印刷线路板中贵金属的浸取研究.doc

废印刷线路板中贵金属的浸取研究顾卫星 黄晨 杨义晨（上海新金桥工业废弃物管理有限公司）朱萍 李传华（上海大学）摘 要 本实验采用了酸浸的方法，依次采用了盐酸加双氧水、盐酸加氯酸钠来酸浸废PCB板。研究了酸浓度、氧化剂用量、搅拌时间、固液比对金浸出率的影响。关键词 废线路板 盐酸 浸取 贵金属 电子废弃物如不妥善处理，对环境和人类的健康产生不利影响；相反，电子废弃物也是非常有用的资源1。目前，从电子废弃物中回收贵金属的工艺技术主要分为三大类：火法冶金、湿法冶金和生物技术2。其中生物技术代表着未来技术的发展方向，但要产业化还需时日。而湿法技术尽管化学试剂消耗量大，但比火法冶金技术要优越得多，因而在实际中得应用更普及、更广泛。在湿法工艺中，贵金属得浸取是关键，它直接关系到后续工序的难易和回收成本3、4。本研究期望对国内同行及从事贵金属提取的生产部门有所帮助。一、 仪器和试剂1、 材料：电脑线路板，经人工去掉电子元器件。2、 试剂：盐酸（分析纯），氯酸钠（分析纯），双氧水（分析纯）3、 仪器、设备：破碎机、磁力搅拌器、FA/JA电子天平、各种规格烧杯二、实验部分（一）、盐酸加双氧水浸取废PCB中金的实验研究由于在酸性环境下，双氧水具有很强的氧化性，能与金发生氧化还原反应。所以，本实验采用盐酸加双氧水酸浸PCB中的金，生成三价金离子。 8HCl+2Au+H2O2=2HAuCl4+2H2O+2H2 （11）1.1、盐酸浓度对金浸取率的影响取5克碎料，加入10毫升30%的双氧水，再加入30毫升不同浓度的盐酸，放在磁力搅拌上，搅拌2小时后，过滤。测定滤液中含金量。结果见表21。可见，当酸浓度增大时，金的浸取率随之增大。当盐酸浓度达到6mol/l时，金浸取率为43.77%。酸度再增加时。浸取率没有明显的增加，因此本实验以后采用的盐酸浓度为6mol/l。表1 盐酸浓度对金的浸出率的影响盐酸浓度（mol/l）浸出金的质量（mg）第一级浸出金的质量（mg）第二级总浸出金的质量（mg）浸出率（%）1.000.6160.6081.2245.082.002.3832.1774.56018.934.007.6630.1687.83132.515.009.0310.2209.25138.406.0010.2800.26410.54443.777.0010.3930.26710.66044.251.2、双氧水用量对金浸取率的影响各取5克碎料放入不同的烧杯中，加入 6mol/l的盐酸，在依次加入1ml、2ml、5ml、10ml、15ml和20ml的双氧水，保持固液比为1:8，放在搅拌器上搅拌2小时后过滤，测定滤液中的含金量。得出双氧水不同用量时金的浸取率。结果见表12，可见，当双氧水加到10ml时，浸的浸曲率达到43.77%。再增加双氧水用量时，金的浸取率增长平缓，而且成本增加，使反应的效益下降。因此，本实验以后都将采用的双氧水用量为10ml。表12 双氧水用量对金浸取率的影响双氧水用量（ml）浸出金的质量（mg）第一级浸出金的质量（mg）第二级总浸出金的质量（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、固液比对金的浸取液的影响各取5克碎料放入不同的烧杯中，按比例分别加入30%的双氧水和6MOL/L的盐酸，是液体的体积分别为20ml，30ml，40ml，50ml，放在搅拌器上搅拌2小时后过滤，测定滤液中的金的含量。得出不同固液比时金的浸取率，结果见表13。可见，金的浸取率随着固液比的增加而增加，当固液比在1:8时金的浸取率为43.77%。当固液比在增加时，金的浸取率没有太大变化，然而需要的试剂量却要大大增加，成本上升，使反应效益降低。所以，本实验以后采用的固液比为1:8。表13 固液比对金浸取率的影响固液比浸出金的质量（mg）第一级浸出金的质量（mg）第二级总浸出金的质量（mg）浸出率（%）1：41.9810.1642.1458.901：65.9630.2156.17825.651：810.2800.26410.54543.771：1010.4280.26910.69744.40固液比增加时，盐酸和双氧水的量都增加，这样可以浸出更多的金。当固液比增加到一定值时，金的浸取率已到达极限，在增加固液比，对反应效益无益。1.4、浸取时间对金浸取率的影响各取5克碎料放入不同的烧杯中，各加入5ml的30%双氧水，假如35毫升的浓度为6mol/l的盐酸，固液比为1：8，搅拌时间分别为5、15、30、60、120和240分钟。过滤，测定滤液中含金量。得出不同搅拌时间时金的浸取率，结果见表14。可见，随着反应时间的延长,金的浸取率在增加。当反应2小时时浸取率达到43.77%。浸取时间大于2小时后，浸取率趋于平缓，而且成本增加，使反应的效益降低。因此，本实验以后采用的搅拌时间为2小时。表14 浸取时间对金浸取率的影响浸取时间（min）浸出金的质量（mg）第一级浸出金的质量（mg）第二级总浸出金的质量（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增加搅拌时间，可使PCB废料和液体充分接触，提高金的浸取率，但增加到一定值后，金的浸出已到极限，再增加搅拌时间，金的浸出率并不会提高。（二）、盐酸加氯酸钠浸取废PCB中金的实验研究盐酸加双氧水浸废PCB，虽然也能浸出金，但浸取率不高。可能是酸的浓度太高,双氧水一放入就发生自身的氧化还原反应放出氧气变成水（H2O）而失去了氧化性。因此，本实验另外使用氯酸钠来酸浸废PCB。因为氯酸钠也具有很强的氧化性，且遇到高浓度酸不会像双氧水一样发生自身反应而失去氧化性。 2NaClO3+2Au+12HCl=2NaAuCl4+6H2O+3Cl2 (27)2.1、盐酸浓度对浸取率的影响取5克碎料，加入40毫升不同浓度的盐酸，使固液比为1：8，再加入4克固体氯酸钠，放在搅拌器上，搅拌1小时后，过滤，测定滤液中含金量，结果见图21。可见，当盐酸酸度增大时，金的浸取率随之增加。当盐酸浓度达到3mol/l时，浸取率达到91.94%，此后趋于平缓，而且成本增加，使效益降低。所以，本实验以后采用的盐酸浓度为3mol/l。图21 盐酸浓度对金浸取率的影响2.2氯酸钠用量对金浸取率的影响各取5克碎料放入不同的烧杯中，加入浓度为3mol/l的盐酸，再依次加入0.5、1、3、4、5克的氯酸钠，放在搅拌器上，搅拌1小时后过滤，测定滤液中含金量。得出氯酸钠的不同用量时金的浸取率。结果见图2-2，可见，当氯酸钠加到4克时，金的浸取率增加达到91.94%。加到5克时，虽然浸取率可达96.67%，但成本也上升。所以，本实验以后采用的氯酸钠的加入量为4克。图22 氯酸钠的用量对金的浸取率的影响2.3固液比对金浸取率的影响各取5克碎料放入不同烧杯中，加入3mol/l的盐酸，分别加入不同盐酸体积（20ml、30ml、40ml、50ml）后，再各放入4克氯酸钠，放在搅拌器上，搅拌1小时后，过滤，测定滤液中含金量。结果见图23。可见，金的浸取率随着固液比的增加而增加。当固液比在1：8时，金的浸取率已较高为91.94%。固液比再增加，金的浸取率的增加不明显，所以，本实验采用的固液比为1：8。图23 固液比对金的浸取率的影响固液比增加时，盐酸和氯酸钠的量都增加。但当固液比增加到一定值时，金已经几乎完全被浸出。 2.4浸取时间对金浸取率的影响各取5克碎料放入不同的烧杯中，分别加入40毫升浓度为3mol/l的盐酸和4克氯酸钠，固液比为1：8，搅拌时间为5、15、60、120min，过滤，测定滤液中含金量。结果见图2-4。可见，随着反应时间的延长，金的浸取率在增加。当反应1小时浸取率已达到91.94%。因此，本实验以后采用的浸取时间为1小时。图24 浸取时间对金的浸取率的影响增加搅拌时间可以使固液充分接触，提高金的浸取率，但搅拌时间增加到一定值后，金已几乎完全浸出。三、两种酸浸方法比较上面实验分别讨论了盐酸加双氧水，盐酸加氯酸钠浸取金中各个因素对金浸取率的影响。现从两者酸浸废PBC所消耗的原料价钱作一比较。表3-5 两种氧化剂浸废PCB原料单价试剂双氧水（500ml）氯酸钠（500g）盐酸（500ml）单价（元）8.0021.006.00表3-6 盐酸加双氧水、盐酸加氯酸钠酸浸废PCB所消耗的原料价钱浸取剂酸用量氧化剂用量价格共计（元）盐酸加双氧水6mol/l盐酸30ml相当于分析纯的盐酸15ml10ml0.31盐酸加氯酸钠3mol/l盐酸40ml相当于分析纯的盐酸10ml4g0.29通过比较，可以发现，两种酸浸的最佳浸取条件下，盐酸加氯酸钠酸浸废PBC的成本较低，而且其浸取率比盐酸加双氧水的浸取率要高。因此，用盐酸加氯酸钠酸浸金较好。总结1.盐酸加双氧水在浸取废印刷线路板中的金时，所需盐酸浓度较高，且双氧水会发生自身的氧化还原反应，效果不好。其最佳条件为：盐酸浓度6mol/l，双氧水用量10ml，固液比1:8，搅拌时间2小时。2.盐酸加氯酸钠在浸取废印刷线路板中的金时，相对于盐酸加双氧水，盐酸的用量较少，较为经济。其最佳条件为：盐酸浓度3mol/l，氯酸钠用量为4g，固液比1:8，搅拌时间1小时。建议：在实际生产中，对废线路板含金接插件等预先拆解、分类、初步富集后再进行造液，以减少化学试剂的使用和提高后续萃取效率。参考文献1、 武增华、刘金权、王艳兰等，电子垃圾资源化管理对策研究，环境保护，（7）：1417，20032、 朱雯、周全法，废电脑中贵金属二次资源的回收利用，再生期刊，中国再生金属网。3、 H.B.Salisbury,L.J.Duchen