废线路板全组分微波快速消解与贵金属离子液体萃取方法技术

废线路板全组分微波快速消解与贵金属离子液体萃取方法属于湿法冶金领域。基于微波可以穿透浸出介质，直接加热线路板，所以微波辅助浸出可以强化传统浸出过程中的传质、传热，大幅缩短浸出时间，提高浸出效率。在浸出前无需对废线路板进行破碎处理，节省能源的同时保护环境。反应可以控制其升温过程及反应时间，全过程在密闭条件下进行，避免浸出过程中热量的损失，有价浸出浸出率高、选择性强，可实现有价金属的高效浸出。对贵金属浸出液采取咪唑类离子液体进行萃取，其对金选择性强，不存在与镍、铜等离子的共萃现象。通过离子液体萃取贵金属浸出液是一种清洁绿色回收方法，金、镍、铜的整体回收率可达99％以上。

Rapid microwave digestion of all components of waste PCB and extraction of precious metal ionic liquid

【技术实现步骤摘要】
废线路板全组分微波快速消解与贵金属离子液体萃取方法
本专利技术涉及废线路板全组分微波快速消解与贵金属离子液体萃取方法，特别是涉及微波辅助的废线路板贵金属高效分离及离子液体清洁高效萃取方法。
技术介绍
近年来，随着人口的增长，以及经济的快速增长，技术的不断创新，生活水平的提高，电子电器设备寿命的缩短以及消费者态度的改变，需要安全管理的废旧电子废弃物数量显著增加。废弃线路板是电子电器设备的常用组件，也是电子废弃物的核心组件。线路板是由玻璃纤维及环氧树脂构成的绝缘基板，和用于导电通路的铜箔以及在其表面焊接的电子元器件组成。为增加其导电性，通常在触点及特殊位置镀有金、镍等贵金属，形成铜-镍，金-镍合金。由于有害物质的存在，电子废弃物的处理处置是一个世界性的严重问题。废弃线路板中大约含有40％金属、30％的有机树脂和30％陶瓷[1]。其中平均1t线路板中有100-270kg铜，80g-1kg金[2]，具有丰富的资源价值。同时，大量的重金属和苯类有毒有害物质，处理不当会产生二噁英、呋喃等有害物，严重危害环境和人类健康，造成环境危害。因此，研究清洁，高效的废线路板分离回收技术对于降低环境危害、提升资源回收利用率有非常重要的现实意义。目前，对于废线路板回收主要分为火法冶金和湿法冶金技术。其中火法冶金技术主要集中为热解技术。将废线路板经过粉碎送入反应釜中热解，使其中的非金属碳化，对固体产物进行破碎分选，回收金属与非金属(CN109252051A)。专利CN110004299A公开了一种废线路板热解多金属产物综合回收的方法，将废线路板在一定温度下热解得到的多金属加入到熔炼炉中进行熔炼调配得到合金液，再将其雾化后通过酸液进行溶解，将过滤后的酸解渣进行稀贵金属的回收。但由于热解工艺对温度控制较为严格以及热解产物呋喃、二噁英等会环境造成污染，使其在应用中存在一定难度。湿法冶金回收废线路板贵金属方法通常为通过机械破碎将废弃线路板破碎为细小颗粒，物理分选出金属与贵金属，选取强氧化性酸、碱(或强氧化剂)将有价浸出转移至溶液中，过滤后再采用电解等技术得到贵金属(如专利号CN104328281A、CN105755289A)，其工艺主要存在工艺复杂流程长，消耗试剂量大，易产生较多有毒废液。由此可见，无论火法或湿法回收废线路板中有价金属都具有其优点或缺点，针对湿法回收线路板工艺流程长、回收效率低等缺点，近年来有研究通过外场辅助手段强化浸出过程弥补湿法冶金过程中的不足。专利CN109609767A针对贵金属在线路板中存在于表面的特性，开发了一种超声辅助贵金属优先分离技术。
技术实现思路
本专利技术的目的主要解决废线路板全组分微波快速消解与贵金属离子液体萃取问题。基于微波可以穿透浸出介质，直接加热线路板，所以微波辅助浸出可以强化传统浸出过程中的传质、传热，大幅缩短浸出时间，提高浸出效率。在浸出前无需对废线路板进行破碎处理，节省能源的同时保护环境。反应可以控制其升温过程及反应时间，全过程在密闭条件下进行，避免浸出过程中热量的损失，有价浸出浸出率高、选择性强，可实现有价金属的高效浸出。对贵金属浸出液采取咪唑类离子液体进行萃取，其对金选择性强，不存在与镍、铜等离子的共萃现象。作为一种新型的萃取剂，与传统的有机萃取剂相比，其具有不易挥发、燃点高、液程宽、物理化学性能稳定等优点，通过离子液体萃取贵金属浸出液是一种清洁绿色回收方法。实现本专利技术所叙述一种废线路板全组分微波快速消解与贵金属离子液体萃取方法，包括如下步骤：(1)废线路板预处理：将废线路板剪切成小块，每块重量为0.1～0.2g之间，得到待浸出废线路板。(2)废线路板贵金属浸提液配置：烧杯中加入纯水、硫脲、硫酸、过氧化钠，快速搅拌至全部溶解，得到浸提液。浸提液的浓度为：硫脲：1.5～4mol/L、硫酸0.5～2mol/L、过氧化钠1～3mol/L。(3)废线路板微波辅助浸出：将预处理线路板置于消解罐中，同时将浸提液倒入消解罐，设定微波消解仪升温时间1～1.5h，升温温度180～200℃，冷却时间15～30min，冷却至60℃，得到贵金属浸出液和含树脂废渣。(4)过滤后，将含步骤(3)贵金属浸出液置于萃取罐中，按离子液体与贵金属浸出液体积比1:1～1:5加入咪唑离子液体[BMIM][NTF2]，充分搅拌5～15min，使得油液两相充分混合。将得到的混合相离心、分液后得到有机相和萃余液。(5)步骤(4)有机相中按有机相与草酸溶液体积比1:1～1:10加入草酸溶液，草酸溶液浓度1～3mol/L,进行反萃取。充分搅拌5～15min，使得油液两相充分混合。将得到的混合相离心、分液后得到反萃余液及纯净离子液体。有机相离子液体循环至步骤(4)重复萃取。(6)将步骤(5)反萃余液过滤，得到第一尾液及粗金粉。第一尾液进行蒸发结晶回收氯化钠。(7)萃余液贵金属分离：向步骤(4)萃余液中加入氢氧化钠，调节pH值为6.7～7.0，水解沉淀并过滤，得到氢氧化铜沉淀和脱铜液；向脱铜液中加入固体氢氧化钠，调节pH值为9.5～10.0，水解沉淀并过滤，得到氢氧化镍沉淀和第二尾液。(8)第二尾液处理：向步骤(7)尾液2中加入硫酸、硫脲、过氧化钠，使第二尾液中硫酸、硫脲、过氧化钠，使其浓度满足步骤(2)中浸提液浓度标准，多次循环，硫酸盐达到饱和时，第二尾液不再返回浸出过程。微波辅助浸出过程可以控制其升温过程及反应时间，全过程在密闭条件下进行，避免浸出过程中热量的损失，有价浸出浸出率高、选择性强，可实现有价金属的高效浸出。离子液体萃取过程，对金选择性强，不存在与镍、铜等离子的共萃现象。作为一种新型的萃取剂，与传统的有机萃取剂相比，其具有不易挥发、燃点高、液程宽、物理化学性能稳定、萃取能力强等优点。整体回收过程金的回收率高达98.5％以上，镍高达99％以上，铜高达99.5％以上。尾液可循环利用，过程中浸出萃取试剂绿色清洁，无二次污染，对环境友好。附图说明图1表示废线路板全组分微波快速消解与贵金属离子液体萃取技术路线图具体实施方式实例1将废线路板剪切成小块，每块重量为0.1g，得到预处理废线路板；在烧杯中配置贵金属浸提溶液，浓度为硫脲：1.5mol/L、硫酸1.5mol/L、过氧化钠2mol/L；将预处理线路板置于消解罐中，同时将浸提液倒入消解罐，设定微波消解仪升温至185℃，时间1h，保温时间20min，冷却时间15min，冷却至60℃，待冷却结束，过滤，得到贵金属浸出液和含树脂废渣；将贵金属浸出液置于萃取罐中，按离子液体与贵金属浸出液体积比1:1加入咪唑离子液体[BMIM][NTF2]，充分搅拌5min，使油液两相充分混合，得到油液混合相。向有机相中按有机相与草酸溶液体积比1:2加入草酸溶液，草酸溶液浓度1.5mol/L,充分搅拌10min，使得油液两相充分混合，反萃取得到纯净有机相和反萃余液。将反萃余液过滤，得到第一尾液及粗金粉；第一尾液进行蒸发结晶回收氯化钠。向萃余液中加入氢氧化钠，调节pH值为6.7，水解沉淀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废线路板全组分微波快速消解与贵金属离子液体萃取方法，其特征在于以下步骤：/n(1)废线路板预处理：将废线路板剪切成小块，得到待浸出废线路板；/n(2)废线路板贵金属浸提液配置：烧杯中加入纯水、硫脲、硫酸、过氧化钠，搅拌至全部溶解，得到浸提液；浸提液的浓度为：硫脲：1.5～4mol/L、硫酸0.5～2mol/L、过氧化钠1～3mol/L；/n(3)废线路板微波辅助浸出：将预处理线路板置于消解罐中，同时将浸提液倒入消解罐，设定微波消解仪升温时间1～1.5h，升温至180～200℃，保温时间20min，冷却时间15～30min，冷却至60℃，得到贵金属浸出液和含树脂废渣；/n(4)过滤后，将步骤(3)贵金属浸出液置于萃取罐中，按离子液体与贵金属浸出液体积比1:1～1:5加入咪唑离子液体[BMIM][NTF2]，充分搅拌5～15min，使得油液两相充分混合；将得到的混合相离心、分液后得到有机相和萃余液；/n(5)步骤(4)有机相中按有机相与草酸溶液体积比1:1～1:10加入草酸溶液，草酸溶液浓度1～3mol/L,进行反萃取；充分搅拌5～15min，使得油液两相充分混合；将得到的混合相离心、分液后得到反萃余液及纯净离子液体；/n(6)将步骤(5)反萃余液过滤，得到第一尾液及粗金粉；/n(7)萃余液贵金属分离：向步骤(4)萃余液中加入氢氧化钠，调节pH值为6.7～7.0，水解沉淀并过滤，得到氢氧化铜沉淀和脱铜液；向脱铜液中加入固体氢氧化钠，调节pH值为9.5～10.0，水解沉淀并过滤，得到氢氧化镍沉淀和第二尾液。/n...

【技术特征摘要】
1.一种废线路板全组分微波快速消解与贵金属离子液体萃取方法，其特征在于以下步骤：
(1)废线路板预处理：将废线路板剪切成小块，得到待浸出废线路板；
(2)废线路板贵金属浸提液配置：烧杯中加入纯水、硫脲、硫酸、过氧化钠，搅拌至全部溶解，得到浸提液；浸提液的浓度为：硫脲：1.5～4mol/L、硫酸0.5～2mol/L、过氧化钠1～3mol/L；
(3)废线路板微波辅助浸出：将预处理线路板置于消解罐中，同时将浸提液倒入消解罐，设定微波消解仪升温时间1～1.5h，升温至180～200℃，保温时间20min，冷却时间15～30min，冷却至60℃，得到贵金属浸出液和含树脂废渣；
(4)过滤后，将步骤(3)贵金属浸出液置于萃取罐中，按离子液体与贵金属浸出液体积比1:1～1:5加入咪唑离子液体[BMIM][NTF2]，充分搅拌5～15min，使得油液两相充分混合；将得到的混合相离心、分液后得到有机相和萃余液；
(5)步骤(4)有机相中按有机相与草酸溶液体积比1:1～1:10加入草酸溶液，草酸溶液浓度1～3mol/L,进行反萃取；充分搅拌5～15min，使得...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉锋，焉杰文，李彬，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11