一种废旧线路板铜粉球磨分选脱除杂质金属的方法技术

一种废旧线路板铜粉球磨分选脱除杂质金属的方法，废线路板铜粉在球磨罐中用硫酸溶液浸出，使其中的铝和铁选择性浸出；得到的浸出渣烘干后采用机械筛分的方式使铅和锡分离进入细颗粒，铜富集于粗颗粒；最后采用控电位盐酸氧化浸出的方式处理粗颗粒，深度脱除其中的铅和锡，使铜得到进一步富集。本发明专利技术的实质是采用化学浸出和机械处理相结合的方式选择性脱除废线路板铜粉中的杂质金属，解决了废线路板铜粉中杂质金属对火法炼铜的危害问题以及实现了金属资源的回收利用。实现了金属资源的回收利用。实现了金属资源的回收利用。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧线路板铜粉球磨分选脱除杂质金属的方法


[0001]本专利技术涉及有色冶金领域中湿法冶金过程，特别是采用化学浸出和机械处理相结合的方式选择性脱除废线路板铜粉中杂质金属的湿法冶金方法。

技术介绍

[0002] 近年来，人们的生产和生活已经离不开电子电器设备。随着电子工业的发展、技术的进步和市场的扩大，电子电器设备的升级速度加快，导致电子电器设备的使用时间远远低于产品的实际使用寿命，这就使得废旧电子电器设备(Waste Electric and Electronic Equipment, WEEE)飞速增长。WEEE带来了很大的环境问题，已经成为城市固体废物的主要来源之一。我国已进入电子产品报废的高峰期，每年理论报废量超过5000万台，并且以年均20%的速度增长。WEEE成分复杂，一方面，其含有多种有价金属组分，是重要的城市矿产资源；另一方面，其含有多种有毒有害物质，如果处理不当会对环境和人体健康造成危害。因此，开发环保的WEEE回收利用技术迫在眉睫。
[0003]线路板是电子工业的基础，是所有电子电器设备的重要组成部分。近年来，世界线路板工业的年增长率为8.7%，我国线路板制造业的增长率高达14.4%。我国每年产生的线路板达15万吨，每年需要处理的废印刷线路板（Waste Printed Circle Boards，WPCBs）达到50万吨以上。WPCBs具有增长速度快、利用价值高、环境危害大的特点。WPCBs主要由树脂和玻璃纤维组成，并含有大量的金属，如铜、铁、锡、金、钯、银等，WPCBs中的金属品位相当于普通矿石的数十倍，具有极高的资源化利用价值；同时，它含有多种重金属和有毒有害物质，如铅、镉、汞、六价铬、聚氯乙烯和卤化物阻燃剂等，处理不当将会对环境和人类健康造成极大影响。因此，开展WPCBs回收利用方面的研究，使WPCBs得到资源化和无害化处理，对促进人类可持续发展具有重要意义。
[0004]WPCBs的资源化技术主要为机械处理、火法处理和湿法处理。机械处理技术是WPCBs回收利用最广泛方法，主要包括拆解、破碎、分选等过程。由于线路板含有多种电子元件，它们在组成和结构上跟基板有很大的差异，因此往往将电子元件拆解后单独处理，目前，拆解主要由人工来完成，但随着WPCBs数量的增加，自动化拆解技术越来越被人们所关注，利用加热装置融化焊料使电子元件脱离是实现自动化拆解的关键。线路板的破碎程度直接影响着金属与非金属的分离效果，这使得破碎成为整个机械处理流程的关键环节，由于WPCBs是由多层玻璃纤维布、增强树脂和铜箔组成，具有很高的硬度和韧性，传统的破碎机无法获得良好的效果，采用具有剪、切作用的破碎设备可以达到较好的效果。分选主要利用WPCBs中材料物理性质的差异，如磁性、电性、密度和形状等，通过重力分选、磁电分选等手段分离WPCBs中的金属和非金属。由于无法实现金属组分的分离，因此机械处理法常常作为其他处理方法的预处理手段。
[0005]WPCBs在经过机械处理后会得到富含金属的多金属粉末和非金属粉末，其中多金属粉末的回收价值较高，由于其中铜含量最高，因此又称其为废线路板铜粉。废线路板铜粉的回收方法包括湿法和火法两种处理工艺，湿法处理技术主要是面向废线路板铜粉中铜和
贵金属的回收，浸出是其中最为关键的步骤，湿法处理因所采用的浸出剂不同而分为酸浸法、氰化法和非氰化法。酸浸法是将废线路板铜粉通过强酸、强氧化剂处理使其中的贵金属剥离沉淀，而铜等其他有价金属则溶于酸中，沉淀物通过硝酸和王水等处理后回收其中的贵金属，含铜酸液通过净化、电解等手段得到电解铜。氰化法主要是为了回收废线路板铜粉中的金和银，但由于废线路板铜粉中铜含量很高，在浸出过程中铜大量溶解，降低了贵金属的浸出率。由于氰化物对环境和人类的影响正被公众密切关注，利用非氰化物浸出剂对废线路板铜粉进行选择性浸出的研究得到广泛重视，硫脲法和硫代硫酸盐法被认为是取代氰化法最有希望的方法。
[0006]由于废线路板铜粉中铜含量较高，往往能达到50%左右，因此目前世界上大规模的废线路板铜粉回收通常在大型火法炼铜厂中进行。在火法炼铜工艺中，废线路板铜粉中的锡、铅、锌、铝等金属会分散进入渣、烟气和铜锍中，不仅降低铜的回收率，影响阴极铜的质量，而且会影响铜冶炼系统的稳定。目前，关于这些金属分离回收的研究较少，在废线路板铜粉回收过程中常被视为杂质金属而除去，造成了这些有价金属资源的浪费。此外，废线路板的基板上含有大量有机物，由于机械预处理过程中解离不充分而导致部分金属仍被环氧树脂、阻燃剂等有机物包裹，在熔炼过程中会产生二苯二噁英和二苯呋喃等有毒有害气体，对环境造成较大污染。

技术实现思路

[0007]为了克服废线路板铜粉火法回收过程中杂质金属的危害，本专利技术提供一种采用化学浸出和机械处理相结合的方式处理废线路板铜粉，且杂质金属铝、铁、铅、锡等金属脱除率高、工艺流程完善的湿法冶金方法。
[0008]为达到上述目的本专利技术采用的技术方案是：废线路板铜粉在球磨罐中用硫酸溶液浸出，使其中的铝和铁选择性浸出；得到的浸出渣烘干后采用机械筛分的方式使铅和锡分离进入细颗粒，铜富集于粗颗粒；最后采用控电位盐酸氧化浸出的方式处理粗颗粒，深度脱除其中的铅和锡，使铜得到进一步富集。本专利技术的实质是首先采用硫酸球磨浸出实现铝和铁的脱除，然后采用机械筛分得到富含铜的粗颗粒以及主要成分为硫酸铅和氧化锡的细颗粒，最后利用控电位盐酸氧化浸出深度脱除粗颗粒中的铅和锡。这些过程紧密关联，单独过程都不能达到废线路板铜粉湿法预处理的预期效果。
[0009]具体的工艺过程和参数如下：1 硫酸球磨浸出配制摩尔浓度为1.0~3.0mol/L的硫酸溶液，按照液固比（溶液体积L与固体重量Kg之比）2~8∶1的比例加入废旧线路板铜粉，将混合料浆加入到聚四氟乙烯球磨罐中，控制球磨机转速300~600rpm，球磨时间1~4h，反应完成后冷却至室温过滤，采用真空抽滤方式实现固液分离，硫酸浸出液回收铝和铁，硫酸浸出渣后续进一步处理。硫酸球磨浸出过程发生的主要化学反应如下：2Al + 3H2SO
4 = Al2(SO4)
3 + 3H2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)Fe + H2SO
4 = FeSO
4 + H2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)Pb + H2SO
4 = PbSO4↓ꢀ
+ H2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)Sn + H2SO
4 = SnSO
4 + H2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
2SnSO
4 + 2H2O = (SnOH)2SO4↓ꢀ
+ H2SO4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)2 浸出渣机械筛分将烘干后的硫酸浸出渣加入机械振动筛分机进行筛分，控制筛网孔径150~380m，筛分时间10~50min，筛分后得到富含铜的粗颗粒以及主要成分为硫酸铅和氧化锡的细颗粒。
[0010]粗颗粒控电位盐酸氧化深度脱铅锡配制摩尔浓度为1.0~4.0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧线路板铜粉球磨分选脱除杂质金属的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）硫酸球磨浸出配制摩尔浓度为1.0~3.0mol/L的硫酸溶液，按照液固比，即溶液体积L与固体重量Kg之比，为2~8∶1的比例加入废旧线路板铜粉，将混合料浆加入到聚四氟乙烯球磨罐中，控制球磨机转速300~600rpm，球磨时间1~4h，反应完成后冷却至室温过滤，采用真空抽滤方式实现固液分离，硫酸浸出液回收铝和铁，硫酸浸出渣后续进一步处理；（2）浸出渣机械筛分将烘干后的硫酸浸出渣加入机械振动筛分机进行筛分，控制筛网孔径150~380m，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟锋，邓循博，陈霖，张杜超，杨天足，焦奥博，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：