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随着电子电器产品的普及,电路板使用量和废弃量持续增长。废电路板中金属的分类回收已成为人类解决资源环境问题的重要手段。随着稀贵金属在电路板中使用量的减少,各类有色金属的回收将成为金属回收的重点。湿法回收技术因其工艺简单、易于操作、投资少、可直接得到最终产品等优点,具有非常大的发展潜力。以废电路板为原料,采用湿法研究废电路板中金属的高效、清洁、高附加值回收技术已成为国内外的热点。本研究充分利用金属在电路板中赋存特征差异,以整块废电路板为研究对象,研究采用化学方法选择性溶解废电路板中焊锡。根据化学沉淀原理和溶解平衡原理,论文阐述了浸提液中Sn、Pb分类回收制备SnO2和PbSO4粉体产品技术。深入探讨了各技术方法的主要影响因子,确定了焊锡选择性浸提的最佳工艺条件。
废电路板焊锡、元器件、基板中Sn、Pb质量分数分别约为90%、5%和5%。基板中Sn、Pb质量分数为5%左右,在不破坏原有结构时难以与浸提液接触,不能溶解回收。废电路板中Sn、Pb最大溶解量在95%左右。以2 mol/L稀硝酸作为浸提液浸泡废电路板210min,可选择性溶解废电路板焊锡,能有效控制废电路板中Cu、Fe、Zn的溶出。在该酸度条件下锡酸沉降速度最快,沉淀体积最小,且没有影响锡酸过滤的碎渣产生。综合考虑Sn、Pb的化学性质和锡酸分离等多个因素,确定废电路板中焊点焊锡剥离稀硝酸浓度为2mol/L左右。
以2 mol/L稀硝酸浸提废电路板中焊点焊锡,酸消耗量低于加入酸量的4%,浸提液循环利用潜力大。在循环利用4次后浸提液中各种金属离子的存在对废电路板上焊锡溶解速度和溶解量没有明显影响,但随循环次数增加废电路板中Cu的溶出速率增加,导致Cu资源的流失。废弃的浸提液含有重金属离子,需作为危险废物进行处理。浸提液循环利用可减少酸消耗和废酸排放80%,反应产生的酸气量很少。
浸提液中Sn2+氧化形成SnO2·H2O沉淀,沉淀率超过95%,洗涤后样品纯度可达99%以上。锡酸经800℃焙烧可得到晶粒大小为9.4 nm的SnO2产品,具有较高的经济价值和广泛的用途。以硫酸作为沉淀剂,对浸提液中的Pb具有良好的沉淀选择性。浸提液中Pb离子浓度累积达到30 g/L,加入1.5倍Pb摩尔量的8 mol/L硫酸,Pb沉淀速度快,沉淀率达98.54%。沉Pb后的浸提液加入体积百分比为0.4%的乙醇,可进一步提高溶液中Pb的沉淀率。
废电路板选择浸提锡铅的同时,实现了元器件和基板的分离,为元器件和基板中金属的分类回收创造了条件。废电路板中Sn、Pb含量较高,回收产品具有一定的经济价值,可推动企业自主分类回收Sn、Pb,大幅度减少Sn、Pb的排放污染,减轻资源压力。