速度为500-1000ml/min。
Claims (9)
1.一种高价值金属的回收装置，包括化学溶解炉、电化学反应装置、泵、管道，化学溶解炉通过管道连接至电化学反应装置，化学溶解炉与电化学反应装置之间设置有泵，其特征在于：化学溶解炉能使电解液旋转。
2.根据权利要求1的回收装置，其特征在于：化学溶解炉内部设置有可旋转的内筒。
3.根据权利要求1的回收装置，其特征在于：电化学反应装置至少设置四个隔离腔，隔离腔中设置有阴极或阳极。
4.根据权利要求1的回收装置，其特征在于：化学溶解炉具有加热装置。
5.根据权利要求2的回收装置，其特征在于：所述内筒内设置有搅拌装置。
6.一种高价值金属的回收方法，包括化学溶解步骤，电化学反应步骤，循环电解过程，具体包含以下步骤：第一步，将电子垃圾粉末或其他含可回收金属的粉末垃圾放入电化学溶解炉的内筒，并加入化学溶解剂；第二步，对化学溶解炉进行加热预热；第四步，电化学溶解炉达到预定的温度之后，使电化学溶解炉的内筒旋转充分高效溶解粉末获得电解液；第三步，打开内筒的底部阀门，使电解液进入化学溶解炉；第四步，启动第一泵，将化学溶解炉的电解液抽到阴极腔；第五步，再启动第二泵，将阴极的一部分电解液抽到阳极腔；当阴极腔与阳极腔的电解液容量相当之后，启动电化学反应装置，进行电解。
7.根据权利要求6的回收方法，其特征在于：电解过程中，第一泵与第二泵，可以暂时关闭，也可以同时开启。
8.根据权利要求7的回收方法，其特征在于：电解过程中，第一泵与第二泵暂时关闭时，实时测量电解腔中的离子浓度，当浓度降低到一定值时，开始启动第三泵，将电解液抽回化学溶解炉，进行再次搅拌溶解，再通过第一泵，第二泵抽到电化化学反应装中进行再次电解，直到离子浓度降低到设定值。
9.根据权利要求7的回收方法，其特征在于：电解过程中，第一泵与第二泵同时开启，并同时启动第三泵，将阳极的电解液抽回化学溶解炉，进行动态循环电解，当离子浓度降低到设定值时，断电停止设备。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200612 |