【干货】电子废弃物中贵金属的回收技术
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【干货】电子废弃物中贵金属的回收技术

  • 产品概述

  电子废弃物经过后续处理,可得到纯度较高的贵金属,但易引起二次污染。后续处理包括火法冶金、湿法冶金和生物方法等。

  火法冶金的基础原理是利用冶金炉高温加热剥离非金属物质,使贵金属熔融于其它金属熔炼物料或熔盐中,再加以分离。非金属物质主要是印刷电路板材料等,一般呈浮渣物分离去除,而贵金属与其它金属呈合金态流出,再精炼或电解处理。火法冶金主要有焚烧熔出工艺、高温氧化熔炼工艺、浮渣技术、电弧炉烧结工艺等。

  该方法具有工艺简单和回收率高的特点,能处理所有形式的电子废弃物,回收的主要贵金属是Au,Ag,Pd等。但易产生二次污染,如焚烧排放出大量有害化学气体,浮渣产生固体废弃物等;同时火法冶金能耗大,处理设备昂贵。

  美国Florida大学与Savannah River技术中心(SRTC)的科学家开发出微波回收法,其过程是将破碎后的电路板放在一个内壁衬有耐火材料的微波炉中加热,使有机物气化与金属分离,再将金属熔化回收。日本的TAKAZAWAYOICHI等在其专利中提到一种防止金属氧化的焙烧流程,从电路板中回收贵金属。

  中科院等离子体所于2004年初研制成功了我国第一台等离子体高温热解装置,该热解装置最重要的包含等离子体反应釜系统、废物馈入系统、电极驱动及冷却密封系统、熔融金属及玻璃体排出高温热阀。通过150kW的高效电弧在等离子体高温无氧状态下,将电子废弃物在炉内分解成气体、玻璃体和金属等3种物质,然后从各自的排放通道有效分离。排出的玻璃体可以用作建筑材料,金属能回收使用,而且没有危害。此热解炉每天能处理500kg废弃电路板。

  湿法冶金是贵金属回收利用研究中应用最早的方法,使于20世纪60年代末,其基础原理是利用破碎后的贵金属颗粒能在酸性或碱性条件下浸出的特点,经过浸出液的溶剂萃取、沉淀、置换、离子交换、电解等过程,将其从电子废物中分离并从液相中予以回收。

  该方法可获得高品位及高回收率的Au,Ag等贵金属,对Cu,Zn等有色金属的回收效果也很好,而且处理费用低。但存在以下问题:①不能直接处理复杂的电子废弃物;②贵金属的浸出剂只能作用在暴露的金属表面,当金属被覆盖或被包裹在陶瓷中时回收效率低;③浸出液及残渣有腐蚀性和毒性,易引起更为严重的二次污染。

  英国的Johnson Mattey电子有限公司从20世纪70年代末开始研究利用湿法冶金工艺从印刷线路板上回收贵金属,提出了初步的回收工艺,即:电子废弃物-手工拆解-破碎-筛分-分选-金属富集体深加工-湿法冶金。20世纪80年代,SUM等推荐的浸出-电解法提取贵金属技术是一项典型的成熟工艺,在实际生产中应用较广。GLOEK等于20世纪90年代初研究推出了硝酸-盐酸/氯气联合浸取工艺,经过逐渐完备最终应用于实际生产。1996年巴西圣保罗大学的学者在前人研究的基础上推出一项浸取工艺,该工艺针对影响贵金属浸取的其它有色金属采用有效的物理方法-重力分选、磁选和静电分选将它们有效分离,使后面的浸取工艺简化,浸取率提高。其他几个国家如俄罗斯、日本、澳大利亚等也进行了这方面的研究并将研究成果推至工业生产。

  陈庆邦等研究从废金Pd电子镀件中回收Au和Pd,退镀率可分别达到99%和95%以上。张永强等研究了从废旧电子元件中回收Pd的方法,采用硝酸溶解-盐酸除银-氧化剂(一种固体含氧酸盐)加氯化铵沉淀钯,精制后可获得纯度为99.95%的海绵Pd,Pd的回收率可达95%以上。武军等介绍了一种从废电路板中回收Ag,Pd的工艺流程,利用硝酸浸出法处理废电路板物料,得到Pd的回收率为96%,Ag的回收率93%。辽宁大学武荣成研究用环酯类贵金属萃取剂在盐酸介质下,从仅含几种金属氯化物的混合液中萃取Au,萃取率达到99.9%。也有学者利用阳离子表面活性剂氯化甲基三烷基铵(N263)作为萃取剂,Au的萃取率可达93%以上。

  生物方法从20世纪80年代开始研究,其实就是利用细菌或真菌浸取贵金属,目前还未应用到实际生产中。其基础原理是利用微生物细胞及其代谢产物,通过物理、化学作用(包括络合、沉淀、氧化还原、离子交换等)吸附贵金属。

  该方法技术简单,费用低,操作便捷,主要缺陷是浸取时间长,浸取率低,但代表着未来的技术发展方向。

  国外有学者采用生物浸出方法从电子废物中回收贵金属,试验采用的培养基为硫杆菌、氧化铁硫杆菌、黑曲霉、青曲霉。

  1998年地质矿产部矿业生物工程研究中心的熊英等进行了生物制剂浸Au性能的研究。他们选用富含蛋白质的食品制造业下脚料,经水解改性以后,制备成生物浸Au制剂。根据结果得出,在选择的条件下,生物浸Au制剂对氧化型金矿石Au的浸出率大于95%。

  瑞典Scandinavian Recycling AB(SR-AB)公司在20世纪80年代就开始着手研究和开发电子废弃物的机械处理技术和设备。该公司关于电子废弃物处理的基本流程(见图2)涵盖了目前机械处理的基本方法,包括拆卸、破碎、分选等过程,不需要仔细考虑产品干燥和污泥处置等问题,符合当前市场要求,还可以在设计阶段将可回收再利用的性能融入产品中,因此具有一定的优越性。但该流程实际上忽略了分选后物料的后续处理问题,如冶炼、湿法冶金等。所以,称其为组分的富集或分离技术更合理。

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