印刷線路板中貴金屬的浸取研究

1、 廢印刷線路板中貴金屬的浸取研究顧衛(wèi)星 黃晨 楊義晨（上海新金橋工業(yè)廢棄物管理有限公司）朱萍 李傳華（上海大學(xué)）摘 要 本實(shí)驗(yàn)采用了酸浸的方法，依次采用了鹽酸加雙氧水、鹽酸加氯酸鈉來酸浸廢PCB板。研究了酸濃度、氧化劑用量、攪拌時(shí)間、固液比對(duì)金浸出率的影響。關(guān)鍵詞 廢線路板 鹽酸 浸取 貴金屬 電子廢棄物如不妥善處理，對(duì)環(huán)境和人類的健康產(chǎn)生不利影響；相反，電子廢棄物也是非常有用的資源1。目前，從電子廢棄物中回收貴金屬的工藝技術(shù)主要分為三大類：火法冶金、濕法冶金和生物技術(shù)2。其中生物技術(shù)代表著未來技術(shù)的發(fā)展方向，但要產(chǎn)業(yè)化還需時(shí)日。而濕法技術(shù)盡管化學(xué)試劑消耗量大，但比火法冶金技術(shù)要優(yōu)越得多，因而

2、在實(shí)際中得應(yīng)用更普及、更廣泛。在濕法工藝中，貴金屬得浸取是關(guān)鍵，它直接關(guān)系到后續(xù)工序的難易和回收成本3、4。本研究期望對(duì)國(guó)內(nèi)同行及從事貴金屬提取的生產(chǎn)部門有所幫助。一、 儀器和試劑1、 材料：電腦線路板，經(jīng)人工去掉電子元器件。2、 試劑：鹽酸（分析純），氯酸鈉（分析純），雙氧水（分析純）3、 儀器、設(shè)備：破碎機(jī)、磁力攪拌器、FA/JA電子天平、各種規(guī)格燒杯二、實(shí)驗(yàn)部分（一）、鹽酸加雙氧水浸取廢PCB中金的實(shí)驗(yàn)研究由于在酸性環(huán)境下，雙氧水具有很強(qiáng)的氧化性，能與金發(fā)生氧化還原反應(yīng)。所以，本實(shí)驗(yàn)采用鹽酸加雙氧水酸浸PCB中的金，生成三價(jià)金離子。 8HCl+2Au+H2O2=2HAuCl4+2H2O+

3、2H2 （11）1.1、鹽酸濃度對(duì)金浸取率的影響取5克碎料，加入10毫升30%的雙氧水，再加入30毫升不同濃度的鹽酸，放在磁力攪拌上，攪拌2小時(shí)后，過濾。測(cè)定濾液中含金量。結(jié)果見表21?？梢?，當(dāng)酸濃度增大時(shí)，金的浸取率隨之增大。當(dāng)鹽酸濃度達(dá)到6mol/l時(shí)，金浸取率為43.77%。酸度再增加時(shí)。浸取率沒有明顯的增加，因此本實(shí)驗(yàn)以后采用的鹽酸濃度為6mol/l。表1 鹽酸濃度對(duì)金的浸出率的影響鹽酸濃度（mol/l）浸出金的質(zhì)量（mg）第一級(jí)浸出金的質(zhì)量（mg）第二級(jí)總浸出金的質(zhì)量（mg）浸出率（%）1.000.6160.6081.2245.082.002.3832.1774.56018.934.

4、007.6630.1687.83132.515.009.0310.2209.25138.406.0010.2800.26410.54443.777.0010.3930.26710.66044.251.2、雙氧水用量對(duì)金浸取率的影響各取5克碎料放入不同的燒杯中，加入 6mol/l的鹽酸，在依次加入1ml、2ml、5ml、10ml、15ml和20ml的雙氧水，保持固液比為1:8，放在攪拌器上攪拌2小時(shí)后過濾，測(cè)定濾液中的含金量。得出雙氧水不同用量時(shí)金的浸取率。結(jié)果見表12，可見，當(dāng)雙氧水加到10ml時(shí)，浸的浸曲率達(dá)到43.77%。再增加雙氧水用量時(shí)，金的浸取率增長(zhǎng)平緩，而且成本增加，使反應(yīng)的效益下

5、降。因此，本實(shí)驗(yàn)以后都將采用的雙氧水用量為10ml。表12 雙氧水用量對(duì)金浸取率的影響雙氧水用量（ml）浸出金的質(zhì)量（mg）第一級(jí)浸出金的質(zhì)量（mg）第二級(jí)總浸出金的質(zhì)量（mg）浸出率（%）1.000.3700.3650.7353.052.001.2881.2662.55410.605.007.7000.1567.85632.6110.0010.2800.26510.54543.7715.0010.4520.16010.61244.0520.0010.5610.13610.69744.401.3、固液比對(duì)金的浸取液的影響各取5克碎料放入不同的燒杯中，按比例分別加入30%的雙氧水和6MOL/L的

6、鹽酸，是液體的體積分別為20ml，30ml，40ml，50ml，放在攪拌器上攪拌2小時(shí)后過濾，測(cè)定濾液中的金的含量。得出不同固液比時(shí)金的浸取率，結(jié)果見表13。可見，金的浸取率隨著固液比的增加而增加，當(dāng)固液比在1:8時(shí)金的浸取率為43.77%。當(dāng)固液比在增加時(shí)，金的浸取率沒有太大變化，然而需要的試劑量卻要大大增加，成本上升，使反應(yīng)效益降低。所以，本實(shí)驗(yàn)以后采用的固液比為1:8。表13 固液比對(duì)金浸取率的影響固液比浸出金的質(zhì)量（mg）第一級(jí)浸出金的質(zhì)量（mg）第二級(jí)總浸出金的質(zhì)量（mg）浸出率（%）1：41.9810.1642.1458.901：65.9630.2156.17825.651：810

7、.2800.26410.54543.771：1010.4280.26910.69744.40固液比增加時(shí)，鹽酸和雙氧水的量都增加，這樣可以浸出更多的金。當(dāng)固液比增加到一定值時(shí)，金的浸取率已到達(dá)極限，在增加固液比，對(duì)反應(yīng)效益無益。1.4、浸取時(shí)間對(duì)金浸取率的影響各取5克碎料放入不同的燒杯中，各加入5ml的30%雙氧水，假如35毫升的濃度為6mol/l的鹽酸，固液比為1：8，攪拌時(shí)間分別為5、15、30、60、120和240分鐘。過濾，測(cè)定濾液中含金量。得出不同攪拌時(shí)間時(shí)金的浸取率，結(jié)果見表14。可見，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),金的浸取率在增加。當(dāng)反應(yīng)2小時(shí)時(shí)浸取率達(dá)到43.77%。浸取時(shí)間大于2小時(shí)后

8、，浸取率趨于平緩，而且成本增加，使反應(yīng)的效益降低。因此，本實(shí)驗(yàn)以后采用的攪拌時(shí)間為2小時(shí)。表14 浸取時(shí)間對(duì)金浸取率的影響浸取時(shí)間（min）浸出金的質(zhì)量（mg）第一級(jí)浸出金的質(zhì)量（mg）第二級(jí)總浸出金的質(zhì)量（mg）浸出率（%）50.3670.3620.7293.03153.2912.2905.58123.17307.5280.1817.70932.00608.9660.2059.17138.0712010.2800.26510.54543.7724010.4820.19510.67744.32增加攪拌時(shí)間，可使PCB廢料和液體充分接觸，提高金的浸取率，但增加到一定值后，金的浸出已到極限，再增加

9、攪拌時(shí)間，金的浸出率并不會(huì)提高。（二）、鹽酸加氯酸鈉浸取廢PCB中金的實(shí)驗(yàn)研究鹽酸加雙氧水浸廢PCB，雖然也能浸出金，但浸取率不高?？赡苁撬岬臐舛忍?雙氧水一放入就發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng)放出氧氣變成水（H2O）而失去了氧化性。因此，本實(shí)驗(yàn)另外使用氯酸鈉來酸浸廢PCB。因?yàn)槁人徕c也具有很強(qiáng)的氧化性，且遇到高濃度酸不會(huì)像雙氧水一樣發(fā)生自身反應(yīng)而失去氧化性。 2NaClO3+2Au+12HCl=2NaAuCl4+6H2O+3Cl2 (27)2.1、鹽酸濃度對(duì)浸取率的影響取5克碎料，加入40毫升不同濃度的鹽酸，使固液比為1：8，再加入4克固體氯酸鈉，放在攪拌器上，攪拌1小時(shí)后，過濾，測(cè)定濾液中含金量

10、，結(jié)果見圖21?？梢?，當(dāng)鹽酸酸度增大時(shí)，金的浸取率隨之增加。當(dāng)鹽酸濃度達(dá)到3mol/l時(shí)，浸取率達(dá)到91.94%，此后趨于平緩，而且成本增加，使效益降低。所以，本實(shí)驗(yàn)以后采用的鹽酸濃度為3mol/l。圖21 鹽酸濃度對(duì)金浸取率的影響2.2氯酸鈉用量對(duì)金浸取率的影響各取5克碎料放入不同的燒杯中，加入濃度為3mol/l的鹽酸，再依次加入0.5、1、3、4、5克的氯酸鈉，放在攪拌器上，攪拌1小時(shí)后過濾，測(cè)定濾液中含金量。得出氯酸鈉的不同用量時(shí)金的浸取率。結(jié)果見圖2-2，可見，當(dāng)氯酸鈉加到4克時(shí)，金的浸取率增加達(dá)到91.94%。加到5克時(shí)，雖然浸取率可達(dá)96.67%，但成本也上升。所以，本實(shí)驗(yàn)以后采用

11、的氯酸鈉的加入量為4克。圖22 氯酸鈉的用量對(duì)金的浸取率的影響2.3固液比對(duì)金浸取率的影響各取5克碎料放入不同燒杯中，加入3mol/l的鹽酸，分別加入不同鹽酸體積（20ml、30ml、40ml、50ml）后，再各放入4克氯酸鈉，放在攪拌器上，攪拌1小時(shí)后，過濾，測(cè)定濾液中含金量。結(jié)果見圖23?？梢?，金的浸取率隨著固液比的增加而增加。當(dāng)固液比在1：8時(shí)，金的浸取率已較高為91.94%。固液比再增加，金的浸取率的增加不明顯，所以，本實(shí)驗(yàn)采用的固液比為1：8。圖23 固液比對(duì)金的浸取率的影響固液比增加時(shí)，鹽酸和氯酸鈉的量都增加。但當(dāng)固液比增加到一定值時(shí)，金已經(jīng)幾乎完全被浸出。 2.4浸取時(shí)間對(duì)金浸取

12、率的影響各取5克碎料放入不同的燒杯中，分別加入40毫升濃度為3mol/l的鹽酸和4克氯酸鈉，固液比為1：8，攪拌時(shí)間為5、15、60、120min，過濾，測(cè)定濾液中含金量。結(jié)果見圖2-4?？梢姡S著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，金的浸取率在增加。當(dāng)反應(yīng)1小時(shí)浸取率已達(dá)到91.94%。因此，本實(shí)驗(yàn)以后采用的浸取時(shí)間為1小時(shí)。圖24 浸取時(shí)間對(duì)金的浸取率的影響增加攪拌時(shí)間可以使固液充分接觸，提高金的浸取率，但攪拌時(shí)間增加到一定值后，金已幾乎完全浸出。三、兩種酸浸方法比較上面實(shí)驗(yàn)分別討論了鹽酸加雙氧水，鹽酸加氯酸鈉浸取金中各個(gè)因素對(duì)金浸取率的影響。現(xiàn)從兩者酸浸廢PBC所消耗的原料價(jià)錢作一比較。表3-5 兩種氧化劑

13、浸廢PCB原料單價(jià)試劑雙氧水（500ml）氯酸鈉（500g）鹽酸（500ml）單價(jià)（元）8.0021.006.00表3-6 鹽酸加雙氧水、鹽酸加氯酸鈉酸浸廢PCB所消耗的原料價(jià)錢浸取劑酸用量氧化劑用量?jī)r(jià)格共計(jì)（元）鹽酸加雙氧水6mol/l鹽酸30ml相當(dāng)于分析純的鹽酸15ml10ml0.31鹽酸加氯酸鈉3mol/l鹽酸40ml相當(dāng)于分析純的鹽酸10ml4g0.29通過比較，可以發(fā)現(xiàn)，兩種酸浸的最佳浸取條件下，鹽酸加氯酸鈉酸浸廢PBC的成本較低，而且其浸取率比鹽酸加雙氧水的浸取率要高。因此，用鹽酸加氯酸鈉酸浸金較好?？偨Y(jié)1.鹽酸加雙氧水在浸取廢印刷線路板中的金時(shí)，所需鹽酸濃度較高，且雙氧水會(huì)發(fā)生

14、自身的氧化還原反應(yīng)，效果不好。其最佳條件為：鹽酸濃度6mol/l，雙氧水用量10ml，固液比1:8，攪拌時(shí)間2小時(shí)。2.鹽酸加氯酸鈉在浸取廢印刷線路板中的金時(shí)，相對(duì)于鹽酸加雙氧水，鹽酸的用量較少，較為經(jīng)濟(jì)。其最佳條件為：鹽酸濃度3mol/l，氯酸鈉用量為4g，固液比1:8，攪拌時(shí)間1小時(shí)。建議：在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)廢線路板含金接插件等預(yù)先拆解、分類、初步富集后再進(jìn)行造液，以減少化學(xué)試劑的使用和提高后續(xù)萃取效率。參考文獻(xiàn)1、 武增華、劉金權(quán)、王艷蘭等，電子垃圾資源化管理對(duì)策研究，環(huán)境保護(hù)，（7）：1417，20032、 朱雯、周全法，廢電腦中貴金屬二次資源的回收利用，再生期刊，中國(guó)再生金屬網(wǎng)。3、 H.B.Salisbury,L.J.Duchen