废电路板的热预处理及其电解提铜的研究

摘要

本文以废电脑电路板基板为研究对象，通过ICP-AES等检测手段确定废旧线路板中所含主要金属元素为铜、铅、镍、锌和铁等元素，此外还含有少量的金、银等贵金属元素。为避免其中有价金属类资源的浪费，采用合理的方法将其中有价值金属如铜有效回收，既满足环保要求，又能变废为宝，同时缓解我国铜资源短缺的问题。
　　本研究通过综合各种新型电解法的优缺点以及电子废弃物的预处理方法，采用先机械破碎分离部分塑料等成分，然后通过不同热预处理的方式去除其中非金属元素以及锡、铅等金属元素，提高金属元素尤其是Cu元素含量，利用不锈钢阴极技术进行电解提铜。电解方法分为两种，一种为预处理后的废电路板粉末经高温熔融后做成阳极，阴极为双相不锈钢板通过直流电进行电解；另一种为预处理之后的废电路板粉末直接进行电解研究，其中电路板粉末以双相不锈钢为导体做阳极，双相不锈钢板为阴极进行电解实验。
　　首先，样品经机械破碎与分选后进行热预处理实验。结果表明热预处理后金属含量都有提高，其中Cu由之前的28％提高至最高达75％。通过GC-MS的分析得出电路板中含有很多有毒有害物质，在电路板的回收利用过程中，必须采取防范措施，以避免对环境尤其是操作人员带来伤害。
　　第二，热预处理后Cu元素最高的样品经高温熔融冷却后制成阳极，结合不锈钢阴极技术用双相不锈钢板做阴极，利用自行设计的电解装备进行电解。确定出最佳的电解条件为：电解温度为50℃、电流密度300A/m2、极间距为5cm、电解液中铜酸配比为150g/L：180g/L。此条件下所得铜Cu纯度为99.5％，电流效率98％，单位能耗0.258W/g。
　　第三，热预处理后Cu元素最高的样品粉末通过自制电解设备直接进行电解实验，首先通过单因素实验考查电解温度、电流密度、极间距、电解液中铜酸配比对阴极铜质量的影响；然后通过正交优化实验得出最佳电解工艺组合为：电解温度为50℃、电流密度400A/m2、极间距为5cm、电解液中铜酸配比为150g/L：180g/L。
　　最后，研究了预处理对电解法从废电路板中提取铜的影响。研究表明废电路板在经过机械破碎分选之后，在N2氛围下终温600℃时进行热预处理后的产物，再进行电解精炼铜效果最好，此时所得铜纯度为99.6％，电流效率为98％。并且对两种电解方法在电解电流效率、单位能耗、阴极铜纯度以及对阴极铜扫描电镜分析等方面进行了比较研究，结果显示两种方法所得铜表面都较平整没有较大团聚物出现，而通过对电流效率、电解能耗以及阴极铜纯度数据的分析比较，表明粉末法在工业化推广中更有前途。

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1 绪论

1.1.电子废弃物概述

1.2废弃电路板的危害及从中提取铜的意义

1.3电子废弃物资源化方法概述

1.4铜的电解精炼简述

1.5研究内容及意义

2 废电路板的预处理及成分分析

2.1 引言

2.2 样品来源

2.3样品预处理实验

2.4样品成分测定实验

2.5本章小结

3 熔融电极与不锈钢阴极法从电子废弃物中制备电解铜

3.1引言

3.2主要实验试剂及设备

3.3实验原理

3.4实验方法

3.5实验结果与讨论

3.6本章小结

4 预处理后废电路板粉末直接电解提铜

4.1引言

4.2主要实验药剂及设备

4.3实验原理

4.4 实验方法

4.5 实验结果与讨论

4.6本章小结

5 预处理对电解法的影响以及两种电解法的比较

5.1引言

5.2预处理对电解法从废电路板中回收铜的影响

5.3两种电解法比较

5.4本章小结

6结论及建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

攻读硕士期间科研与论文情况

致谢