一种湿法冶金分离提取废旧印刷线路板中金属全组分的方法技术

本发明专利技术公开了一种湿法冶金分离提取废旧印刷线路板中金属全组分的方法。该方法具体采用以下步骤完成：（1）获得含电子元件的印刷线路板粉末；（2）采用稀硫酸和硫酸铜双组分混合溶液分离金属富集体中的活泼金属，固液分离后液相用于回收这类活泼金属，固体部分进一步提取贵重金属；（3）将步骤（2）所得固体部分加入到接种菌种的培养体系中，进行微生物浸出铜；（4）固液分离后，回收液相中的Cu，固体残渣进一步提取贵金属（Au、Ag）。本发明专利技术避免了重金属离子对菌种活性及生物浸出效率的抑制，使微生物反应能持续高效进行，从而缩短整个工艺流程，节约成本，提高微生物浸出效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于湿法冶金
，涉及一种从废旧印刷线路板中的回收有价金属的方法，特别涉及一种结合微生物法和化学法分级分离提取废旧手机线路板中金属全组分的方法。
技术介绍
随着信息通讯科技的快速发展，电子电器产品的更新换代周期缩短，每年有大量的废旧手机被淘汰。调查显示我国50%左右的消费者平均15个月更换一部新手机，有30%的用户平均12个月更换一部手机，更有部分用户每6个月就需要更换一部手机。据工信部统计数据，目前我国共有手机用户超过12.4亿户，每年至少有1.5亿部手机被淘汰。废旧手机主要包括机身、电池、主板三大部分组分。就废旧手机个体本身而言，一般不会对人体健康造成威胁。但废弃手机中含有Be、Cd、Ni、As、Ag、Pb、Ba、Co、Pd、Al、Fe、Zn、Mn、Sn、Cu等有色金属，还含有溴代阻燃剂多溴联苯及多溴联苯醚。若废旧手机处理处置不当，不仅会给人类健康和生态环境带来严重威胁，同时造成资源的大量浪费。印刷线路板中含有多种具有回收价值的金属，是优质的“城市矿产”资源。这些可回收利用的金属简单分为两大类，即普通金属主要有Cu、Fe、Al、Mn、Zn、Sn、Ni等，贵金属主要包括Ag、Au、Pa。目前已有较多研发机构或企业对废旧手机线路板中金属进行资源化回收利用，主要采用的方法包括火法冶金、物理机械法、湿法冶金。火法冶金具有设备投资大、大气污染严重、尾气处理成本高的缺点；物理机械法只能获得金属富集体，并且要求线路板中金属解离到一定程度才能有效分离。湿法冶金的研究较多，多数是用不同的化学试剂将样品中的金属成分溶解到溶液中以达到分离的目的。对于印刷线路板中金属种类多，含量差异大的特点，导致大部分湿法冶金工艺复杂，同时有废酸废水废气产生。现在也有采用生物冶金技术进行线路板中金属回收的研究，一方面其侧重于铜的回收，造成印刷线路板中其他有价金属资源的浪费；另一方面，其生物浸出时，微生物浸出活性较低。刘清[1]等研究了重金属离子对A.f菌活性的影响，并逐一阐述了Fe2+、Mg2+、Cu2+、Ni2+等重金属离子对氧化亚铁硫杆菌活性的影响及影响机理。其认为，生物浸出过程对A.f菌活性起一定抑制作用的重金属离子，包括Cu2+、Ni2+和Co2+等；对A.f菌可能有毒害作用的重金属离子，包括Cr6+和Pb等。后者相对于A.f菌在亚铁氧化过程中的金属离子相互竞争性抑制来说，其机理可能更为复杂。Fe2+和Mg2+等营养离子已在培养基成份对菌种活性的影响更多的是促进作用。李东明[2]等通过对污泥中Cu、Zn、Ni和Cr四种金属进行了浸出研究，认为重金属离子抑制了菌种活性。以上样品中的金属若不采用分步回收，即影响后续生物浸出的效率，同时增加了微生物浸出液中金属的分离难度。此外，碘化法提金是一种非氰化法提金方法，由于其具有仅次于氰化法的稳定性，同时比氰化法、硫脲法、硫代硫酸盐法具有更快的浸出速度，因此自首次被提出之后，国内外学者对碘化法提金进行了广泛的研究。李绍英[3]等研究了碘化法的浸金理论，从动力学角度探讨了金精矿碘化浸金过程的反应级数与表观活化能；王治科[4]等从热力学角度推导了碘化法浸金过程的热力学判据，得出该反应在热力学上能够自发性进行的结论，并提出降低浸出液中金的浓度、增加碘与碘化物的浓度有利于浸金；徐渠[5]等考察了多因素对浸金的影响，得出碘的质量分数为1-1.2%、碘与碘化钾摩尔比为1:8-1:10、固液比1:10、pH控制在中性、常温下浸出4h，金的浸出率能达到95%以上。虽然碘化浸金研究较多，但大多数集中在研究矿石提金方面，未曾见到针对废旧手机线路板这类特殊含金物料进行系统研究。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种工艺简单的湿法冶金分离提取废旧印刷线路板中金属全组分的方法。本专利技术方法特别适合金属含量高、金属种类多的印刷线路板的资源化处理。本专利技术中，主要是结合微生物法和化学法分步骤提取全组分金属。其首先采用硫酸/硫酸铜双组分体系将样品中的活泼金属Fe、Al、Mn、Zn、Sn、Ni等转移到溶液中，解决现有生物冶金技术存在的高金属离子强度对菌种生长和生物浸出效率抑制的问题；同时由于置换反应，硫酸铜中的铜沉淀到固体残渣中，可实现循环利用的效率。硫酸的主要目的在于将样品中表面被钝化或以合金形式存在的金属材料溶解，便于硫酸铜溶液持续与活泼金属发生化学反应。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。本专利技术提供的一种湿法冶金分离提取废旧印刷线路板中金属全组分的方法，其包括以下步骤：（1）废旧印刷线路板拆解、破碎，静电分选后得金属富集体粉末；（2）将金属富集粉末加入到硫酸和硫酸铜的双组分混合溶液中，在20-50℃温度下反应0.3-2h，反应结束后，过滤，得到滤液和滤渣；其中滤液为包含Sn、Zn、Mn、Al、Fe、Ni在内的多种金属的离子溶液；其中：通过硫酸控制溶液pH值为2-4，硫酸铜质量分数为5-15%，双组分混合溶液与金属富集体粉末的液固体积质量比为50:1-5:1mL/g；（3）从滤液中回收包括Fe、Al、Sn、Mn、Zn、Pb和Ni在内的活泼金属；（4）采用微生物浸出法从滤渣中提取铜；其采用的微生物为嗜酸性微生物，培养基为9k培养基，浸出温度20-40℃、浸出体系pH为1.5-3、固液比为1：20-1：200，浸出时间为3-7d；（5）微生物浸出反应结束后，过滤分离微生物浸出液和浸出残渣；用氨水溶液调节微生物浸出液的pH值，分步沉淀得到Fe（OH）3、Cu（OH）2；（6）浸出残渣先采用硝酸除银，再接着通过碘化法提金。本专利技术中，步骤（1）中，废旧印刷线路板为包括废旧手机的印刷线路板、废旧电脑和电视机在内的电子产品的印刷线路板。本专利技术中，步骤（1）中，废旧手机线路板含电子元器件整板不需拆解，直接破碎，其破碎粒度＜2mm。本专利技术中，步骤（4）中的采用的嗜酸性微生物为嗜酸氧化亚铁硫杆菌。本专利技术中，步骤（4）中，培养基的具体成分为:FeSO47.H2O44g，KCl0.1g，(NH4)2SO43g，K2HPO40.5g，Ca（NO3）20.01g，MgSO47.H2O0.5g，去离子水1000mL，用稀硫酸调pH为2.0。培养基使用前进行灭菌，灭菌的具体方法为：FeSO4溶液单独采用紫外法灭菌，而无机盐溶液采用高压蒸汽在100kpa和121℃条件下灭菌15min。自然冷却后在无菌操作室进行接种分装。本专利技术中，步骤（5）中，微生物浸出液用28%-35%的氨水调节溶液的pH值，pH为2.3-4.1时沉淀Fe（OH）3，过滤得Fe（OH）3；pH为4.7-7.0时淀淀为Cu（OH）2，干燥后获得Cu（OH）2；滤液返回到微生物浸出体系中继续利用。本专利技术中，步骤（6）中，碘化法提金的工艺条件为：碘的质量分数为0.6-1.2%、碘与碘化钾摩尔比为1:6-1:15、双氧水体积用量为0.1-2%、固液质量体积比为1:5-1:20g/mL，在pH为6-8的水浴28℃的条件下振荡反应4h。本专利技术的有益效果在于：...

【技术保护点】
一种湿法冶金分离提取废旧印刷线路板中金属全组分的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）废旧印刷线路板拆解、破碎，静电分选后得金属富集体粉末；（2）将金属富集粉末加入到硫酸和硫酸铜的双组分混合溶液中，在20‑50℃温度下反应0.3‑2h，反应结束后，过滤，得到滤液和滤渣；其中滤液为包含Sn、Zn、Mn、Al、Fe、Ni在内的多种金属的离子溶液；其中，通过硫酸控制溶液pH值为2‑4，硫酸铜质量分数为5‑15%，双组分混合溶液与金属富集体粉末的液固体积质量比为50:1‑5:1 ml/g；（3）从滤液中回收包括Fe、Al、Sn、Mn、Zn、Pb和Ni在内的活泼金属；（4）采用微生物浸出法从滤渣中提取铜；其采用的微生物为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌，培养基为9k培养基，浸出温度20‑40℃、浸出体系pH为1.5‑3、固液比为1：20‑1：200，浸出时间为3‑7d；（5）微生物浸出反应结束后，过滤分离微生物浸出液和浸出残渣；用氨水溶液调节微生物浸出液的pH值，分步沉淀得到Fe（OH）3、Cu（OH）2；（6）浸出残渣先采用硝酸除银，再接着通过碘化法提金。

【技术特征摘要】
1.一种湿法冶金分离提取废旧印刷线路板中金属全组分的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）废旧印刷线路板拆解、破碎，静电分选后得金属富集体粉末；
（2）将金属富集粉末加入到硫酸和硫酸铜的双组分混合溶液中，在20-50℃温度下反应0.3-2h，反应结束后，过滤，得到滤液和滤渣；其中滤液为包含Sn、Zn、Mn、Al、Fe、Ni在内的多种金属的离子溶液；其中，通过硫酸控制溶液pH值为2-4，硫酸铜质量分数为5-15%，双组分混合溶液与金属富集体粉末的液固体积质量比为50:1-5:1ml/g；
（3）从滤液中回收包括Fe、Al、Sn、Mn、Zn、Pb和Ni在内的活泼金属；
（4）采用微生物浸出法从滤渣中提取铜；其采用的微生物为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌，培养基为9k培养基，浸出温度20-40℃、浸出体系pH为1.5-3、固液比为1：20-1：200，浸出时间为3-7d；
（5）微生物浸出反应结束后，过滤分离微生物浸出液和浸出残渣；用氨水溶液调节微生物浸出液的pH值，分步沉淀得到Fe（OH）3、Cu（OH...

【专利技术属性】
技术研发人员：白静，罗新云，邓明强，
申请(专利权)人：森蓝环保上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31