梯級(jí)堿溶分步提取廢棄電路板中有價(jià)金屬

郭學(xué)益，江曉健，劉靜欣，劉 旸，劉子康

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梯級(jí)堿溶分步提取廢棄電路板中有價(jià)金屬

郭學(xué)益，江曉健，劉靜欣，劉 旸，劉子康

(中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)沙 410083)

根據(jù)帶元器件廢棄電路板多金屬料成分特點(diǎn)，采用梯級(jí)堿溶處理工藝，實(shí)現(xiàn)多金屬料中有價(jià)金屬選擇性分離。該工藝由低堿浸出和高堿氧化浸出兩級(jí)組成。第一段主要實(shí)現(xiàn)Al的選擇性分離，最佳工藝條件：NaOH溶液濃度1.25 mol/L，與多金屬料液固比為10:1，浸出溫度30 ℃，浸出時(shí)間30 min；第二段主要實(shí)現(xiàn)Zn、Pb、Sn與Cu的選擇性分離，最佳工藝條件：初始NaOH溶液濃度5mol/L，體系溶液(80%的堿溶液+20%的H2O2溶液)與低堿浸出渣液固比10:1，H2O2溶液滴加速度0.4 mL/min，浸出溫度50 ℃，浸出時(shí)間60 min。在此優(yōu)化工藝條件下，金屬的浸出率依次為Al 91.25%，Zn 83.65%，Pb 79.26%，Sn 98.24%；此外，98%以上的Cu和100%的貴金屬在高堿浸出渣中富集。

廢棄電路板；梯級(jí)堿溶；兩性金屬；浸出率

隨著電子產(chǎn)品科技進(jìn)步日新月異，電子產(chǎn)品生命周期逐漸變短，電子廢棄物數(shù)量進(jìn)入一個(gè)快速增長(zhǎng)階段，電路板作為其核心部件，產(chǎn)生量也在不斷增加[1?2]。電路板主要由玻璃纖維、環(huán)氧樹(shù)脂及多種金屬構(gòu)成，金屬成分約占電路板質(zhì)量分?jǐn)?shù)的40%，其中金屬含量最多的是銅，此外還含有大量的鋁、鉛、錫、鋅等常見(jiàn)金屬和一定量貴金屬，這些金屬品位較高，具有較高的經(jīng)濟(jì)回收價(jià)值。

機(jī)械處理一般作為電路板的預(yù)處理工序，先將電路板破碎至一定粒徑后，再根據(jù)不同材料的物理性質(zhì)差異，如密度、磁性、導(dǎo)電性、色澤等，采用重選、磁選、渦流分選、色選等分選技術(shù)將非金屬有機(jī)組分、鐵鎳磁性組分及多金屬料分離[3?6]?；鸱ㄌ幚砭哂刑幚硪?guī)模大，原料適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)[7?10]，但熔煉處理需要有相應(yīng)的裝備系統(tǒng)。近年來(lái)，濕法處理成為研究的熱點(diǎn)[11?13]，但大部分集中于對(duì)銅及貴金屬的回收，對(duì)電路板中的其他金屬研究較少。生物濕法冶金技術(shù)回收電路板具有環(huán)境友好特點(diǎn)，但其對(duì)環(huán)境要求苛刻，金屬浸出率低[14?16]。

本文作者根據(jù)廢棄電路板多金屬料成分含量特點(diǎn)，探索了一種梯級(jí)堿溶處理廢棄電路板多金屬料的新方法，詳細(xì)探索各段工藝中不同工藝參數(shù)對(duì)金屬浸出率的影響，得到較為適宜的工藝條件，為新方法的實(shí)際應(yīng)用提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料和設(shè)備

本實(shí)驗(yàn)中所用原料為惠州某公司提供的CRT電視帶元器件電路板經(jīng)破碎、粗選、磁選處理后的多金屬料，多金屬料經(jīng)過(guò)球磨機(jī)磨碎混勻后，粒徑在74 μm左右，成分如表1所列。多金屬料中Cu含量最高，其值為30.46%，兩性金屬中Al、Pb、Sn的含量較高，金屬Al含量達(dá)25.08%。

實(shí)驗(yàn)所用氫氧化鈉、30%過(guò)氧化氫均為分析純，西隴化工股份有限公司生產(chǎn)。

表1 廢棄電路板多金屬料化學(xué)組成

主要設(shè)備為上海滬西分析儀器廠有限公司生產(chǎn)的HL?2B型恒流泵和金壇市大地自動(dòng)化儀器廠生產(chǎn)的JHH?S26型雙列六孔磁力攪拌水浴鍋。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

在堿溶液中，當(dāng)pH大于14時(shí)，兩性金屬Al、Zn、Pb、Sn在溶液主要以AlO2?、ZnO22?、HPbO2?、Sn(OH)62?形式存在[17?18]，通過(guò)堿溶過(guò)程實(shí)現(xiàn)兩性金屬與Cu的分離；而兩性金屬中Al易與堿發(fā)生反應(yīng)，Zn、Pb、Sn在無(wú)氧化劑，低濃度堿溶液中較難浸出，通過(guò)低堿浸出，實(shí)現(xiàn)Al與Zn、Pb、Sn的分離，同時(shí)避免了高濃度堿液中，Al與堿發(fā)生劇烈反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示，梯級(jí)堿溶工藝由低堿浸出和高堿氧化浸出兩級(jí)組成，高堿氧化浸出過(guò)程中，Cu有少量參與反應(yīng)，以CuO22?進(jìn)入溶液中[19]，反應(yīng)式如(1)~(5)所示。

Al+NaOH+H2O=NaAlO2+3/2H2(1)

Zn+ 2NaOH+H2O2=Na2ZnO2+2H2O (2)

Pb+ NaOH+H2O2=NaHPbO2+H2O (3)

Sn+ 2NaOH+2H2O2=Na2Sn(OH)6(4)

Cu+ 2NaOH+H2O2=Na2CuO2+2H2O (5)

圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖

1.3 實(shí)驗(yàn)操作與分析方法

低堿浸出：取10 g多金屬料，緩慢加入一定濃度的低堿溶液中，在恒溫條件下攪拌浸出，反應(yīng)一段時(shí)間后過(guò)濾，取濾液進(jìn)行檢測(cè)。

高堿氧化浸出：取10 g低堿浸出渣，用一定濃度的高堿溶液對(duì)其浸出，恒流泵控制雙氧水的滴加速度，恒溫條件下攪拌一定時(shí)間，反應(yīng)一段時(shí)間后過(guò)濾，取濾液進(jìn)行檢測(cè)。

兩種濾液的檢測(cè)原理相同，即通過(guò)測(cè)定溶液中金屬離子濃度判斷金屬的浸出率()，計(jì)算公式見(jiàn)式(6)。

式中：為金屬的浸出率，%；為金屬離子濃度，g/L；為溶液體積，L；為多金屬料或低堿浸出渣質(zhì)量，g；為該金屬在試樣中所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

濾液采用電感耦合等離子體?原子發(fā)射光譜儀(Optimal 5300DV，Perkin-Elmer Instruments)檢測(cè)Al、Zn、Pb、Sn、Cu濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 低堿浸出過(guò)程行為

2.1.1 浸出溫度對(duì)金屬浸出率的影響

在NaOH溶液濃度2 mol/L，堿溶液與多金屬料液固比為10:1，浸出時(shí)間120 min條件下，考察浸出溫度對(duì)金屬浸出率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 浸出溫度對(duì)金屬浸出率的影響

由圖2可知，隨著浸出溫度升高，Al的浸出率變化不大，浸出率均在90%以上；在低溫條件下，Zn的浸出率變化不大，當(dāng)浸出溫度超過(guò)50 ℃時(shí)，隨著浸出溫度升高，Zn的浸出率呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。Pb、Sn、Cu浸出率較低，基本不參與反應(yīng)。Al能直接跟NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)，高溫條件下，反應(yīng)較劇烈，過(guò)程主要受OH?的傳質(zhì)影響，溫度對(duì)其影響不占主導(dǎo)地位。Sn在堿溶過(guò)程中，氫超電壓大，反應(yīng)進(jìn)行緩慢，需添加氧化劑促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行[20]。為了使金屬達(dá)到選擇性分離，同時(shí)避免反應(yīng)過(guò)程中溶液溢出，選取30 ℃作為低堿浸出的適宜溫度。

2.1.2 浸出時(shí)間對(duì)金屬浸出率的影響

在NaOH溶液濃度為2 mol/L，堿溶液與多金屬料液固比為10:1，浸出溫度為30 ℃條件下，考察浸出時(shí)間對(duì)金屬浸出率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 浸出時(shí)間對(duì)金屬浸出率的影響

由圖3可以看出，隨著浸出時(shí)間增加，Al的浸出率變化基本保持不變，浸出率均在90%以上；在考察的時(shí)間范圍內(nèi)，Zn的浸出率隨著時(shí)間延長(zhǎng)而不斷增加，當(dāng)浸出時(shí)間較短時(shí)，Zn的浸出率較低，在浸出時(shí)間小于30 min時(shí)，其浸出率低于15%，Pb、Sn、Cu浸出率較低，基本不溶解。這說(shuō)明可以在浸出時(shí)間較短的范圍內(nèi)，將Al從電路板中選擇性分離出來(lái)，如圖3所示，在反應(yīng)時(shí)間為30 min時(shí)，絕大部分的Al被浸出，同時(shí)與其他金屬達(dá)到了較好分離，所以選擇30 min為適宜的浸出時(shí)間。

2.1.3 堿濃度對(duì)金屬浸出率的影響

在堿溶液與多金屬料液固比為10:1，浸出溫度30 ℃，浸出時(shí)間30 min條件下，考察NaOH溶液濃度對(duì)金屬浸出率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 堿濃度對(duì)金屬浸出率的影響

圖4表明，在考察的堿濃度范圍內(nèi)，Al的浸出率略有增加，然后維持不變；Zn的浸出率隨著堿濃度升高而逐漸增加，但NaOH濃度較低，堿濃度在1.0~1.5 mol/L時(shí)，Zn的浸出率較低；Pb、Sn、Cu浸出率很低，基本不參與反應(yīng)。當(dāng)堿濃度為1.25 mol/L時(shí)，Al得到最大程度的浸出，浸出率為93.02%，而Zn、Pb、Sn、Cu的浸出率依次為5.33%、0.07%、0.83%、0.005%，達(dá)到了Al與其他金屬選擇性分離的目的，選取堿濃度1.25 mol/L較為合適。

2.1.4 液固比對(duì)金屬浸出率的影響

在NaOH溶液濃度為1.25 mol/L，浸出溫度為30 ℃，浸出時(shí)間為30 min條件下，考察堿溶液與多金屬料液固比對(duì)金屬浸出率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 液固比對(duì)金屬浸出率的影響

由圖5可知，液固比對(duì)Al的浸出影響較為顯著，當(dāng)液固比從6:1增至10:1時(shí)，Al的浸出率從50.73%提高至91.25%，繼續(xù)增大液固比，Al的浸出率保持不變；Zn的浸出率隨著液固比的增加而增加，但增加的幅度較小，當(dāng)液固比為15: 1時(shí)，Zn的浸出率僅有5.83%，Pb、Sn、Cu的浸出率基本不隨液固比的改變而變化，溶液中離子含量較少。在液固比為10:1的條件下，其堿耗量與理論量接近，低堿浸出液成分簡(jiǎn)單，雜質(zhì)含量少，選擇液固比為10:1為較優(yōu)用量。

2.2 高堿氧化浸出過(guò)程行為

在用氧化劑H2O2溶液進(jìn)行氧化堿浸的試驗(yàn)中，所用試樣是低堿浸出最佳工藝條件得到的低堿浸出渣，即NaOH溶液濃度為1.25 mol/L、堿溶液與多金屬料液固比為10:1，浸出溫度為30 ℃，浸出時(shí)間為30 min，低堿浸出渣中Zn、Pb、Sn、Cu含量分別為4.06%、21.4%、27.2%、40.8%；試驗(yàn)每次稱取低堿浸出渣10 g，高堿氧化堿浸過(guò)程行為研究主要考察浸出過(guò)程各因素對(duì)金屬浸出率的影響，包括浸出溫度、堿濃度、H2O2體積分?jǐn)?shù)、液固比、H2O2滴加速度。

2.2.1 浸出溫度對(duì)氧化浸出過(guò)程影響

在初始NaOH溶液濃度為4 mol/L，體系溶液(75%的堿溶液+25%的H2O2溶液)與低堿浸出渣液固比為10:1，H2O2溶液滴加速度為0.4 mL/min，浸出時(shí)間為120 min條件下，考察浸出溫度對(duì)氧化浸出過(guò)程金屬浸出率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 浸出溫度對(duì)金屬浸出率的影響

由圖6可以看出，在溫度低于50 ℃時(shí)，隨著溫度升高，Sn的浸出率逐漸增加，Pb的浸出率呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，之后浸出率波動(dòng)不大，在拐點(diǎn)溫度50 ℃時(shí)，Pb、Sn的浸出率分別為75.57%、100%；Zn的浸出率隨溫度變化影響不大，維持在77%左右，Cu有少量參與反應(yīng)，生成CuO22?[19]，但浸出率較低，最高浸出率只有2.61%。Pb在強(qiáng)堿溶液以HPbO2?形式存在，其溶解度隨著溫度的升高而升高[21]，同時(shí)升高溫度，不僅利于克服反應(yīng)過(guò)程所遇到的能量勢(shì)壘，也有利于傳質(zhì)過(guò)程，從而提高金屬的浸出率。為了得到較好的浸出效果，同時(shí)減少能量消耗，選擇50 ℃為合適的浸出溫度。

2.2.2 堿濃度對(duì)氧化浸出過(guò)程影響

在體系溶液(75%的堿溶液+25%的H2O2溶液)與低堿浸出渣液固比為10:1，H2O2溶液滴加速度為0.4 mL/min，浸出溫度為50 ℃，浸出時(shí)間為120 min條件下，考察初始NaOH溶液濃度對(duì)氧化浸出過(guò)程金屬浸出率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

圖7 堿濃度對(duì)金屬浸出率的影響

圖7表明，隨著初始?jí)A濃度升高，金屬浸出率均呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，當(dāng)堿濃度大于5 mol/L后，提高堿濃度對(duì)金屬浸出率的變化影響不大，Zn、Pb、Sn浸出率維持在79.34%、76.09%、100%；Cu有少量參與反應(yīng)。在堿溶液中，Zn、Pb以絡(luò)合陰離子的形式溶解進(jìn)入溶液中，其溶解度隨著氫氧化鈉濃度的增加而逐漸增加[22?23]，同時(shí)OH?濃度不斷增加，增加了金屬與活性氫氧根離子的有效接觸面積，導(dǎo)致金屬的浸出率逐漸增加。但堿濃度的增加，會(huì)使溶液黏度增加，減少傳質(zhì)速率，制約了浸出率進(jìn)一步提升。綜合考慮，選擇堿濃度為5 mol/L為合適的用量。

2.2.3 H2O2體積分?jǐn)?shù)對(duì)氧化浸出過(guò)程影響

在初始NaOH溶液濃度為5 mol/L，體系溶液與低堿浸出渣液固比為10:1，H2O2溶液滴加速度為0.4 mL/min，浸出溫度為50 ℃，浸出時(shí)間為120 min條件下，考察H2O2體積分?jǐn)?shù)對(duì)氧化浸出過(guò)程金屬浸出率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

從圖8可以看出，當(dāng)H2O2體積分?jǐn)?shù)低于20%時(shí)，金屬浸出率呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，之后Sn浸出率基本趨于不變，Zn、Pb呈現(xiàn)略微降低的趨勢(shì)；當(dāng)體積分?jǐn)?shù)超過(guò)30%時(shí)，Pb的浸出率有明顯的下降趨勢(shì)，Cu有少量參與反應(yīng)。當(dāng)H2O2體積分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，各金屬浸出率取得最高值，分別為Zn 86.72%、Pb 83.48%、Sn 100%、Cu 1.92%；在體系中，金屬與堿及氧化劑之間的反應(yīng)，可認(rèn)為是H2O2在堿中分解，釋放活性氧[O]，金屬先被氧化生成金屬氧化物，氧化物再與堿反應(yīng)生成鈉鹽的過(guò)程。增加H2O2用量，會(huì)產(chǎn)生更多[O]參與金屬反應(yīng)過(guò)程，有助于金屬在堿中溶解，提高金屬浸出率，但當(dāng)H2O2體積分?jǐn)?shù)較大時(shí)，堿溶液體積分?jǐn)?shù)較少，料漿密度增加，減少了傳質(zhì)速率，同時(shí)用恒流泵將H2O2不斷加入過(guò)程中，會(huì)降低堿溶液濃度，導(dǎo)致金屬浸出率降低。選擇H2O2體積分?jǐn)?shù)為20%較為合適。

圖8 H2O2體積分?jǐn)?shù)對(duì)金屬浸出率的影響

2.2.4 液固比對(duì)氧化浸出過(guò)程影響

在初始NaOH溶液濃度為5 mol/L，H2O2溶液滴加速度為0.4 mL/min，浸出溫度為50 ℃，浸出時(shí)間為120 min條件下，考察體系溶液(80%的堿溶液+20%的H2O2溶液)與低堿浸出渣液固比對(duì)氧化浸出過(guò)程金屬浸出率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。

從圖9可以看出，隨著液固比的增加，各金屬的浸出率均逐漸增加，Pb的浸出率增長(zhǎng)幅度較大，在液固比為6時(shí)，Zn、Pb、Sn、Cu浸出率分別為72.61%、49.95%、81.77%、0.02%，當(dāng)液固比增大至10時(shí)，其值分別為81.10%、79.21%、94.32%、3.52%；繼續(xù)增大液固比，Zn、Pb、Cu的浸出率基本保持不變，Sn的浸出率先略微增加，然后保持不變。隨著液固比的增加，溶液中堿的量逐漸增加，同時(shí)雙氧水產(chǎn)生的活性氧，在溶液中溶解的量也不斷增加，且液固比的增加，降低了料漿密度，使金屬粉末在溶液中更加分散，增大了與浸出劑的接觸面積，促進(jìn)各金屬元素的浸出。但過(guò)高的液固比會(huì)增大生產(chǎn)成本投入，綜合物料浸出率及反應(yīng)能耗，選擇液固比為10較為合適。

2.2.5 H2O2滴加速度對(duì)氧化浸出過(guò)程影響

在初始NaOH溶液濃度為5 mol/L，體系溶液(80%的堿溶液+20%的H2O2溶液)與低堿浸出渣液固比為10:1，浸出溫度為50 ℃，浸出時(shí)間為120 min條件下，考察H2O2溶液滴加速度對(duì)氧化浸出過(guò)程金屬浸出率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖10所示。

圖10表明，在考察的H2O2滴加速度范圍內(nèi)，Zn、Sn的浸出率變化不明顯，當(dāng)?shù)渭铀俣却笥?.8 mL/min時(shí)，浸出率略有下降；Pb、Cu的浸出率隨H2O2滴加速度增快，浸出率不斷降低。H2O2溶液在堿中分解速度較快，釋放活性氧[O]，當(dāng)?shù)渭铀俣容^快時(shí)，產(chǎn)生的活性氧遠(yuǎn)超過(guò)了其在溶液中的溶解量，大部分活性氧溢出體系外不參與反應(yīng)，從而導(dǎo)致金屬浸出率降低。但當(dāng)?shù)渭铀俣冗^(guò)慢時(shí)，反應(yīng)時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng)，綜合考慮，選擇H2O2滴加速度為0.4 mL/min較為合適。

圖9 液固比對(duì)金屬浸出率的影響

圖10 H2O2滴加速度對(duì)金屬浸出率的影響

按0.4 mL/min此H2O2溶液滴加速度計(jì)算，雙氧水加入時(shí)間為50 min，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)進(jìn)行60 min后，金屬浸出率不再發(fā)生變化，為了降低反應(yīng)能耗，選擇反應(yīng)時(shí)間為60 min較為合適。

2.3 優(yōu)化條件實(shí)驗(yàn)

選取以上各個(gè)實(shí)驗(yàn)得到的最適宜條件進(jìn)行多次優(yōu)化條件實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，即低堿浸出：NaOH溶液濃度為1.25 mol/L，堿溶液與多金屬料液固比為10:1，浸出溫度為30 ℃，浸出時(shí)間為30 min；高堿氧化浸出：初始NaOH溶液濃度為5 mol/L，體系溶液(80%的堿溶液+20%的H2O2溶液)與低堿浸出渣液固比為10:1，H2O2溶液滴加速度為0.4 mL/min，浸出溫度為50 ℃，浸出時(shí)間為60 min。分別對(duì)兩段堿浸液中金屬離子進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表2所列。

表2 優(yōu)化條件實(shí)驗(yàn)金屬分布

對(duì)低堿浸出渣和高堿浸出渣進(jìn)行物相分析，結(jié)果如圖11所示。

圖11 多金屬料與浸出渣XRD譜

圖11表明，多金屬料中金屬以單質(zhì)或合金狀態(tài)存在，圖中沒(méi)有顯示Zn衍射特征峰，可能是因?yàn)閆n的含量較低，其產(chǎn)生的衍射特征峰強(qiáng)度比較弱。低堿浸出渣中存在的物相有Cu、Pb、Zn，沒(méi)有Al的物相，說(shuō)明低堿浸出實(shí)現(xiàn)了Al的選擇性分離；高堿浸出渣物相中只有Cu，說(shuō)明高堿氧化浸出實(shí)現(xiàn)了Zn、Pb、Sn與Cu的選擇性分離，絕大部分Cu和貴金屬在高堿渣中富集。從優(yōu)化條件實(shí)驗(yàn)金屬分布和物相分析可以得出結(jié)論，梯級(jí)堿溶能實(shí)現(xiàn)金屬的選擇性分離。

低堿浸出液中成分簡(jiǎn)單，雜質(zhì)含量少，主要為NaAlO2，采用補(bǔ)堿循環(huán)浸出?析晶工藝，富集回收Al；高堿浸出液先采用Na2S沉淀分離Pb、Zn，濾渣成分主要為PbS和ZnS的混合物，濾液采用蒸發(fā)結(jié)晶，Sn以Na2SnO3?3H2O形式回收。Cu在渣中以單質(zhì)形態(tài)存在，可通過(guò)氧化酸浸溶Cu，浸出液調(diào)pH后，可直接用于旋流電積制得陰極銅，不需凈化除雜過(guò)程，貴金屬在氧化酸浸渣中富集。

3 結(jié)論

1) 由低堿浸出和高堿氧化浸出兩部分組成的梯級(jí)堿溶工藝，可將廢棄電路板中兩性金屬在堿中溶解，生成可溶性鈉鹽與其他金屬分離；低堿浸出過(guò)程能將Al選擇性的分離出來(lái)，高堿氧化能將Zn、Pb、Sn與Cu進(jìn)行選擇性分離；同時(shí)兩段浸出后液成分簡(jiǎn)單，所含雜質(zhì)少，容易回收。

2) 低堿浸出最佳工藝條件：NaOH溶液濃度為1.25 mol/L，與多金屬料液固比為10:1，浸出溫度為30 ℃，浸出時(shí)間為30 min；高堿氧化最佳工藝條件：初始NaOH溶液濃度為5 mol/L，體系溶液(80%的堿溶液+20%的H2O2溶液)與低堿浸出渣液固比為10:1，H2O2溶液滴加速度為0.4 mL/min，浸出溫度為50 ℃，浸出時(shí)間為60 min。兩段浸出過(guò)程中，金屬的浸出率較高，其值分別為Al 91.25%，Zn 77.34%，Pb 82.53%，Sn 100%；此外，98%以上的Cu和100%的貴金屬在高堿渣中富集。

3) 針對(duì)兩段浸出液，設(shè)計(jì)采用補(bǔ)堿循環(huán)浸出?析晶工藝回收低堿浸出液中的Al和Na2S沉淀?蒸發(fā)結(jié)晶工藝回收高堿浸出液中Zn、Pb、Sn；針對(duì)高堿浸出渣，設(shè)計(jì)采用氧化酸浸?旋流電積工藝回收其中的Cu。

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Recovery of metal values from waste printed circuit boards using a cascading alkali leaching process

GUO Xue-yi, JIANG Xiao-jian, LIU Jing-xin, LIU Yang, LIU Zi-kang

(School of Metallurgy and Environment, Central South University, Changsha 410083, China)

A cascading alkali leaching process was developed to recover metals in crushed metal enrichment (CME) selectively according to metal contents in CME. This process was combined with low alkali leaching and high alkali oxidation leaching. The results show that the optimum conditions for the aluminum selective leaching are as follows: alkali concentration of 1.25 mol/L, liquid to CME of 10:1, leaching temperature of 30 ℃, leaching time of 30 min. And the optimum conditions for selective separation of zinc, lead, tin and copper are as follows: alkali concentration of 5mol/L, liquid (alkali solution of 80% and hydrogen peroxide of 20%) to low alkali leaching residue (LAR) of 10:1, dropping speed of hydrogen peroxide of 0.4 mL/min, leaching temperature of 50 ℃, leaching time of 60 min. By optimizing the experimental conditions, the recoveries of aluminum, zinc, lead, tin reach 91.25%, 83.65%, 79.26%, 98.24%, respectively. In addition, more than 98% of copper and 100% of precious metals are enriched in high alkali leaching residue (HAR).

waste printed circuit board; cascading alkali leaching; amphoteric metal; leaching efficiency

(編輯 何學(xué)鋒)

Project(2014DFA90520) supported by Ministry of Science and Technology, China; Project (2013A090100003) supported by the Teaching and Research Program of Guangdong Province, China

2016-03-11; Accepted date:2016-07-13

GUO Xue-yi; Tel: +86-731-88876255; E-mail: xyguo@csu.edu.cn

1004-0609(2017)-02-0406-08

TF111

A

科技部國(guó)際合作專項(xiàng)(2014DFA90520)；廣東省產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目(2013A090100003)

2016-03-11；

2016-07-13

郭學(xué)益，教授，博士；電話：0731- 88876255；E-mail: xyguo@csu.edu.cn