废旧电路板中湿法冶金回收铜并制备超细铜粉的研究

发布时间：2020-10-23 00:22

　　 本课题针对废旧印刷电路板(PCB)回收研究现状开展详细综述,对各种技术的优缺点进行了比较,探究出一种“机械预处理—硫酸铜-盐酸-正丁胺体系浸出—萃取、反萃富集CuSO_4溶液—二步还原法制备超细铜粉”的工艺路线,实现了废旧资源高效、无污染、高附加值回收,课题研究结论主要有:(1)废旧PCB结构构成的复杂性及物化性质的特殊性决定着要有效分离出其中有价物质并予以回收,就必须收先对其进行拆卸及破碎预处理。采用王水-氢氟酸-高氯酸对经机械破碎预处理的粉末进行消解预处理,试验方法的精密度高、重复性再现性好。(2)以硫酸铜-盐酸-正丁胺浸出体系进行PCB中铜的浸出,选择性较好,浸出率较高。最佳浸出条件为:搅拌强度:400~600rpm、CuSO_4浓度:19.5g/L、HCl浓度:1.8mol/L、C4H11N浓度:0.3mol/L、温度:55℃、浸出时间:6h;优化条件下铜的平均浸出效率为97.67%,相对标准偏差为0.41,精密度较好,实现了将PCB中铜由固相转移到液相中,为工艺主线从废旧PCB回收铜并制备超细铜粉奠定了良好的基础。(3)以LK-C2作为萃取剂,对浸出体系中铜进行萃取-硫酸反萃取后,得到了杂质含量少、铜含量高的反萃液,实现了较好的分离效果且稳定性极佳。最佳萃取条件为:pH值为2.0,LK-C2体积分数为15%,相比O/A=1:1,萃取时间为3min,铜萃取率为99.98%;最佳反萃条件为:反萃剂硫酸浓度为2mol/L,相比为2:1,常温下充分震荡5min,最终铜的反萃率达到91.32%,反萃液中铜离子浓度约为39.52g/L;反萃液经蒸发结晶后制得的CuSO_4·5H_2O作为制备超细铜粉原料。(4)利用葡萄糖预还原—抗坏血酸还原的二步还原法制备超细铜粉,得出最佳制备工艺参数为:反应温度为75℃,p H值为14,在搅拌条件下加入浓度为w=0.03的明胶,先用葡萄糖在强碱性条件下预还原60min,然后缓慢加入0.3mol/L抗坏血酸溶液100mL,反应60min后静置24h,分离出上清液后加入3m L磷酸三丁酯浸泡清洗后的超细铜粉做表面改性。制备出平均粒径为500nm、粒度均匀、结晶度高、分散性较好、无团聚现象且抗氧化性较好的超细铜粉。
【学位单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TF811
【部分图文】：

江苏江苏江苏科技大学工学硕士学位论文学硕士学位论文质等的差异进行分选，主要包括物理拆卸、机械破碎、分选等工艺流程，处品还需经过冶炼、填埋或焚烧等后续处理。机械分选[10]是指利用PCB中各组性质（密度、粒度、电导率、磁性、形状等）差异，采用筛分、磁选、风选选[13]、浮选[14, 15]、形状分选[16]等方法使不同组分富集分离的过程。为实现效，破碎后还必须结合集中分选。从废旧PCB中回收铜的工艺最典型的机械法是日本NEC公司独创性研艺首先通过拆解技术去除电路板上的元件，然后再利用破碎、分选等过程达收铜的目的[17]。大体工艺流程是采用特制的破碎设备经两段破碎-旋风分离工艺，首先将废旧PCB破碎成小于1mm左右的粉末，这时铜和基板可以达到经过两级分选后，得到含铜含量约82%的铜粉，铜的回收率超过94%，获得玻璃纤维混合物粒径约为100~300μm，经适当加工处理可用于建筑材料、等的添加剂。其工艺流程如图1.1所示。

废旧PCB经振动磨研磨后过20目筛分，筛分后粉末的浸出过程在1L的平底三口烧瓶中进行，增力电动搅拌器搅拌，烧瓶置于水浴锅中控制恒温，浸出试验过程的装置图如图2.1所示。1.平底三口烧瓶；2搅拌桨；3.搅拌器电机；4.搅拌控制器；5.空气泵；6.温度计；7.恒温水浴锅图 2.1 浸出试验装置图Fig.2.1 Leaching test device分液漏斗中进行萃取、反萃试验，充分震荡，振荡频率控制为200rpm/min。

14最后在三口圆底烧瓶中制备超细铜粉，采用搅拌器搅拌，再利用恒温水浴锅控制反应温度，其试验装置图如图2.2所示。1.圆底三口烧瓶；2.搅拌桨；3.搅拌器电机；4.搅拌控制器；5.恒温水浴槽；6.温度计；图2.2 制备超细铜粉装置图Fig.2.2 Preparation of ultrafine copper powder apparatus2.3 试验方法2.3.1 原材料破碎、分选原材料预处理过程主要涉及的是物理分选，其流程主要包括破碎、分选等。已拆卸电路板冷却后，剪成约1cm×1cm的小块。然后将小块放置于密封式制样粉碎机中进行破碎，目的是使其各组分相互分离，由于PCB中各种组分之间的结合力极小，因此经破碎环节后即可很大限度的解离出金属与非金属单体。经粉碎产生的粉末用规格为国家标准检验筛为20目的过筛进行筛分，筛分出粒径＜20目的废旧PCB粉末作为实验样品，未通过过筛的（即粒径＞20目）的颗粒需再将其放入上述机器中作进一步破碎。2.3.2 浸出试验方法浸出方法采用硫酸铜-盐酸-正丁胺浸出体系，准确称取一定量的无水硫酸铜、粉碎后的电路板粉末、一定浓度的盐酸溶液25mL、一定浓度的正丁胺溶液于锥形瓶中
【参考文献】

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本文编号：2852287