音叉晶振是一类基础电子元器件,由于其体积小、频率稳、成本低等良好特性被广泛应用于各类电子产品中。随着电子产品的升级换代,音叉晶振必然会持续不断地被淘汰并产生大量废弃物,需要对其进行处理。废旧音叉晶振中含有铁、铝和金等金属资源,对其回收具有较高经济效益,且可实现资源化与减量化回收。然而,废旧音叉晶振中的金属外壳夹层内和内腔封口材料,含有难分离降解的高分子树脂,其有毒有害且阻碍金属的回收,因而对其合理的处理不仅可以提高金属回收的效率,还能避免或减小对环境和人类健康造成的危害。但目前关于废旧音叉晶振的回收技术尚不成熟,因而亟需研究开发一套高效绿色的完整废旧音叉晶振资源化回收处理工艺。本文提出了一套机械分离-真空热解-选择性浸出的工艺来降解分离废旧音叉晶振中的有机物和回收提取金属资源铁、铝和金。(一)根据探索音叉晶振的结构分布特征和组成成分特性,依次利用破碎、磁选、筛分和涡流分选的手段对废旧音叉晶振进行机械分离处理,实现对金属铁和铝的回收,结果表明:铁全部被回收且纯度达99.06%,铝的回收率和纯度分别为91.16%和98.52%。此外,根据涡流分选过程的影响因素对实验进行了参数优化,确定最佳参数为给料线速度1.1m/s和磁辊角速度314 rad/s。(二)利用真空热解的实验方法对废旧音叉晶振中的有机物料进行去除降解,在真空环境下对有机物料进行热力学性质分析,研究真空热解实验的三个独立变量热解温度、反应时间和系统压力对实验结果的影响,并利用响应曲面法考察各因素间的相互作用并进行参数优化,得到最佳热解参数条件:温度600°C,反应时间45min和系统压力1500Pa,该条件下有机物转化率为84.63%。对得到的热解产物进行组分含量分析,结果表明其可作为潜在能源待进一步开发利用,并结合键能理论讨论废旧音叉晶振中有机物料的热解机理。(三)依次采用贱金属和金的控电位选择性氯化浸出、甲基异丁基酮萃取和草酸还原的方法对金属金进行富集回收和纯化,分析控电位氯化浸出的理论平衡并确定浸金电位条件为1.10±0.01V,考查温度、时间、氯化钠和硫酸的浓度对浸金效果的影响,确定最佳条件为温度50°C、反应时间80 min、硫酸和氯化钠浓度为150 g/L和18 g/L,在此条件下,金的浸出率为93.16%。随后经过萃取还原处理后,最终得到金的纯度98.54%,回收率88.61%。基于以上研究,本文提出一套以机械分离-真空热解-选择性浸出为核心的完整废旧音叉晶振回收处理工艺技术。对该工艺进行简单经济成本和效益估算,验证其具有经济效益。因此,该工艺技术的提出,使废旧音叉晶振中的各组分得到有效环保的回收,实现资源化、减量化和无害化的处理,适用于进一步工业化推广与应用。更重要的是,它为电子元件的可持续利用体系的完善提供了理论支撑和技术支持,并为进一步研究潜在能源奠定基础。