废旧电脑主板回收Cu.doc

废旧电脑主板中Cu、Al的湿法浸出研究
摘要：本论文首先采用电选对破碎后的电脑主板实现金属与非金属的分离，然后以硫酸和双氧水为反应试剂，从电选的金属产品中浸出铜和铝，考察了浸出时间、硫酸和双氧水用量、浸出温度等工艺条件对反应的影响。试验结果表明：对于2g的废料，固液比1：100，浸出时间4h，双氧水用量0.2mol，硫酸用量0.5mol，温度为70℃，铜的浸出率达到99.6％，铝的浸出率达到97.5％。所用试剂无毒、廉价、易得，且设备简单，操作方便；反应过程中无有害物产生,实现了资源的再生利用。
关键词：废旧电脑主板，湿法浸出，Cu、Al
Hydrometallurgical Leaching of Copper and Aluminium
from Waste Computer Board－A Study
Gu Guo-hua Chen Zhan-hua
（School of Resource Processing and Bioengineer,
Central South University,Changsha 410083,China)
Abstract：The waste computer board was crushed to smaller than －0.85mm by crusher and initially separated into 25% conducting and 75% nonconducting materials by electrostatic separator. The conducting materials ,which contained copper and aluminium ,was leached by sulphuric acid and hydrogen peroxide . The influences of leaching time ,reaction temperature and the amount of sulphuric acid and hydrogen peroxide was investigated. The result indicated that the favorable condition is 0.5 mol sulphuric acid (98%) and 0.2 mol hydrogen peroxide(30%) at 70℃ for four hours. Under this condition ,the dissolution of copper and aluminium is 99.6% and 97.25% respectively . The reagents are nontoxic,cheap and easily attainable and the equipments are simple .The whole operation is convenient .No toxicant was produced during the course of reaction .
Key words：waste computer board ; hydrometallurgical leaching ;copper ; aluminium
在电脑主板中富含大量有害化学元素，例如铜、铝、汞、金等金属，若得不到妥善处置将对人类健康和环境安全构成极大的危害，同时，也是对资源的巨大浪费。据统计1吨PC机电子废料中的含金量比17吨金矿石中的含金量还多[1-3]。而在当今社会中，为了满足需求，计算机产品中使用了数量巨大且类型多样的材料，同时电脑需求数量剧增，更新速度加快，废弃电脑日益增多，贵金属和稀有金属浪费日趋严重，正是在环境和资源双重要求下，对废旧电脑的回收势在必行[4]。
对废旧电路板的处理现在常用的方法有固化法、焚化法、热裂解法、物理分离法，但这些方法都各有其弊病。例如热裂解法可以得到较纯的塑料，但是条件要求高，能耗高，物理方法虽然金属回收率较高，但无法实现金属分离。而湿法冶金技术方法简单、设备要求不高[5-6]，其基本原理是利用废电脑以及其配件中的绝大多数金属（包括金等贵金属和贱金属）能在硝酸，硫酸，王水等强氧化性介质中溶解而进液相的特性[7-8]，使绝大部分贵金属和其他金属进入液相与电脑及其配件中的其他物料分离，然后从液相中分别回收各种金属[9]。
1 试验设备及其试剂、原材料
1.1 设备
鄂式破碎机；塑料破碎机SWP-260，青岛臻昌盛塑料机械厂制造；标准筛振筛机XSB-70BΦ200，柳州探矿机械厂制造；振动磨机XZM100，武汉探矿机械厂制造；高压电选机YD3030—116；增力电动搅拌机JB50—D型；电热恒温水槽DK—8D型；
1.2试剂
浓硫酸98％，湖南药剂总厂生产；双氧水30％，株洲化工制药厂生产。
1.3原材料
首先要对废电脑进行人工拆卸并进行分类，通过鄂式破碎机和塑料破碎机将主板破碎到－0.875mm，进行电选，分离导体，再用振动磨样机对导体进行粉磨至－0.075mm，得到浸出原料。 X－射线分析表明物料中的Cu、Fe、Al主要以金属单质的形式存在，见图1；热重分析表明原料中含PVC、ABS等约为26.3％，见图2；原料中各种金属含量见表1。

70
60
50
40
30
20
10
1800
1500
1200
900
600
300
0

2θ/ (º)
Intensity
Sb2O3
Cu
Sb2O3
Sb2O3
Sb2O3
Sb2O3
Fe
Fe
C
Al
Cu、C、Al

Pb
C

图1 原料X－射线分析图
Fig 1. X-ray diffraction analysis of material
Temperature/ (℃)
Mass loss / %
10 ℃/min
DW=26.31%

图2 原料热重分析图
Fig2. Thermogravimetric analysis of material
表1 多元素分析结果
Table 1 Analytic result of element

元 素
Al
Fe
Cu
Cr
Co
Mg
Mn
Ni
Pb
含 量（％）
2.99
2.98
15.34
0.046
0.0066
0.23
0.060
0.56
1.79
元 素
Sb
Sn
Si
Pd
Ag
Au
Pt
Zn

含 量（％）
0.67
1.19
10.0
0.40
2.98
0.15
0.023
0.80

1.4试验方法
称取2g（－0.075mm）废料置于500ml的烧杯中，加入200ml水，一定量的硫酸和双氧水，密闭置于电热恒温水浴槽上，通过增力电动搅拌机搅拌一段时间，待反应平衡后过滤，取滤液做化学分析，测出滤液中金属离子的含量。通过原料中金属的含量，计算出浸出率。
2 试验结果及其讨论
2.1 浸出时间对Cu、Al浸出率的影响
取2g废料置于500ml的烧杯中，加入200ml的蒸馏水、0.1 mol 30%的双氧水和0.5 mol 98%的硫酸，放在60℃的恒温水浴槽中，加热搅拌一段时间，考察浸出时间对Cu、Al浸出率的影响，试验结果见图3。
图3为浸出时间对Cu、Al浸出率的影响，从图3我们可以看出，当时间为1h时，Cu浸出率为94.9％，随着时间的增加，浸出率不断提高，当达到4h时，此时Cu基本完全被浸出，浸出率为99.1％；而对于铝，1h时浸出率仅为73.8％，4h时浸出率为81.8％，继续增长时间浸出率增长非常缓慢，研究表明对于Cu、Al的最佳浸出时间为4h。

Fig .3. Effect of reaction time on dissolution of copper and aluminium
2.2 双氧水用量对Cu、Al浸出率的影响
取2g废料置于500ml的烧杯中，加入200ml的蒸馏水、0.5 mol 98%的硫酸和不等量的浓度为30%的双氧水，放在60℃的恒温水浴槽中，加热搅拌4个小时，考察双氧水的用量对Cu、Al浸出率的影响，试验结果见图4。

Fig .4 Effect of amount of H2O2on dissolution of copper and aluminium
双氧水在Cu、Al浸出中，主要作用是对Cu、Al的氧化，把单质Cu、Al氧化为Cu2+、Al3+进入浸出液中，因此双氧水的浓度对Al的浸出率有直接影响。图4为双氧水的用量对Cu、Al浸出率的影响，图4表明，随着双氧水浓度的提高，Cu、Al的浸出率有明显提高，双氧水为0.05mol时，浸出率仅为62.0％，当双氧水用量增加到0.2mol时，浸出率为97.5％，Al基本浸出。而对于Cu，用量为0.05mol时，浸出率便达到99.1％，因此对Cu而言，0.05mol的双氧水已经可以氧化单质Cu使其完全浸出。鉴于两种金属同时浸出并达到完全回收，双氧水最佳用量为0.2mol。
2.3 硫酸用量对Cu、Al浸出率的影响
取2g废料置于500ml的烧杯中，加入200ml的蒸馏水、0.1 mol 30%的双氧水和不等量的浓度为98%的硫酸，放在60℃的恒温水浴槽中，加热搅拌4个小时，考察硫酸用量对Cu、Al浸出率的影响，试验结果见图5。

硫酸不仅是提供[H+]离子，而且还直接参加了与金属Al的反应。图5为硫酸的用量对Cu、Al浸出率的影响，由图5可见，在0.25mol时，Cu的浸出率已经达到96.0％，而A l的浸出率仅为78.0％，当用量为0.5mol，Cu的浸出率为100％，Al的浸出率为82.0％，再增加硫酸用量，Al的浸出率变化很小，

Fig .5 Effect of amount of H2SO4 on dissolution of copper and aluminium
2.4 浸出温度对Cu、Al浸出率的影响
取2g废料置于500ml的烧杯中，加入200ml的蒸馏水、0.1 mol 30%的双氧水和0.5 mol 98%的硫酸，放于恒温水浴槽中，设定不同的温度，加热搅拌4个小时，考察浸出温度对Cu、Al浸出率的影响，试验结果见图6。

Fig .6 Effect of reaction temperature on dissolution of copper and aluminium
根据图6， 在强酸和强氧化剂的作用下，Cu基本上不用加热也可以浸出，在50℃时浸出率为98％，此时浸出效果已经比较理想；而对于Al的浸出，随着温度的升高，浸出率则明显提高，在70℃时基本上达到稳定。因此可得出最佳浸出温度为70℃。

3结论
1）据分析讨论可得出Cu、Al的湿法浸出最优工艺条件为：浸出时间4h，双氧水用量为0.2mol，硫酸用量0.5mol，浸出温度为70℃；
2）在强酸和强氧化剂的作用下，Cu、Al都能以离子的形式转入到浸出液中，同时，研究也表明，Cu比Al更容易被浸出。
3）所用试剂无毒、廉价、易得，且设备简单，操作方便，反应过程中无有害物产生；
4）用湿法浸出废旧电脑主板中的金属是可行的，通过后序处理，可以达到资源再生循环利用的目的，同时也能改善废旧电脑对环境的污染，从而获得环境效益和经济效益的统一。

REFERENCES
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