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【原】废旧电路板热预处理及电解铜萃取研究

来源 : 互联网
作者 : 118期刊网
发布时间 : 2019-04-03 17:18:17

1简介



1.1。电子废物概述

近年来,随着电子技术的不断进步和人民生活水平的不断提高,电子产品产量保持稳定增长。特别是,诸如计算机和移动电话之类的电子产品的更换速度更快,这导致每年产生大量电子废物。经济合作与发展组织(经合组织)成员是电子废物的主要生产国,电子电气设备市场已经饱和,而发展中国家电子电气设备市场饱和度不高,但消费增长迅速,因此未来将产生大量的电子废物[1]。 2013年1月至11月,根据中国工业和信息化部发布的数据,中国规模以上的电子制造业增长了11.2%。根据欧盟的预测,2008年至2014年间,电子废物的增长率将保持在11%左右,是普通废物的4倍[2]。改革开放以来,各地区加快了工业化进程,取得了显着成绩。以移动通信手机和微型计算机为例,国家统计局数据显示,自1990年以来,微电脑产业已开始在中国投资,产量仅为82,100台,并逐年增加。随着计算机的普及,2000年的产量达到672万台;到2007年,计算机产品总产量突破1亿台;到2011年,计算机总产量已达到300多万台。移动通信手机自2000年以来一直在国内生产,总产量以年均34%的速度增长。随着人们生活水平和市场需求的提高,到2011年,手机产量已超过11亿台,是电脑总产量的三倍[3]。

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1.2废弃电路板的危害及从中提取铜的重要性

废电路板是玻璃纤维,增强树脂和各种金属的混合物,它们是典型的电子废物。普通电路板包含大量对人体有害的化学物质,例如个人计算机(PC)。制造PC需要700多种化学材料,其中一半以上对人体有害[13]。在用于生产计算机的1000多种化学材料中,大约40种是对人体毒性更大并且对环境具有更大破坏作用的原材料。丢弃计算机后,如果处理不当,这些物质对环境的危害极大[14-15]。除了有价值的贵金属和稀有金属外,废电路板还含有重金属,如铅,铬,镉和汞。另外,存在含有卤素元素的阻燃剂等有害物质。这意味着如果废弃电路板随机堆放或填埋,则所含的重金属可能会渗透到地下水中并造成潜在的破坏。如果它燃烧,电路板中的含卤素阻燃剂会产生致癌物质并且可以大量释放。有害废气,破坏臭氧层,形成酸雨,对人类健康和周围环境构成严重威胁。铜是一种广泛使用的金属。此外,中国人口众多。随着经济继续快速发展,铜消费量也逐年大幅增加。铜已广泛应用于军工,电子电气,通讯,建筑,轻工,机械制造和运输。它是仅次于石油的第二大战略原料,也是中国国民经济发展中不可替代的战略原料。一种重要的原料。中国对铜资源的需求逐年增加。但是,由于缺乏铜资源,供需缺口继续扩大,对进口的依赖程度逐年加深。铜原料的供应已成为制约铜工业发展的瓶颈。从越来越多的电子废物中回收铜有助于缓解铜资源短缺的紧迫局面。同时,由于电子废物的双重性质,不当处置会导致环境污染和生态恶化,合理的方法将用于有效回收铜等贵重金属,不仅符合环保要求,但也将废物变成宝藏并继续创造。 VALU

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2废电路板的预处理和成分分析



2.1简介

印刷论文发表电路板通过基板光蚀刻或化学铜沉淀处理。在生产过程中,应用了大量的金属元素,如铜,铁,铝,铅,锡,镍,铬,镉,金,银。 ,钯,铑等,这些金属元素大致可分为两类:1基本金属:如铜,铝,铁,镍,锡和铅; 2贵金属和稀有金属:如金,银,钯,铂,钌,铑,硒等[65-67]。印刷电路板的铜箔厚度通常在0.8和5mm之间。铜是印刷电路板中含量最高的元素,占总重量的15%至30%(Wt)。其他金属主要是合金或电路板中存在氧化物的形式,如铁镍合金,氧化铝,砷化镓等。锡,铅和锑主要用作焊接电路板元件的合金焊料,元件焊接现场需要高接触性能。这个地方使用一定量的稀有金属,如金,银,钯,铂,铑等,并在涂层工艺的电镀过程中使用铬,镉和铅等重金属,此外还要印刷电路板具有更好的耐高温性。并且抗氧化性还将诸如溴化阻燃剂的材料添加到基板上。从上面可以看出,印刷电路板含有大量可回收金属和贵金属等,是一种宝贵的资源,还含有对环境和人体健康有害的物质,如汞,镉,铬。 ,铅和卤素阻燃剂。 [68-72]。不难看出印刷电路板的类型复杂多变。用于不同电气和电子产品的印刷电路板的部件和其中包含的材料的量变化很大,并且随着电子工业化的发展将变得更加复杂。因此,为了回收废电路板,必须全面准确地分析废电路板的成分,这对于了解废电路板的回收价值,合理设计回收工艺,减少废旧电路板具有重要意义。对环境的污染。 。

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2.2样本来源

本项目使用的废电路板由山东拓金可再生资源有限公司提供,主要用于计算机主机印刷电路板基板。为了便于后续实验,本实验中废弃计算机的电路板基板记录为1#样品。用钳子夹住1#样品,将其放在通风橱中的电热板上并加热,使电路板上的焊料脱落。冷却后,用锤子将其压碎成小块。清洁干燥后,将小块放入倾斜型。将高速通用破碎机破碎然后筛分以制备样品。通过在电子天平上称重30.00g将机械处理的1#样品称重到石英舟中。将石英舟置于管式炉中,将初始温度设定为室温,并以10℃/ min的加热速率将温度升至600℃。静置30分钟后,将其自然冷却2小时。该实验在两个案例中进行。一种是在N 2气氛下通过管式炉加热过程以0.6L / min的流速连续通过N 2。另一个在空气气氛下进行,两组中得到的样品分别记为2#和3#。用电子天平称量1.00g冷却的样品。在四氟乙烯烧杯中,加入10mL浓硝酸。样品与硝酸剧烈反应,产生大量棕黄色烟雾。在剧烈反应停止后,将烧杯移至低温电加热板。加热,加入适量的硝酸,加热至液位平静,不再产生褐黄色烟雾。取出烧杯,稍冷,加入5 mL氢氟酸,蒸发至接近干燥,残留物为灰白色。冷却后,加入3mL盐酸(1 + 1),将混合物蒸发至干。稍微冷却后,加入适量的蒸馏水,然后过滤。将滤液转移至1000mL聚四氟乙烯容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度,测定铬,锰,铁,镍,锶,钡,钙,镉,锡,镓,铟,锌,镁,钾和将储备溶液稀释10倍

时间测量铜和铝。同时,使用相同的步骤和方法来配置空白解决方案。

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3熔融电极和不锈钢阴极法从电子废物中制备电解铜... 23

3.1简介........ 23

3.2主要实验试剂和设备.... 23

3.3实验原理........ 24

3.4实验方法........ 25

3.5实验结果和讨论.... 2

3.6本章摘要........ 34

4预处理后,废电路板粉末直接电解成铜..... 35

4.1简介........ 35

4.2主要实验药房和设备.... 35

4.3实验原理........ 36

4.4实验方法.... 36

4.5实验结果和讨论........... 37

4.6本章摘要........ 42

5预处理对电解的影响和两种电解方法的比较..... 44

5.1简介........ 44

5.2预处理对电解废电路板回收铜的影响.... 44

5.3两种电解方法的比较.... 46

5.4本章摘要........ 47



5预处理对电解的影响和两种电解方法的比较



5.1简介

第二章对样品的实验研究进行了预处理,通过分析和测试得到了Cu含量最高的预处理方法。本章在第3章的最佳电解条件下研究了不同的预处理方法。同时,通过SEM和其他计算分析方法对第3章和第4章中的不同方法进行了比较和优化。然后将机械处理的样品在不同条件下进行热预处理。结合研究组相关研究的结论,选择以下条件进行热处理实验,即氮气氛下热解和空气气氛下焚烧预处理。以10℃/ min的加热速率升温,最终温度分别为300℃和600℃。实验方法类似于第2章中描述的方法。首先将样品机械压碎并筛分,然后置于管状电阻炉中进行实验。在N 2气氛的条件下,以10℃/ min的加热速率将温度从室温升至300℃。在℃和600℃下,将所得样品记录为N2样品1和N2样品2;在相同的空气温度条件下,最终温度为300℃和600℃,所得样品记录为空气样品1和空气样品2. ICP-AES系统用于进行元素的定量测试通过第2章中的方法。实验结果如表5-1,2,3和4所示:


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结论



从电子废弃物中回收金属铜的研究对于电子废弃物的资源利用和缓解日益稀缺的铜资源具有重要意义。本文以废旧计算机电路板为原料。机械和热预处理后,电解回收的目的是使用电解法回收铜。通过实验研究,主要结论如下:

(1)废弃计算机电路板拆解并机械破碎后,浸渍液通过湿浸法获得,废旧计算机电路板中的主要金属元素通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)获得。铜,铁,铅等,铜含量高达约28%。

(2)在本研究组电子废物热处理研究的基础上,在最佳热处理条件下,讨论了N2热解法和空气焚烧法得到的产品中金属元素的含量。结果表明,在N2气氛下,热解法产生的铜含量高达75%。

(3)将铜含量最高的预处理样品与传统的铜电解精炼相结合,通过高温熔融形成阳极板。阴极采用新型不锈钢阴极技术,采用双相不锈钢作为直流电解阴极。单因素实验结果显示电解温度。当温度为50°C时,电流密度为300 A / m 2,极间距为5 cm,电解液中铜与酸的比例为150 g / L:180 g / L是最佳电解条件,铜的产量和质量是最好的。通过ICP-AES分析测试产物以获得99.5%的铜纯度。计算出的电解电流效率为98%,电解实验单元能耗为0.258W / g。

(4)在前人研究的基础上,本文进行了讨论

使用预处理废电路板粉末和不锈钢阴极技术进行电解研究。 正交实验表明,电流密度是电解实验中影响最大的因素。 其次,电解温度,电解液中铜与酸的比例和极间距; 单因素实验结果表明,最佳电解条件为:电解温度50℃,电流密度400 A / m 2,极间距5 cm,电解液中铜酸比例为150 g / L:180 g/ L。 阴极铜的纯度为99.6%,电流效率计算为97%。 电解实验的单位能耗为0.2608W / g。

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参考文献(略)


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