一种利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法。包括以下步骤：将废弃线路基板破碎、分选出铜粉后，将剩余的基板粉碎后，酸洗，烘干；在惰性气体保护下，于200～900℃热解0.1～3 h，再冷却至室温，得到热解产物；将上述热解产物放入石墨炉中，在惰性气体保护下，于1000～2000℃进行碳热还原0.1～10 h，冷却、研磨，得到碳热还原产物；对上述碳热还原产物进行酸洗后，水洗至中性，烘干、研磨，即可得到碳化硅粉体材料。本发明专利技术以废弃线路基板作原料，提供了一个经济有效的SiC粉体合成路径，也可在一定程度上减少其对环境的污染。该方法操作简单，反应条件易控，可应用于机械、航空和环保等领域。

Method for preparing silicon carbide powder material by using waste circuit substrate

The invention provides a method for preparing silicon carbide powder material by using waste circuit substrate. The process includes the following steps: crushing and separating the waste circuit board, crushing the remaining substrate, pickling and drying; pyrolysis 0.1-3 h at 200-900 C under the protection of inert gas, then cooling to room temperature to obtain pyrolysis products; putting the pyrolysis products into graphite furnace, under the protection of inert gas, 1000. Carbothermic reduction products were obtained by carbothermic reduction of 0.1-10 h at the temperature of 2000, cooling and grinding. After pickling the carbothermic reduction products, washing them to neutral, drying and grinding, silica carbide powder materials were obtained. The invention uses waste circuit board as raw material, provides an economical and effective synthesis route of SiC powder, and can reduce its pollution to the environment to a certain extent. The method is simple to operate, easy to control reaction conditions, and can be applied to mechanical, aviation and environmental protection fields.

【技术实现步骤摘要】
一种利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法
本专利技术属于固体废弃物资源化和碳化硅制备
更具体地，涉及一种利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法。
技术介绍
伴随电子科技的发展和电子产品的普及，电子垃圾数量急剧增加，预计2018年全球电子垃圾的产生量为5000万吨，且将保持每年约200万吨的高速增长。废弃线路板（PCB，printedcircuitboard）是电子垃圾的核心部件，约占电子垃圾的3%。将电子元器件剥离后的废弃线路板称为废弃线路基板，主要含有玻璃纤维、树脂和铜粉，还含有少量的金属或者金属氧化物。废弃线路基板不加以处理会污染环境、威胁人类健康和社会稳定发展。因此，如何对急剧增加的废弃线路基板进行有效、无害化、甚至资源化处理成为全球面临的共同课题。目前废弃线路基板资源化利用方法有：回收线路基板中铜粉和贵金属；热解线路基板制备炭吸附剂。碳化硅（SiC）具有强度高、抗氧化、耐腐蚀、导热性好、热膨胀系数低、以及半导体性质，可应用在机械、电子、化工、能源、航空航天及环保等众多领域。此外，低尺度SiC还具有储氢、光催化、和吸收雷达波等性质，在储能、光催化、隐身材料等领域也具有非常广阔的应用前景。因此，以废弃线路基板为起始原料，通过碳热还原制备碳化硅粉体材料，从而实现废弃线路基板的资源化利用，变废为宝，对环境保护及碳化硅材料技术的发展具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法。本专利技术利用废弃线路基板作原料，提供了一个经济有效的SiC粉体合成路径，也可在一定程度上减少其对环境的污染，解决了废弃线路基板这种固废物的环境和再资源化难题。本专利技术的目的在于，提供一种利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法。本专利技术的另一个目的在于，提供由上述制备方法所制得的高附加值的碳化硅粉体材料。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：本专利技术涉及了一种利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法，包括以下步骤：S1.废弃线路基板破碎、分选出铜粉后，将剩余的基板粉碎后，酸洗，烘干；S2.在惰性气体保护下，于200～900℃热解0.1～3h，再冷却至室温，得到热解产物；S3.将上述热解产物放入石墨炉中，在惰性气体保护下，于1000～2000℃进行碳热还原0.1～10h，冷却、研磨，得到碳热还原产物；S4.对上述碳热还原产物进行酸洗后，水洗至中性，烘干、研磨，即可得到碳化硅粉体材料。为实现废弃线路基板的资源化利用并获得高附加值的碳化硅粉体材料，本专利技术提供了一种以废弃线路基板为原料的简单的碳热还原制备方法，以获得高附加值的碳化硅粉体材料。废弃线路基板由板和铜印刷线路组成，所述的“将剩余的基板粉碎”是指将分离出铜粉后的废弃线路基板。优选地，步骤S1中，所述酸洗的方法为：使用摩尔浓度为0.1～6mol/L的硫酸溶液、硝酸溶液或盐酸溶液进行酸洗，以去除线路基板中的金属氧化物。更优选地，步骤S1中，所述酸洗的方法为：使用1～3mol/L的硝酸溶液进行酸洗。如果热解温度过高，会造成碳损失和能源浪费；热解温度过低，则会生成过多焦状物。如果热解时间过长，会造成能源浪费；热解时间过短，则会热解不完全。优选地，步骤S2中，所述热解的温度为500～700℃，热解的时间为0.5～1h。优选地，步骤S3中，将所述热解产物先与催化剂混合均匀后，再放入石墨炉中，可以降低碳化硅的形成温度并提高其产率。优选地，步骤S3中，所述热解产物与催化剂按质量比10～100：0.01～1000混合。更优选地，步骤S3中，所述热解产物与催化剂按质量比90～100：0.01～300混合。优选地，步骤S3中，所述催化剂为活性炭、多孔氧化铝或多孔氧化铈中的一种或几种。更优选地，步骤S3中，所述催化剂为活性炭。优选地，步骤S3中，所述碳热还原的温度为1500～1900℃，碳热还原的时间为0.5～2h。优选地，步骤S4中，所述酸洗的方法为：使用摩尔浓度为0.1～6mol/L的硫酸溶液、硝酸溶液、盐酸溶液或柠檬酸溶液进行酸洗。更优选地，步骤S4中，所述酸洗的方法为：使用摩尔浓度为0.5～3mol/L的盐酸溶液进行酸洗。优选地，步骤S1中，所述烘干的条件为：70～90℃，10～14h；步骤S4中，所述烘干的条件为：80℃，12h。优选地，所述的惰性气体为氮气。具体地在应用时，步骤S1中，先用破碎机将废弃线路基板进行破碎，使各种金属、非金属材料得以完全解离；对破碎后的破碎废弃线路基板按本领域常规方法分选出铜粉后，再进行酸洗和烘干。本专利技术中涉及到的冷却和研磨操作，均是按本领域的常规方法进行，本领域技术人员可以根据实际需要，对冷却方法、冷却温度、冷却时间、研磨时间等参数进行调整。本专利技术还涉及了一种由上述的方法制备得到的碳化硅粉体材料。本专利技术制得的碳化硅粉体材料，纯度为95%以上，其无规则形状的粉体材料，粒径为50～5000nm，可以用作光催化材料或者磨料等。该碳化硅粉体材料硬度高、耐腐蚀性和耐磨性好，可用于机械、航空和冶金等领域，制作成砂轮、切削磨具、高级轴承、机械密封材料和风机叶片等；其耐火度高，可用于制作冶金耐火砖和冶金炉衬；还具有优异的高温稳定性、热导性和绝缘性，可用于制备高温热交换器、大规模集成电路和高温喷嘴，以及避雷器的阀体、隐身吸波材料和远红外线发生器等。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用废弃线路基板为起始原料，充分利用线路板中的树脂有机碳和剥离纤维，通过简单的碳热还原制备得到高附加值的碳化硅，可应用于机械、航空和环保等多个领域，并且有效地解决了废弃线路基板处理处置问题，实现了废弃线路基板的资源化利用，变废为宝。该方法工艺过程简单、工艺条件容易控制。附图说明图1为实施例1～3所得到的碳化硅粉体材料的XRD图。具体实施方式以下结合具体实施例来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。实施例1一种利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法（1）将废弃线路基板破碎、分选出铜粉后，将剩余的基板粉碎后，使用摩尔浓度为3mol/L的硝酸溶液进行酸洗，以去除线路基板中的金属氧化物，烘干；（2）在氮气保护下，于700℃的热解温度下热解0.5h，冷却至室温，得到热解产物；（3）将上述热解产物放入石墨炉中，在氮气保护下，于1700℃的温度下进行碳热还原1h，冷却、研磨，得到碳热还原产物；（4）对上述碳热还原产物使用摩尔浓度为3mol/L的盐酸溶液进行酸洗，酸洗后用水洗至中性，烘干、研磨后，即可得到高纯度的碳化硅粉体材料。实施例2一种利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法（1）将废弃线路基板破碎、分选出铜粉后，将剩余的基板粉碎后，使用摩尔浓度为2mol/L的盐酸溶液进行酸洗，以去除线路基板中的金属氧化物，烘干；（2）在氮气保护下，于700℃的热解温度下热解1h，冷却至室温，得到热解产物；（3）将上述热解产物与催化剂活性炭按照100：50的质量比混合均匀后，放入石墨炉中，在氮气保护下，于1700℃的温度下进行碳热还原1h，冷却、研磨，得到碳热还原产物；（4）对上述碳热还原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1. 废弃线路基板破碎、分选出铜粉后，将剩余的基板粉碎后，酸洗，烘干；S2. 在惰性气体保护下，于200～900℃热解0.1～3 h，再冷却至室温，得到热解产物；S3. 将上述热解产物放入石墨炉中，在惰性气体保护下，于1000～2000℃进行碳热还原0.1～10 h，冷却、研磨，得到碳热还原产物；S4. 对上述碳热还原产物进行酸洗后，水洗至中性，烘干、研磨，即可得到碳化硅粉体材料。

【技术特征摘要】
1.一种利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.废弃线路基板破碎、分选出铜粉后，将剩余的基板粉碎后，酸洗，烘干；S2.在惰性气体保护下，于200～900℃热解0.1～3h，再冷却至室温，得到热解产物；S3.将上述热解产物放入石墨炉中，在惰性气体保护下，于1000～2000℃进行碳热还原0.1～10h，冷却、研磨，得到碳热还原产物；S4.对上述碳热还原产物进行酸洗后，水洗至中性，烘干、研磨，即可得到碳化硅粉体材料。2.根据权利要求1所述的利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法，其特征在于，步骤S1中，所述酸洗的方法为：使用摩尔浓度为0.1～6mol/L的硫酸溶液、硝酸溶液或盐酸溶液进行酸洗。3.根据权利要求1所述的利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法，其特征在于，步骤S2中，所述热解的温度为500～700℃，热解的时间为0.5～1h。4.根据权利要求1所述的利用废弃线路基板制备碳化硅粉体材料的方法，其特征在于，步骤S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊亚，田双红，黎外青，仇荣亮，阮菊俊，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44