从废旧印刷电路板中回收铜并制备超细铜粉新工艺研究

摘要

本研究以废印刷电路板为研究对象，采用全湿法工艺路线，对废旧印刷电路板进行了“机械预处理—NH3-(NH4)2SO4-H2O体系浸出—萃取净化—反萃富集硫酸铜溶液—二次还原制备MLCC用铜粉”的新工艺研究。获得主要研究成果如下:
　　 (1)通过机械预处理，以水力摇床分选出重密度组分和轻密度组分，轻密度组分用电选的方法分离出金属和非金属。重密度组分中铜的回收率为99.67％，轻密度组分中非金属组分的回收率为84.88％。
　　 (2)以重密度组分为原料，以空气为氧化剂采用NH3-(NH4)2SO4-H2O体系浸出铜，并对浸出渣进行了物理回收。通过条件试验研究获得了浸出重密度组分最佳工艺条件:固液比1∶20，浸出温度25℃，空气流量8m3/h，硫酸铵浓度2mol/L，氨水浓度2mol/L，浸出时间4h。在最佳工艺条件下，渣计铜浸出率为96.67％。
　　 (3)以LIX84IT为萃取剂，通过萃取—硫酸反萃工艺，获得了杂质含量少、铜含量高的反萃液。萃取工序最优条件为:萃取剂浓度（体积分数）50％，相比(O/A)1∶1，TBP浓度0.1 mol/L，萃取温度25℃，振荡频率150次/min，振荡时间3min，最优条件下铜萃取率为98.87％。反萃最优条件为:硫酸浓度3mol/L、相比(O/A)为2∶1、振荡频率150次/min、接触时间5min，铜反萃率为93.34％。反萃液蒸发冷却结晶后所制CuSO4·5H2O纯度超过了制备超细铜粉所需原料的要求。
　　 (4)采用葡萄糖预还原—次亚磷酸钠二次还原法制备了MLCC用超细铜粉。获得了制备MLCC用铜粉的最佳试验条件为:先制备出Cu2O悬浊液，后在PVP加入量为6g，搅拌速度为400rpm，NaH2PO2·H2O加入量为理论量的4倍，加料方式为NaH2PO2·H2O分两次加入一定量的Cu2O悬浊液中，50℃时加入40％，后以1.2℃/min的速度升温到75℃时加入剩下的60％，用2g/L的苯并三氮唑溶液浸泡清洗后的超细铜粉，时间为0.5h做表面改性。在以上条件下制备的铜粉粒度均匀，结晶度高，抗氧化时间长，没有出现团聚现象。
　　 经过以上工艺处理废旧印刷电路板，制备出的超细铜粉形貌为类球形、粒度均匀、分散性好、抗氧化性能好，为MLCC用铜粉提供了条件。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 前言

1．2 废旧印刷电路板特点

1．2．1 废弃量大，增速高

1．2．2 危害程度大

1．2．3 蕴藏价值高

1．3 废旧印刷电路板处理现状

1．4 电子废弃物中电路板回收铜的主要方法

1．4．1 物理机械法

1．4．2 火法

1．4．3 湿法回收铜

1．5 MLCC用铜粉概述

1．5．1 MLCC简介

1．5．2 MLCC用超细铜粉的要求

1．5．3 超细粉体的制备方法

1．6 本课题的提出及意义

1．6．1 本课题的背景和意义

1．6．2 本课题的研究内容

第二章 试验原料及方法

2．1 原料及试剂

2．1．1 原料

2．1．2 试剂

2．2 试验装置

2．3 试验方法

2．3．1 预处理

2．3．2 氨浸

2．3．3 萃取—反萃

2．3．4 MLCC用铜粉的制备

2．3．5 浸出渣的处理

2．4 分析方法

2．4．1 化学分析

2．4．2 仪器检测

第三章 废旧印刷电路板预处理

3．1 前言

3．2 试验原理

3．3 水力分选过程

3．4 轻密度组分分选过程

3．5 小结

第四章 NH3-(NH4)2SO4-H2O体系浸出重密度组分研究

4．1 前言

4．2 试验原理

4．3 试验原料

4．4 试验结果及讨论

4．4．1 氨水用量对铜浸出率的影响

4．4．2 硫酸铵加入量对铜浸出率的影响

4．4．3 搅拌速度对铜浸出率的影响

4．4．4 固液比对铜浸出率的影响

4．4．5 温度对铜浸出率的影响

4．4．6 通入空气流量对铜浸出率的影响

4．4．7 时间对浸出率的影响

4．4．8 综合试验

4．5 浸出渣处理试验

4．6 小结

第五章 萃取试验研究

5．1 前言

5．2 试验原理

5．3 试验料液

5．4 萃取试验及讨论

5．4．1 萃取剂浓度对铜萃取率的影响

5．4．2 相比对铜萃取率的影响

5．4．3 萃取时间对铜萃取率的影响

5．4．4 水相pH值对铜萃取率的影响

5．4．5 萃取综合试验

5．5 反萃结果及讨论

5．5．1 硫酸浓度对铜反萃率的影响

5．5．2 相比对铜反萃率的影响

5．5．3 反萃时间对铜反萃率的影响

5．5．4 综合试验

5．6 循环结果及讨论

5．7 蒸发结晶过程

5．8 小结

第六章 MLCC用超细铜粉研究

6．1 前言

6．2 试验原理

6．3 试验过程

6．3．1 Cu2O制备过程

6．3．2 铜粉制备过程

6．4 试验结果及讨论

6．4．1 葡萄糖预还原对制备超细铜粉的影响

6．4．2 还原剂加入方式对铜粉制备的影响

6．4．3 pH值对制备铜粉的影响

6．4．4 次亚磷酸钠使用量对制备铜粉的影响

6．4．5 PVP加入量对制备铜粉的影响

6．4．6 两步加入次亚磷酸钠量对制备铜粉的影响

6．4．7 温度对制备铜粉的影响

6．4．8 抗氧化性试验

6．4．9 综合扩大实验

6．5 小结

第七章 结论和建议

7．1 结论

7．2 建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果