废弃线路板中加压氨浸法回收金属的研究

摘要

随着科学技术的迅速发展,电子设备的更新换代速度不断加快,也导致了电子废弃物产生量大大增加。废弃线路板作为一种最典型的电子废弃物,具有资源性和危害性的双重特点,尤其是金属含量很高,因此开发一种经济高效且环境友好的方法回收废弃线路板中的金属也就成为亟待解决的问题。
　　 本文绘制了铜、锌和镍的水系和氨系电位-pH图,对三种金属的氧化氨浸过程进行了热力学分析。结果表明在适宜的pH范围和一定的电位范围内,铜、锌和镍均可与氨形成络合离子实现浸出,氨量的增加和氧压的升高均会对金属的浸出产生促进作用,同时分析判断金属的浸出顺序依次为锌、铜和镍。
　　 实验过程中,以氨水-铵盐缓冲溶液作为浸出试剂,氧气作为氧化剂,在高压釜中通过加压氨浸法回收废弃印刷线路板中的铜、锌和镍,分别研究了氨水浓度、铵盐浓度、搅拌速率、氧气压力、温度、浸出时间、铜离子添加量和不同种类铵盐对浸出效果的影响,并得到浸出的最优工艺条件:铵盐选择碳酸铵,浓度为1mol／L,氨水浓度为4mol／L,搅拌速率为700r／min,氧气压力为0.2MPa,温度为55℃,浸出时间为150min。在优化条件下,锌完全浸出,铜的浸出率大于99％,镍浸出率大于65％,锡和铅的浸出率小于2％,铁不浸出,达到了选择性浸出的要求。
　　 配合工艺研究,对铜的加压氧气氨浸过程进行了动力学研究,结果表明铜的浸出过程遵循不生成固体产物层的“未反应核收缩模型”。实验条件下氧气的反应级数为0.5,表观活化能为14.68kJ／mol,推断出浸出反应为扩散控制,并通过扩散模型进行拟合得到了进一步的验证。