加压氨浸法选择性回收废线路板中的铜、锌和镍

摘要：以氨水-铵盐缓冲液为浸出剂，氧气为氧化剂，采用高压釜氨加压浸出法回收废旧印刷电路板中的铜、锌、镍。分别考察了浸出时间、氨水浓度、氨水浓度和氢氧化铵含量。考察了盐浓度、搅拌速率、氧压、温度以及不同类型铵盐对浸出效果的影响，得出浸出的最佳工艺条件：选择碳酸铵作为铵盐，浸出效果最佳，浓度为1mol/L，氨浓度为4mol。 /L，搅拌速率为700r/min，氧气压力为0.2MPa，温度为55℃，浸出时间为。在最佳工艺条件下，对实际废电路板进行了加压氨浸实验。锌浸出完全，铜浸出率>99%，镍浸出率>64%，锡、铅、铁基本不浸出，达到最佳水平。铜、镍和锌化学浸出的要求。为了配合工艺分析，对铜的加压浸出进行了动力学分析，结果表明，铜的浸出过程遵循不生成固体产物层的“缩核动力学模型”，其表观活化能为14.68kJ/mol。浸出过程进行扩散控制。

关键词：加压氨浸出，废电路板，碳酸铵，动力学

随着电子设备更新换代的加速，电子垃圾产生量大幅增加，其中废旧印刷电路板（PCB）是电子垃圾的重要组成部分。印刷电路板是几乎所有电子电气产品的基本部件。它们主要由塑料、玻璃纤维和金属组成。处理不当会对环境造成很大的危害。 PCB中的金属含量非常高，金属品位相当于普通矿物的几十到几百倍。金属总含量高达40%，其中含量最多的是铜。此外，还有金、镍、锌、铅等，其中还有许多稀有金属。

处理废电路板的技术有多种，包括机械处理、火法冶金、生物提取和湿法冶金，以及上述方法的组合。机械处理技术因其环境污染低、操作简单、处理效率高、经济效益好而备受关注。但它不能完全分离各种金属元素，因此只能作为金属元素回收的辅助手段；火法冶金因污染严重已逐步被淘汰；生物技术具有投资少、回收效率高、环保等优点，但已知菌株少且培育困难，生产周期过长，离产业化还有一定距离；湿法冶金方法工艺流程相对复杂，消耗大量化学试剂，且容易腐蚀设备。但成本相对较低，金属回收率高，可回收高纯度金属元素，工业应用前景广阔。

传统湿法铜浸出研究中常用的浸出剂是无机酸，如硫酸、硝酸、盐酸等，但大多数其他金属（如锡、铅等）也被溶解，这使得使随后的金属分离变得复杂。同时，矿物酸腐蚀性强，容易腐蚀设备，从而增加成本。目前许多学者采用低成本、高选择性、低腐蚀性的氨水和铵盐溶液作为浸出剂从含铜废料中回收铜，但尚无利用氨水和铵盐溶液回收铜的研究、多氯联苯中的镍和锌。报道还很少。本研究以氨-铵盐缓冲溶液为浸出剂，采用加压氧氨浸出法选择性浸出PCB中的铜、锌、镍，实现与锡、铅、铁的有效分离。对浸出工艺参数进行了研究和优化，并对铜的加压浸出过程进行了动力学分析。