废旧电路板中金的碘化法回收工艺

李桂春,　苑仁财,　康　华,　王会平

(黑龙江科技学院 资源与环境工程学院, 哈尔滨 150027)



废旧电路板中金的碘化法回收工艺

李桂春,苑仁财,康华,王会平

(黑龙江科技学院 资源与环境工程学院, 哈尔滨 150027)

针对电路板中金的回收问题，提出粉碎—浮选—碘化浸出工艺。采用浮选法对经粉碎分级的电路板粉末进行分选实验，分选出的金属粉末用硝酸去除贱金属，过滤，由碘化法浸出滤渣中的金。实验结果表明：电路板中金属和非金属完全解离粒度为0.450 mm；浮选分离小于0.450 mm电路板粉末，沉物金属质量分数为87.32%，金属回收率为90.11%；碘和碘化物溶液可以在3 h内有效浸出电路板粉末中的金，金浸出率为95.53%。

废旧电路板; 碘化法; 浸金; 回收工艺

0　引　言

印刷电路板作为电子电器产品的重要组成部分,由于其组分复杂、硬度高、韧性强,含有多种有价金属,同时也含有多种有害物质,其资源化回收一直是电子废弃物资源化处置领域的难题[1]。目前电路板资源化最常用的回收技术主要有机械物理分离、湿法冶金、火法冶金或几种技术相结合的方法[2]。从电路板中提金和从矿石中提金的过程具有一定相似性,主要方法有氰化法、硫代硫酸盐法、石硫合剂法、硫脲法等。各种方法均有各自的优缺点[3]:氰化法浸出率高,但其具有剧毒性,对环境污染严重;硫代硫酸盐法浸出速度快、药剂无毒,但其消耗量大,浸出成本高;石硫合剂法具有无毒、价廉,但其浸出率不高仅有85%;硫脲法浸出率高,但需要在酸性环境中浸出,同时硫脲是一种潜在的致癌物。2005年文献[4]中提出了用碘—碘化物溶液从含金矿石中提取金的方法。该方法具有浸出时间短、金浸出率高、能在中性条件下浸出等优点。因此,笔者试图采用粉碎—浮选—碘化浸出工艺对电路板中的金进行回收,对各环节的工艺条件进行实验研究。

1　电路板粉碎及分离

1.1粉碎

印刷电路板粉碎的目的是使金属和非金属充分解离,或者使金属充分暴露,从而为后续的分选、浸出等工艺环节做准备[5]。电路板具有韧性强、硬度大、抗弯曲能力强、粉碎后容易发生金属缠绕等特性,使用兼具冲击和剪切作用的粉碎机对电路板的粉碎效果较好,如齿辊破碎机(用于粗碎)、锤式破碎机、立轴式冲击粉碎机等[2]。文中使用FW-400A粉碎机对电路板进行粉碎,粉碎后产物用标准套筛进行分级,使用数码相机和光学显微镜观察各粒级粉末形态及金属与非金属的解离情况。图1为不同粒级电路板粉末形态。

从图1可以看出,线路板颗粒形状可分为片状、针条状、卷曲状、丝状、球团状,其中非金属以片状、针条状居多,金属则呈卷曲状、丝状、球团状。当颗粒粒度达到<0.450 mm时金属和非金属完全解离,且较粗粒级中含有大量的已经完全解离出来的非金属物质,该部分非金属完全可以使用物理方法分离出来,从而可以减少后续粉碎能耗和一定程度的粉尘污染。

将电路板完全粉碎至<0.450 mm,取样,使用X射线荧光光谱和原子吸收光谱测定其元素质量分数,见表1。

从表1可知,线路板中金属元素主要为Cu、Ca、Al、Pb、Sn,非金属元素主要为Si和Br。其中Ca以金属氧化物的形式存在,Al大部分以金属氧化物形式存在,也有少量的Al以金属单质形式存在。

图1　不同粒级颗粒形状Fig. 1　Shapes of every size particle表1　线路板粉末元素分析结果

Table 1Elemental analysis of PCBs %

注:*为样品经过消解后用原子吸收光谱法测定结果。

1.2分离

对粉碎后的电路板粉末进行分选,分离金属和非金属,分别加以回收利用。根据电路板中金属与非金属的密度、电磁性能、表面性质的差异可以使用重选、磁电选、浮选等技术实现金属与非金属的分离。每一种分选方法都有各自的适用范围,由于电路板粉末的复杂特性,实际生产中往往是几种技术联合使用进行分选。文中使用XFD1.5-63型单槽浮选机对线路板中的粉末进行分离,通过单因素实验和正交实验确定了<0.450 mm粒级的最佳浮选条件,并以此条件对不同粒级电路板粉末进行浮选实验,实验结果见表2。

表2　各粒级浮选实验结果Table 2　Floatation results of every size particle

从表2浮选实验结果发现:线路板粉末浮选适宜粒度为0.450～0.200 mm,其沉物金属质量分数w2在89.85%,金属回收率ε达到96.24%,但要注意该粒级颗粒形状控制,避免针条状颗粒过多。小于0.125 mm细粒级颗粒单独浮选时金属富集程度较高,但回收率较低。<0.450 mm粒级浮选效果较好,w2达到87.32%,ε达到90.11%。总体来看,浮选法可以有效分离小于0.450 mm粒级线路板粉末。

2　碘化法浸出金

2.1硝酸去除贱金属

通过对浮选后的金属粉末直接使用碘和碘化钾混合溶液进行金浸出,在浸出过程的前半个小时,溶液由深红棕色逐渐变成淡黄色直至完全变成白色,在此过程中,I-和I3-短时间内大量消耗,同时浸出铜和其他金属,并产生白色沉淀物。从节省药剂角度考虑,碘化浸金前有必要对铜等贱金属先行去除。文中采用硝酸溶液对粉末进行浸出,浸出后的粉末烘干后作为浸金样品,经测得其含Au为0.597 mg/g,Cu为27.282 mg/g。

2.2碘化浸金实验

将一定量经过预处理后的浸金样品置于150 mL烧杯中,加入配制好的碘—碘化物溶液,用盐酸和10%的氢氧化钠溶液调节pH,用JJ-1精密增力电动搅拌器搅拌,计时,待浸出结束后过滤,取滤液测定金含量,计算浸出率εAu。对浸出时间t、初始碘质量分数w(I)、浸出液pH值、固液比ms∶ml、碘与碘离子摩尔比n(I) ∶n(I-)、浸出温度θ、双氧水用量φ(H2O2)这七个因素进行实验研究,实验结果如图2、3所示。

通过对线路板粉末中金的浸出实验表明:在室温条件下,初始碘质量分数1.1%,浸出时间3～4 h(取3 h),pH为中性,碘与碘离子摩尔比例在1 ∶8～1 ∶10(取1 ∶10),固液比1 ∶9,助氧化剂(双氧水)占矿浆体积分数1%～2%时(取1%),可以达到最佳浸出效果。金浸出率可达95.53%。即碘化浸金可在中性条件下，短时间内达到较高的金浸出率。

图2　各因素对金浸出率的影响Fig. 2　Influence of factors impact on leaching rate of gold

图3　双氧水用量与金浸出率的关系Fig. 3　Amount of H2O2 impact on leaching rate of gold

3　结　论

(1)废旧电路板中金的碘化法回收合理实验流程为:线路板拆解、破碎至<0.450 mm,经浮选法分离出金属和非金属,金属经硝酸消解,残渣用碘化法浸出金。

(2)当粉碎粒度为<0.450 mm时,电路板中金属和非金属完全解离;浮选可以有效分选<0.450 mm电

路板粉末,沉物金属质量分数为87.32%,金属回收率为90.11%。

(3)碘和碘化物溶液浸出电路板粉末中金的条件为:碘质量分数1.1%,碘与碘化钾摩尔比1 ∶10,固液比1 ∶9,双氧水用量1%,浸出时间3 h,浸出温度为室温,浸出液pH为中性,金浸出率为95.53%。

[1]何亚群, 段晨龙, 王海峰, 等. 电子废弃物资源化处理[M]. 北京: 化学工业出版社, 2006.

[2]李桂春, 苑仁财. 废印刷电路板机械回收及湿法冶金技术研究现状[J]. 湿法冶金, 2011, 30(4): 272-275.

[3]李晶莹, 黄璐. 石硫合剂法浸取废弃线路板中金的试验研究[J]. 黄金, 2009, 30(10): 48-51.

[4]李桂春, 王会平. 用碘—碘化物溶液从含金矿石中提取金[J]. 黑龙江科技学院学报, 2005, 15(6): 339-342.

[5]段晨龙, 赵跃民, 叶璀玲, 等. 废弃电路板湿法破碎粒度特性研究[J]. 中国矿业大学学报, 2008, 37(1): 88-92.

(编辑徐岩)

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

哈尔滨市科技创新人才研究专项资金项目(RC2010XK015005);黑龙江省研究生创新科研项目(YJSCX2011-167HLJ)

李桂春(1962-),男,辽宁省北票人,教授,博士,研究方向:煤炭加工和金属分选,E-mail:liguichun2002@163.com。

X751

A