废线路板稀贵金属含量分析及提取技术研究

池莉

（中国电子工程设计院有限公司，北京 100142）

1 引言

我国已进入废弃电器电子产品的报废高峰期，将产生大量的废线路板，其含有铜、铁、铝、铅、铬、镉、金、银、钯、铂等金属，具有很高的利用价值。本文将重点分析不同功能线路板的稀贵金属含量和提取工艺，以期实现资源的循环利用［1］。

2 不同功能废线路板稀贵金属含量分析

不同功能废线路板的稀贵金属含量不同。刘勇等［2］进行了5 类废弃线路板中所含金属元素分析，见表1。从资源回收价值来看，手机板中贵金属金、银、钯、铂的含量均为最高，回收价值也最高，其次是电脑主板、音响板、交换机板。刘旸等［3］分析了废电路板的组成及各成分的潜在经济价值，得出手机电路板中最具有回收价值的是金，其金含量是普通金精矿的4 倍以上。

表1 废弃线路板中所含主要稀贵金属元素

叶一等［4］研究废弃线路板机械破碎分离产物中贵金属分布特征，得出金和银超过60%分布在破碎后的金属小颗粒中，而钯在金属大颗粒与小颗粒中基本平均分配。

李洋等［5］分析了不同功能带元器件的线路板，得出硬盘线路板金属的潜在价值最高，其次是工业控制器，而电脑和手机线路板金属的潜在价值仅仅是前2 种的35%左右。

3 废线路板提金技术研究

当前废线路板提金技术主要为化学法，分为全部浸出工艺和选择性浸出工艺，其他方法如生物法尚处于研究阶段。

3.1 化学法

3.1.1 全部浸出工艺

全部浸出主要是硝酸王水工艺，利用强氧化性的酸（主要是王水）将废弃线路板中所含的金属全部氧化为离子进入溶液中，并采用置换或电解的工艺将贵金属提取出来［6］。顾卫星等［7］研究得出在盐酸浓度3 mol/L，氯酸钠用量4 g，固液比1∶8，搅拌时间1 h 的条件下，可使金最大化地浸出。刘韵等［8］研究不同氯化浸金体系浸金效果，发现硝酸—盐酸体系比盐酸—氯酸盐（或次氯酸盐）体系金的浸提率更高，提高HNO3的用量对金的浸提率有一定的影响。

3.1.2 选择性浸出工艺

由于氰化物的毒性，当前以氰化物为浸出剂对金、银等贵金属进行选择性浸出的方法受到严格限制，为此提出了硫脲浸金和硫代硫酸盐浸金方法。

3.1.2.1 硫脲浸金

硫脲为有机络合物，在酸性液中与许多金属阳离子形成络阳离子，但稳定性差，因此硫脲溶金具有很好的选择性。白建峰等［9］采用硝酸氧化预处理—酸性硫脲浸金法浸出废旧手机线路板中的金，当Fe2（SO4）3加入量为0.3%，硫脲浓度为12 g/L，溶液pH 为1.5，30 ℃磁力搅拌反应2 h，金浸出率达到88.54%，浸出最为合适。吴骏等［10］提出废弃电路板硫脲浸金—锌粉置换的工艺。刘有才等［11］提出相比酸性硫脲浸金，碱性硫脲浸金具有溶金选择性好、溶液的再生及净化工序相对容易等优点。

3.1.2.2 硫代硫酸盐浸金

朱喆等［12］提出当固液比1∶5，浸取温度60 ℃，反应时间2 h，硫代硫酸盐浓度0.4 mol/L，二价铜离子浓度0.04 mol/L，氨浓度0.45 mol/L，pH 为9.5，添加0.2%的SO32-，空气进气速率1 L/min，硫代硫酸盐从废弃线路板中浸取金的条件最合适。但由于硫代硫酸盐的消耗量高，而且从浸出液中回收金较为困难，限制了该方法的工业化应用。

3.2 生物法

生物法是当前最为环保的方法，其通过微生物的生理吸附、积累和浸出作用将稀贵金属以离子形式溶解出来［13］，但该项技术尚处于实验室研究阶段。

4 废线路板中稀贵金属的提取工艺

结合废线路板提金技术，当前成熟的、可进行工业化应用的废线路板中稀贵金属的提取工艺有物理法、化学法、火法冶炼，而生物法和热解法都尚处于实验过程中。

4.1 物理法

当前物理处理方法主要有3 种组合工艺，即“湿法破碎+水力摇床分选”“干法破碎+干法分选”“干法破碎+干湿混合分选”［14］。其优点是环境污染小、投资少，但对贵金属的分离效果差，无法实现最大化回收。小规模企业对其应用较多，我国相配套的设备技术业已成熟。

4.2 化学法

化学法是利用王水、硫脲浸金和硫代硫酸盐等浸出剂将稀贵金属提取出来，并应用置换、萃取、电解等方法将金属分离出来。其工艺流程如图1 所示［15］。

图1 化学法提取稀贵金属的工艺流程

4.3 火法冶炼

火法冶炼是提取金属的传统方法。比利时Umicore 公司利用铜熔炼的方法处理电子废弃物，经预处理的废线路板进入熔炼炉熔炼后，产生的气体送硫酸厂处理，得到的粗铜经电解精炼、阳极泥回收后得到铜等稀贵金属。炉渣送铅鼓风炉回收贵金属和稀有金属等以及其他金属［16］。

火法冶炼的优点是可以处理所有形式的电子废弃物，缺点是焚烧过程中会有大量的废气、废渣产生，尤其是可能产生二英等有毒废气。为此该方法对焚烧炉要求较高，一般来说，火法冶炼的投资高，尤其是设备投资和环保投资，国内仅有大型冶炼企业或环保企业会采用该种方法，能够保证充足的原料来源实现焚烧炉的高效运转。

5 结论

废线路板中含有多种稀贵金属，废手机线路板的金含量最高，其回收价值也相应最高。当前针对废线路板稀贵金属的提取成熟的工艺有物理法、化学法和火法冶炼，但物理法对金属的分离度较低，无法高效回收资源；化学法金属分离程度相对较高，但过程较为繁琐，且需要大量有机、酸碱试剂，后续废水处理困难；火法冶炼属于传统方法，投资较高，焚烧过程中有大量废渣、废气产生，尤其可能产生二英等有毒气体，为此当前针对废线路板提取稀贵金属既环保又高效的工艺方法还需要探索。