一种废弃挠性线路板中全金属成分的回收方法及设备

摘要

本发明属于固体废弃物资源化和贵金属、有色金属回收技术领域，具体为一种废弃挠性线路板中全金属成分的回收方法及设备。本发明采用循环曝气式反应器，通过微生物法与化学法相结合的方法实现金属回收。本发明方法无废水和废气产生，实现了溶液的循环利用，本发明设备为循环曝气式反应器，能耗低，占地面积小，反应器底部曝气以及浸出液循环流动时形成搅拌系统，使得废弃挠性线路板粉末与溶液充分接触，在25-30℃的温度下，即可实现高效稳定的金属成分浸出。

说明书

技术领域

本发明涉及一种废弃挠性线路板中全金属成分的回收方法及设备，属于固体废弃物资源化和贵金属、有色金属回收技术领域。

背景技术

挠性线路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的印制电路板，具有高可靠性和可弯曲性的优点，挠性线路板的应用使得电子产品（笔记本、手机）向着轻量化、小型化、薄型化发展成为现实。由于挠性线路板的明显优点和潜在能力，它在线路板生产和市场上的地位越来越受到人们的认识和重视，因而挠性线路板的产值正以20%的年均速度增长。

在实际应用过程中，为了提高电源效率，减少高频干扰，挠性线路板上覆盖了一层铜；同时，为了延长挠性线路板的使用寿命，在挠性线路板触点位置覆上了稳定性好的金。这些因素使得挠性线路板中含有丰富的金、铜及镍，在金属资源日益匮乏的今天，从废弃挠性线路板中提取金、铜、镍，具有非常重要的价值和意义。

目前还没有相关文献报道如何从挠性线路板中提取金属，而对于利用微生物法来提取刚性线路板中金属的文献中，在实验室小试阶段，研究者大多采用的浸出装置为摇瓶浸出，这种方式的缺点是只能进行小规模的浸出反应；进一步放大后，采用的浸出装置更多的是只带有搅拌功能的反应器，这种方式的缺点是当加入较多的线路板粉末时，简单的搅拌并不能使线路板粉末和培养液充分混合，另外，搅拌产生的剪切力也会破坏嗜酸氧化亚铁硫杆菌的正常生长，从而影响浸出金属的效率。

放大试验后，为了进一步提高嗜酸氧化亚铁硫杆菌浸出挠性线路板中金属的效率，本发明拟采用浸出液在反应器中循环流动和向反应器中通入无菌空气相结合的技术来制备浸出装置。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种废弃挠性线路板中全金属成分的回收方法及设备，本发明所用设备根据破碎后挠性线路板粉末特性设计，通过该设备，可充分确保颗粒物悬浮于溶液中，避免颗粒因叠加而形成致密的结构，确保菌液能充分与颗粒接触。本发明方法中所用浸出液不会对人体产生危害，而且浸出液循环利用，无废水排放，可以高效运行，提高铜、镍的浸出率。

本发明利用微生物法在循环曝气式反应器中浸取废弃挠性线路板中的铜、镍，并利用硫代硫酸盐法提取浸出后废渣中的金。

本发明中，将废弃挠性线路板粉末置于循环曝气式反应器内，利用微生物浸取废弃挠性线路板粉末中的铜、镍，铜、镍被氧化溶解为硫酸铜、硫酸镍，过滤后，滤液经过萃取-反萃取-电解工艺后获得高纯度铜、镍，萃取后的萃余液再返回浸出工段进行循环利用。废渣采用硫代硫酸盐法回收其中的金。

本发明提供的一种废弃挠性线路板中全金属成分的回收方法，其采用循环曝气式反应器进行金属回收，具体步骤如下：

（1）配制9K液体培养基，用硫酸调pH2.0~2.5，再将酸化好的9K液体培养基加入到循环曝气式反应器中；

（2）在25-30℃温度下，将经过驯化培养的嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）按接种量5～15%接种到循环曝气式反应器中；

（3）将破碎后的废弃挠性线路板粉末加入到循环曝气式反应器中；

（4）开启循环曝气式反应器，在25-30℃温度下，浸出废弃挠性线路板中金属铜、镍；浸出完成后，将浸出液移入储液池，过滤，获得滤液和滤渣；其中：曝气流量为0.5～1.5L/min，浸出液循环速度为0.5～1.5L/min，浸取时间为5-7d；

（5）滤液经过萃取—反萃取—电解工艺，实现金属铜、镍的富集分离，获得高纯度铜、镍；

（6）采用硫代硫酸盐法回收滤渣中的金。

 本发明中，所述9K液体培养基成分为：FeSO₄·7H₂O、(NH₄)₂SO₄、K₂HPO₄、KCl、MgSO₄·7H₂O、Ca(NO₃)₂和去离子水。

本发明还提供一种回收废弃挠性线路板中全金属成分过程中采用的设备，其为循环曝气式反应器，包括，反应器主体，曝气口，空气压缩机，循环导管和抽液泵；所述反应器主体的底部上方水平设置若干个曝气口，空气压缩机通过曝气口向反应器主体中通入无菌空气，所述抽液泵的两端分别和循环导管相连，使得反应器主体中的浸出液循环流动。

本发明的有益效果在于：

  （1）本发明采用微生物法与化学法相结合的技术实现废弃挠性线路板中全金属成分的回收，并得到高纯度的铜、镍和金。

（2）本发明中，滤液被泵打入混合澄清槽进行萃取-反萃取，经过萃取（萃取剂为RE609）后，负载铜、镍的有机相进入到反萃工段，反萃得到的富铜、镍溶液进入到电解槽。获得高纯度铜、镍。其中，萃余液进入萃余液存储池，刮去浮油后返回到反应器中，贫铜、镍有机相返回到混合澄清槽的萃取段循环利用，电解得到的贫铜、镍电解液补加硫酸后可作为反萃剂返回利用。萃余液、贫铜、镍有机相和贫铜、镍电解液的循环利用，实现了本发明无废水排放的目标，对环境和人体没有危害。

（3）本发明采用循环曝气式反应器能耗低，占地面积小，通过反应器底部曝气以及浸出液循环流动，可充分确保颗粒物悬浮于溶液中，避免颗粒因叠加而形成致密的结构，确保菌液能充分与颗粒接触。在25-30℃的低温温度下，即可稳定高效的浸取全金属成分。

附图说明

图1为本发明回收废弃挠性线路板粉末中全金属成分的工艺流程。

图2为本发明回收废弃挠性线路板中全金属成分所用的循环曝气式反应器结构示意图。

图中标号：1-反应器主体；2-曝气口；3-空气压缩机；4-循环导管；5-抽液泵。

具体实施方式

如图1所示为本发明回收废弃挠性线路板粉末中全金属成分的工艺流程。现结合附图对工艺流程进行如下描述：

（1）首先配制9K液体培养基加入到反应器中，用硫酸调浸出液初始pH至2.0~2.5；其中FeSO₄·7H₂O为40g/L、 (NH₄)₂SO₄为3g/L、K₂HPO₄为0.5g/L、KCl为0.1g/L、MgSO₄·7H₂O为0.5g/L、Ca(NO₃)₂为0.01g/L、去离子水；

（2）在25-30℃下，将经过驯化培养的嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）按接种量10%接种到反应器中；

（3）将破碎后的废弃挠性线路板粉末放入到循环曝气式反应器中；

（4）开启循环曝气式反应器，在25-30℃温度下，浸出废弃挠性线路板中金属铜、镍；浸出完成后，将浸出液移入储液池，过滤，获得滤液和滤渣；其中：曝气流量0.5～1.5L/min、浸出液循环速度0.5～1.5L/min，浸取时间为5-7d；

（5）浸出过程完成后，采用自吸泵将浸出液移入储液池，进行过滤；

（6）滤液被泵打入混合澄清槽进行萃取反应，萃取剂为RE609，之后负载铜、镍的有机相进入到反萃工段，萃余液进入萃余液存储池，刮去浮油后返回到浸出槽中循环利用；

（7）负载铜、镍的有机相经过反萃后，得到的富铜、镍溶液进入到电解槽，贫铜、镍有机相则返回到混合澄清槽的萃取段循环利用；

（8）在电流密度100-150A/m²，电压为1-1.5V，阳极板、阴极板都为不锈钢板情况下，对富铜、镍溶液进行电解，获得高纯度铜、镍；

（9）采用硫代硫酸盐法回收滤渣中的金。

如图2所示为本发明回收废弃挠性线路板中全金属成分所用的循环曝气式反应器，现结合附图对本发明设备进行如下描述：

本发明循环曝气式反应器设备主要包括：反应器主体1，即为嗜酸氧化亚铁硫杆菌与废弃挠性线路板反应场所，其还包括曝气口2、空气压缩机3与循环导管4和抽液泵5。通过空气压缩机3向反应器主体1中通入无菌空气，曝气口2向下设计可以避免废弃挠性线路板粉末堵住曝气口；此外，还通过抽液泵5经过循环泵4使得培养液（浸出液）可以循环流动，以上两种方式的组合设计使嗜酸氧化亚铁硫杆菌与废弃挠性线路板粉末可以充分混合，增强浸出率。

下面结合实施例对本发明做进一步阐述。

实施例1

    配制9K液体培养基，其成分含量：FeSO₄·7H₂O为40g/L、(NH₄)₂SO₄为3g/L、K₂HPO₄为0.5g/L、KCl为0.1g/L、MgSO₄·7H₂O为0.5g/L、Ca(NO₃)₂为0.01g/L，其余为去离子水。将驯化过的嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）按接种量10%接种到反应器中，与培养基形成浸取液，投入的废弃挠性线路板粉末与浸取液的比例，即固液比为1∶40。用硫酸调浸取液初始pH为2.5，曝气流量1L/min、浸出液循环速度1L/min，在28℃下浸取5d。经检测计算浸出液中的铜浸出率为90.1%，镍浸出率为85.9%，利用硫代硫酸盐法从浸出后的滤渣中提金的效率为92.3%。

实施例2

配制9K液体培养基，其成分含量：FeSO₄·7H₂O为40g/L、(NH₄)₂SO₄为3g/L、K₂HPO₄为0.5g/L、KCl为0.1g/L、MgSO₄·7H₂O为0.5g/L、Ca(NO₃)₂为0.01g/L，其余为去离子水。将驯化过的嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）按接种量10%接种到反应器中，与培养基形成浸取液，投入的废弃挠性线路板粉末与浸取液的比例，即固液比为1∶20。用硫酸调浸取液初始pH为2.5，曝气流量1L/min、浸出液循环速度1L/min，在30℃下浸取6d。经检测计算浸出液中铜浸出率为88.6%，镍浸出率为83.5%，利用硫代硫酸盐法从浸出后的滤渣中提金的效率为91.4%。

实施例3

配制9K液体培养基，其成分含量：FeSO₄·7H₂O为40g/L、(NH₄)₂SO₄为3g/L、K₂HPO₄为0.5g/L、KCl为0.1g/L、MgSO₄·7H₂O为0.5g/L、Ca(NO₃)₂为0.01g/L，其余为去离子水。将驯化过的嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）按接种量10%接种到反应器中，与培养基形成浸取液，投入的废弃挠性线路板粉末与浸取液的比例，即固液比为1∶10。用硫酸调浸取液初始pH为2.0，曝气流量1L/min、浸出液循环速度1L/min，在28℃下浸取7d。经检测计算浸出液中铜浸出率为86.2%，镍浸出率为84.1%，利用硫代硫酸盐法从浸出后的滤渣中提金的效率为89.8%。