廢線路板稀貴金屬含量分析及提取技術(shù)研究

池莉

（中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100142）

1 引言

我國(guó)已進(jìn)入廢棄電器電子產(chǎn)品的報(bào)廢高峰期，將產(chǎn)生大量的廢線路板，其含有銅、鐵、鋁、鉛、鉻、鎘、金、銀、鈀、鉑等金屬，具有很高的利用價(jià)值。本文將重點(diǎn)分析不同功能線路板的稀貴金屬含量和提取工藝，以期實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用［1］。

2 不同功能廢線路板稀貴金屬含量分析

不同功能廢線路板的稀貴金屬含量不同。劉勇等［2］進(jìn)行了5 類廢棄線路板中所含金屬元素分析，見(jiàn)表1。從資源回收價(jià)值來(lái)看，手機(jī)板中貴金屬金、銀、鈀、鉑的含量均為最高，回收價(jià)值也最高，其次是電腦主板、音響板、交換機(jī)板。劉旸等［3］分析了廢電路板的組成及各成分的潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值，得出手機(jī)電路板中最具有回收價(jià)值的是金，其金含量是普通金精礦的4 倍以上。

表1 廢棄線路板中所含主要稀貴金屬元素

葉一等［4］研究廢棄線路板機(jī)械破碎分離產(chǎn)物中貴金屬分布特征，得出金和銀超過(guò)60%分布在破碎后的金屬小顆粒中，而鈀在金屬大顆粒與小顆粒中基本平均分配。

李洋等［5］分析了不同功能帶元器件的線路板，得出硬盤線路板金屬的潛在價(jià)值最高，其次是工業(yè)控制器，而電腦和手機(jī)線路板金屬的潛在價(jià)值僅僅是前2 種的35%左右。

3 廢線路板提金技術(shù)研究

當(dāng)前廢線路板提金技術(shù)主要為化學(xué)法，分為全部浸出工藝和選擇性浸出工藝，其他方法如生物法尚處于研究階段。

3.1 化學(xué)法

3.1.1 全部浸出工藝

全部浸出主要是硝酸王水工藝，利用強(qiáng)氧化性的酸（主要是王水）將廢棄線路板中所含的金屬全部氧化為離子進(jìn)入溶液中，并采用置換或電解的工藝將貴金屬提取出來(lái)［6］。顧衛(wèi)星等［7］研究得出在鹽酸濃度3 mol/L，氯酸鈉用量4 g，固液比1∶8，攪拌時(shí)間1 h 的條件下，可使金最大化地浸出。劉韻等［8］研究不同氯化浸金體系浸金效果，發(fā)現(xiàn)硝酸—鹽酸體系比鹽酸—氯酸鹽（或次氯酸鹽）體系金的浸提率更高，提高HNO3的用量對(duì)金的浸提率有一定的影響。

3.1.2 選擇性浸出工藝

由于氰化物的毒性，當(dāng)前以氰化物為浸出劑對(duì)金、銀等貴金屬進(jìn)行選擇性浸出的方法受到嚴(yán)格限制，為此提出了硫脲浸金和硫代硫酸鹽浸金方法。

3.1.2.1 硫脲浸金

硫脲為有機(jī)絡(luò)合物，在酸性液中與許多金屬陽(yáng)離子形成絡(luò)陽(yáng)離子，但穩(wěn)定性差，因此硫脲溶金具有很好的選擇性。白建峰等［9］采用硝酸氧化預(yù)處理—酸性硫脲浸金法浸出廢舊手機(jī)線路板中的金，當(dāng)Fe2（SO4）3加入量為0.3%，硫脲濃度為12 g/L，溶液pH 為1.5，30 ℃磁力攪拌反應(yīng)2 h，金浸出率達(dá)到88.54%，浸出最為合適。吳駿等［10］提出廢棄電路板硫脲浸金—鋅粉置換的工藝。劉有才等［11］提出相比酸性硫脲浸金，堿性硫脲浸金具有溶金選擇性好、溶液的再生及凈化工序相對(duì)容易等優(yōu)點(diǎn)。

3.1.2.2 硫代硫酸鹽浸金

朱喆等［12］提出當(dāng)固液比1∶5，浸取溫度60 ℃，反應(yīng)時(shí)間2 h，硫代硫酸鹽濃度0.4 mol/L，二價(jià)銅離子濃度0.04 mol/L，氨濃度0.45 mol/L，pH 為9.5，添加0.2%的SO32-，空氣進(jìn)氣速率1 L/min，硫代硫酸鹽從廢棄線路板中浸取金的條件最合適。但由于硫代硫酸鹽的消耗量高，而且從浸出液中回收金較為困難，限制了該方法的工業(yè)化應(yīng)用。

3.2 生物法

生物法是當(dāng)前最為環(huán)保的方法，其通過(guò)微生物的生理吸附、積累和浸出作用將稀貴金屬以離子形式溶解出來(lái)［13］，但該項(xiàng)技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

4 廢線路板中稀貴金屬的提取工藝

結(jié)合廢線路板提金技術(shù)，當(dāng)前成熟的、可進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用的廢線路板中稀貴金屬的提取工藝有物理法、化學(xué)法、火法冶煉，而生物法和熱解法都尚處于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中。

4.1 物理法

當(dāng)前物理處理方法主要有3 種組合工藝，即“濕法破碎+水力搖床分選”“干法破碎+干法分選”“干法破碎+干濕混合分選”［14］。其優(yōu)點(diǎn)是環(huán)境污染小、投資少，但對(duì)貴金屬的分離效果差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)最大化回收。小規(guī)模企業(yè)對(duì)其應(yīng)用較多，我國(guó)相配套的設(shè)備技術(shù)業(yè)已成熟。

4.2 化學(xué)法

化學(xué)法是利用王水、硫脲浸金和硫代硫酸鹽等浸出劑將稀貴金屬提取出來(lái)，并應(yīng)用置換、萃取、電解等方法將金屬分離出來(lái)。其工藝流程如圖1 所示［15］。

圖1 化學(xué)法提取稀貴金屬的工藝流程

4.3 火法冶煉

火法冶煉是提取金屬的傳統(tǒng)方法。比利時(shí)Umicore 公司利用銅熔煉的方法處理電子廢棄物，經(jīng)預(yù)處理的廢線路板進(jìn)入熔煉爐熔煉后，產(chǎn)生的氣體送硫酸廠處理，得到的粗銅經(jīng)電解精煉、陽(yáng)極泥回收后得到銅等稀貴金屬。爐渣送鉛鼓風(fēng)爐回收貴金屬和稀有金屬等以及其他金屬［16］。

火法冶煉的優(yōu)點(diǎn)是可以處理所有形式的電子廢棄物，缺點(diǎn)是焚燒過(guò)程中會(huì)有大量的廢氣、廢渣產(chǎn)生，尤其是可能產(chǎn)生二英等有毒廢氣。為此該方法對(duì)焚燒爐要求較高，一般來(lái)說(shuō)，火法冶煉的投資高，尤其是設(shè)備投資和環(huán)保投資，國(guó)內(nèi)僅有大型冶煉企業(yè)或環(huán)保企業(yè)會(huì)采用該種方法，能夠保證充足的原料來(lái)源實(shí)現(xiàn)焚燒爐的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 結(jié)論

廢線路板中含有多種稀貴金屬，廢手機(jī)線路板的金含量最高，其回收價(jià)值也相應(yīng)最高。當(dāng)前針對(duì)廢線路板稀貴金屬的提取成熟的工藝有物理法、化學(xué)法和火法冶煉，但物理法對(duì)金屬的分離度較低，無(wú)法高效回收資源；化學(xué)法金屬分離程度相對(duì)較高，但過(guò)程較為繁瑣，且需要大量有機(jī)、酸堿試劑，后續(xù)廢水處理困難；火法冶煉屬于傳統(tǒng)方法，投資較高，焚燒過(guò)程中有大量廢渣、廢氣產(chǎn)生，尤其可能產(chǎn)生二英等有毒氣體，為此當(dāng)前針對(duì)廢線路板提取稀貴金屬既環(huán)保又高效的工藝方法還需要探索。