李桂春,　苑仁財,　康　華,　王會平

(黑龍江科技學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院, 哈爾濱 150027)

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廢舊電路板中金的碘化法回收工藝

李桂春,苑仁財,康華,王會平

(黑龍江科技學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院, 哈爾濱 150027)

針對電路板中金的回收問題，提出粉碎—浮選—碘化浸出工藝。采用浮選法對經(jīng)粉碎分級的電路板粉末進行分選實驗，分選出的金屬粉末用硝酸去除賤金屬，過濾，由碘化法浸出濾渣中的金。實驗結(jié)果表明：電路板中金屬和非金屬完全解離粒度為0.450 mm；浮選分離小于0.450 mm電路板粉末，沉物金屬質(zhì)量分數(shù)為87.32%，金屬回收率為90.11%；碘和碘化物溶液可以在3 h內(nèi)有效浸出電路板粉末中的金，金浸出率為95.53%。

廢舊電路板; 碘化法; 浸金; 回收工藝

0　引　言

印刷電路板作為電子電器產(chǎn)品的重要組成部分,由于其組分復(fù)雜、硬度高、韌性強,含有多種有價金屬,同時也含有多種有害物質(zhì),其資源化回收一直是電子廢棄物資源化處置領(lǐng)域的難題[1]。目前電路板資源化最常用的回收技術(shù)主要有機械物理分離、濕法冶金、火法冶金或幾種技術(shù)相結(jié)合的方法[2]。從電路板中提金和從礦石中提金的過程具有一定相似性,主要方法有氰化法、硫代硫酸鹽法、石硫合劑法、硫脲法等。各種方法均有各自的優(yōu)缺點[3]:氰化法浸出率高,但其具有劇毒性,對環(huán)境污染嚴重;硫代硫酸鹽法浸出速度快、藥劑無毒,但其消耗量大,浸出成本高;石硫合劑法具有無毒、價廉,但其浸出率不高僅有85%;硫脲法浸出率高,但需要在酸性環(huán)境中浸出,同時硫脲是一種潛在的致癌物。2005年文獻[4]中提出了用碘—碘化物溶液從含金礦石中提取金的方法。該方法具有浸出時間短、金浸出率高、能在中性條件下浸出等優(yōu)點。因此,筆者試圖采用粉碎—浮選—碘化浸出工藝對電路板中的金進行回收,對各環(huán)節(jié)的工藝條件進行實驗研究。

1　電路板粉碎及分離

1.1粉碎

印刷電路板粉碎的目的是使金屬和非金屬充分解離,或者使金屬充分暴露,從而為后續(xù)的分選、浸出等工藝環(huán)節(jié)做準備[5]。電路板具有韌性強、硬度大、抗彎曲能力強、粉碎后容易發(fā)生金屬纏繞等特性,使用兼具沖擊和剪切作用的粉碎機對電路板的粉碎效果較好,如齒輥破碎機(用于粗碎)、錘式破碎機、立軸式?jīng)_擊粉碎機等[2]。文中使用FW-400A粉碎機對電路板進行粉碎,粉碎后產(chǎn)物用標準套篩進行分級,使用數(shù)碼相機和光學(xué)顯微鏡觀察各粒級粉末形態(tài)及金屬與非金屬的解離情況。圖1為不同粒級電路板粉末形態(tài)。

從圖1可以看出,線路板顆粒形狀可分為片狀、針條狀、卷曲狀、絲狀、球團狀,其中非金屬以片狀、針條狀居多,金屬則呈卷曲狀、絲狀、球團狀。當顆粒粒度達到<0.450 mm時金屬和非金屬完全解離,且較粗粒級中含有大量的已經(jīng)完全解離出來的非金屬物質(zhì),該部分非金屬完全可以使用物理方法分離出來,從而可以減少后續(xù)粉碎能耗和一定程度的粉塵污染。

將電路板完全粉碎至<0.450 mm,取樣,使用X射線熒光光譜和原子吸收光譜測定其元素質(zhì)量分數(shù),見表1。

從表1可知,線路板中金屬元素主要為Cu、Ca、Al、Pb、Sn,非金屬元素主要為Si和Br。其中Ca以金屬氧化物的形式存在,Al大部分以金屬氧化物形式存在,也有少量的Al以金屬單質(zhì)形式存在。

圖1　不同粒級顆粒形狀Fig. 1　Shapes of every size particle表1　線路板粉末元素分析結(jié)果

Table 1Elemental analysis of PCBs %

注:*為樣品經(jīng)過消解后用原子吸收光譜法測定結(jié)果。

1.2分離

對粉碎后的電路板粉末進行分選,分離金屬和非金屬,分別加以回收利用。根據(jù)電路板中金屬與非金屬的密度、電磁性能、表面性質(zhì)的差異可以使用重選、磁電選、浮選等技術(shù)實現(xiàn)金屬與非金屬的分離。每一種分選方法都有各自的適用范圍,由于電路板粉末的復(fù)雜特性,實際生產(chǎn)中往往是幾種技術(shù)聯(lián)合使用進行分選。文中使用XFD1.5-63型單槽浮選機對線路板中的粉末進行分離,通過單因素實驗和正交實驗確定了<0.450 mm粒級的最佳浮選條件,并以此條件對不同粒級電路板粉末進行浮選實驗,實驗結(jié)果見表2。

表2　各粒級浮選實驗結(jié)果Table 2　Floatation results of every size particle

從表2浮選實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn):線路板粉末浮選適宜粒度為0.450～0.200 mm,其沉物金屬質(zhì)量分數(shù)w2在89.85%,金屬回收率ε達到96.24%,但要注意該粒級顆粒形狀控制,避免針條狀顆粒過多。小于0.125 mm細粒級顆粒單獨浮選時金屬富集程度較高,但回收率較低。<0.450 mm粒級浮選效果較好,w2達到87.32%,ε達到90.11%。總體來看,浮選法可以有效分離小于0.450 mm粒級線路板粉末。

2　碘化法浸出金

2.1硝酸去除賤金屬

通過對浮選后的金屬粉末直接使用碘和碘化鉀混合溶液進行金浸出,在浸出過程的前半個小時,溶液由深紅棕色逐漸變成淡黃色直至完全變成白色,在此過程中,I-和I3-短時間內(nèi)大量消耗,同時浸出銅和其他金屬,并產(chǎn)生白色沉淀物。從節(jié)省藥劑角度考慮,碘化浸金前有必要對銅等賤金屬先行去除。文中采用硝酸溶液對粉末進行浸出,浸出后的粉末烘干后作為浸金樣品,經(jīng)測得其含Au為0.597 mg/g,Cu為27.282 mg/g。

2.2碘化浸金實驗

將一定量經(jīng)過預(yù)處理后的浸金樣品置于150 mL燒杯中,加入配制好的碘—碘化物溶液,用鹽酸和10%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH,用JJ-1精密增力電動攪拌器攪拌,計時,待浸出結(jié)束后過濾,取濾液測定金含量,計算浸出率εAu。對浸出時間t、初始碘質(zhì)量分數(shù)w(I)、浸出液pH值、固液比ms∶ml、碘與碘離子摩爾比n(I) ∶n(I-)、浸出溫度θ、雙氧水用量φ(H2O2)這七個因素進行實驗研究,實驗結(jié)果如圖2、3所示。

通過對線路板粉末中金的浸出實驗表明:在室溫條件下,初始碘質(zhì)量分數(shù)1.1%,浸出時間3～4 h(取3 h),pH為中性,碘與碘離子摩爾比例在1 ∶8～1 ∶10(取1 ∶10),固液比1 ∶9,助氧化劑(雙氧水)占礦漿體積分數(shù)1%～2%時(取1%),可以達到最佳浸出效果。金浸出率可達95.53%。即碘化浸金可在中性條件下，短時間內(nèi)達到較高的金浸出率。

圖2　各因素對金浸出率的影響Fig. 2　Influence of factors impact on leaching rate of gold

圖3　雙氧水用量與金浸出率的關(guān)系Fig. 3　Amount of H2O2 impact on leaching rate of gold

3　結(jié)　論

(1)廢舊電路板中金的碘化法回收合理實驗流程為:線路板拆解、破碎至<0.450 mm,經(jīng)浮選法分離出金屬和非金屬,金屬經(jīng)硝酸消解,殘渣用碘化法浸出金。

(2)當粉碎粒度為<0.450 mm時,電路板中金屬和非金屬完全解離;浮選可以有效分選<0.450 mm電

路板粉末,沉物金屬質(zhì)量分數(shù)為87.32%,金屬回收率為90.11%。

(3)碘和碘化物溶液浸出電路板粉末中金的條件為:碘質(zhì)量分數(shù)1.1%,碘與碘化鉀摩爾比1 ∶10,固液比1 ∶9,雙氧水用量1%,浸出時間3 h,浸出溫度為室溫,浸出液pH為中性,金浸出率為95.53%。

[1]何亞群, 段晨龍, 王海峰, 等. 電子廢棄物資源化處理[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2006.

[2]李桂春, 苑仁財. 廢印刷電路板機械回收及濕法冶金技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 濕法冶金, 2011, 30(4): 272-275.

[3]李晶瑩, 黃璐. 石硫合劑法浸取廢棄線路板中金的試驗研究[J]. 黃金, 2009, 30(10): 48-51.

[4]李桂春, 王會平. 用碘—碘化物溶液從含金礦石中提取金[J]. 黑龍江科技學(xué)院學(xué)報, 2005, 15(6): 339-342.

[5]段晨龍, 趙躍民, 葉璀玲, 等. 廢棄電路板濕法破碎粒度特性研究[J]. 中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2008, 37(1): 88-92.

(編輯徐巖)

Gold recovery process with iodine method from waste printed circuit board

LIGuichun,YUANRencai,KANGHua,WANGHuiping

(College of Resources & Environmental Engineering, Heilongjiang Institute of Science & Technology, Harbin 150027, China)

Aimed at recovering gold from waste printed circuit board, this paper proposes a crush-flotation-iodide leaching process. The process consists of crushing and classifying the waste printed circuit board, separating each particle size powder into metallic and nonmetallic, removing the base metal in metallic powder by nitric acid leaching, filtration, and recovering gold in the residue with iodine leaching method. Results show that metals and non-metals in the printed circuit boards exhibit a complete dissociation granularity of 0.450 mm, the separation of less than 0.450 mm printed circuit board powder by flotation process yields a mass fraction of sediment metals of 87.32%, and metal recovery of 90.11%, and the iodine and iodide solutions gives effective leaching of the gold in the printed circuit boards powder within 3 h, with a leaching rate of 95.53%.

waste printed circuit boards; iodide method; gold leaching; recycling process

1671-0118(2012)03-0233-04

2012-04-24

哈爾濱市科技創(chuàng)新人才研究專項資金項目(RC2010XK015005);黑龍江省研究生創(chuàng)新科研項目(YJSCX2011-167HLJ)

李桂春(1962-),男,遼寧省北票人,教授,博士,研究方向:煤炭加工和金屬分選,E-mail:liguichun2002@163.com。

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