废弃电路板多金属混合资源中铋元素的富集与分离方法

摘要

本发明属于复杂有色金属二次资源综合循环再利用技术，具体为一种废弃电路板多金属混合资源中铋元素的富集与分离方法。首先，废弃电路板经破碎+分选后获得含有铋元素的多金属复杂混合物，在多金属复杂混合物中加入分离剂，将配置好的多金属复杂混合物置于真空炉的石墨坩埚中，待金属混合物完全熔化后，加入捕集剂铅，然后再加入微量富集剂，铋元素选择性富集到铅液相中，坩埚中的熔体发生液相分层，形成上层为液态铜和下层为液态铅的分离熔体，将上层液态铜和捕集了铋元素的下层液态铅相分别倒出。由此，铋从废弃电路板多金属复杂混合物中分离出来，并得以循环利用。本发明简捷易行，具有成本低、综合高效、无污染等特点。

说明书

技术领域

本发明属于复杂有色金属二次资源综合循环再利用技术，具体为一种废弃电 路板多金属混合资源中铋元素的富集与分离方法，涉及环境保护技术领域中对电 子废弃物进行回收、再生和综合高效资源化技术，有助解决电子废弃物对生态环 境的危害问题和缓解我国有色金属资源短缺的压力。

背景技术

随着科学技术的不断创新和电子电器产品的更新换代，大量废弃电子产品已 成为增长速度最快和最难处理的一类固体废弃物。电子废弃物又称电子垃圾，包 括各种废旧电脑、通信设备、家用电器、以及被淘汰的精密电子仪器仪表等。据 统计，2002年全球平每千人电脑拥有量约为100台，且有不断增长的趋势。2010 年国内电视机的社会保有量已超过3.7亿台，电脑、电冰箱和洗衣机分别超过8000 万台、1.5亿台和1.9亿台。一般来说，电冰箱、洗衣机的平均使用寿命在8至10 年，电视机平均使用寿命在4至6年，至于更新换代更快的电脑和手机的淘汰周 期在1至3年，尤其是手机甚至更短。据联合国环境规划署估计，全球每年产生 约4000～6000万吨电子垃圾，其中美国和欧洲分别约占1/3和1/4。我国是仅次 于美国的第二大电子废弃物生产国。此外，国外的电子垃圾源源不断涌向我国。 据报道，全球90％的“电子垃圾”进入亚洲，其中约80％进入了中国大陆。在各类 电子废弃物中，其中废弃电路板平均约占总量的4％。然而，在被淘汰或更新率 高的平板电脑、笔记本电脑、手机等电子产品中，电路板所占比例高达40％。

作为电子废弃物的重要组成部件，废弃电路板(WCB)却蕴含着大量的金属资 源，金属约占电路板总重量的40％。按重量百分比计，废弃电路板多金属复杂混 合物中包含有0.5～6.0％铝、1％～2.5％硅、0.1％～1.0％铬、0.05％～1.0％锰、5.0％～ 10％铁、0.05％～1.0％钴、1.5％～3.0％镍、60％～80％铜、0.5％～1.5％锌、0.05％～ 0.1％银、0.05％～1.0％镉、5.0％～8.0％锡、0.5％～1.0％锑、0.05％～0.1％金、2.0％～ 5.0％铅、0.5％～1.0％铋等金属元素。可见，废弃电路板中蕴含的金属是天然矿藏 的几十倍甚至几百倍，它们既是危害环境的垃圾，又是宝贵的资源。

废弃电路板中金属资源的回收处理技术主要分为机械物理处理、湿法冶金、 生物冶金、火法冶金等或几种处理技术相结合：

①机械物理处理(《印刷电路板的粉碎分离回收工艺及其所用设备》，参见中 国发明专利(专利99102862.7，公开号CN1238244A)；《废旧电路板的破碎及高 压静电分离方法》，参见中国发明专利(专利号200510023785.5，公开号 CN1313208A)；《废弃电路板中金属富集体的物理回收工艺》，参见中国发明专利 (专利号200410014582.5，公开号CN1563440A))。该方法是采用机械设备先将 废弃线路板粉碎成颗粒，然后再利用各组分物性(如：密度、导电性等)差异， 实现金属与非金属的分离。利用机械物理处理法，废弃电路板中95％以上的金属 物质可以得到回收。但是，分离的金属是多种金属元素混合在一起的复杂二次金 属资源，必须对多金属混合物进行分离与循环再利用，才能实现金属资源化。

②湿法冶金(《分离回收废弃电路板多金属富集粉中有价金属的方法》，参见 中国发明专利(专利号201210267821.2，公开号CN102747229A)；《一种选择性 浸出分离废弃电路板中锡、铅和铜的方法》，参见中国发明专利(专利号 200910082443.9，公开号CN101864519A))。该方法是将废弃电路板置于强酸溶 液中，金属物质发生化学反应而溶解，然后从溶液中回收金属元素。然而，该方 法对部分金属的浸出效率低、作用有限，尤其是被包裹在陶瓷中的金属元素无法 回收；该技术尤其不足之处是，化学试剂消耗量大，同时产生大量含有腐蚀性和 毒性以及重金属离子的废液和废渣，极易造成二次污染。

③生物冶金(《联合物理分离和生物浸出的废弃电路板贵金属回收方法》，参 见中国发明专利申请(申请号201310262065.9，公开号CN103320618A)；《废弃 电路板中铜回收系统》，参见中国实用新型专利(专利号201220074426.8，公开号 CN202519343U)；《生物湿法冶金技术回收废弃线路板中有价金属的研究进展》， 有色金属科学与工程，2013年1期)。该技术是利用某种微生物或其代谢产物与 废弃电路板中的金属元素相互作用，产生氧化、还原、吸附、溶解等反应，从而 实现废弃电路板中金属元素的回收，但由于目前已知菌种有限，且不易工业化放 大培养，金属的浸出速度较慢，回收过程的生产周期过长，生产效率低。

④火法冶金。该技术是通过冶炼炉在富氧环境下高温加热废弃电路板，剥离 非金属物料，而熔融的金属物质呈合金熔体流出，再通过精炼和电解处理回收金 属元素，但是非金属物质在燃烧过程中会产生大量烟尘或有毒气体，对大气生态 环境有危害。

由此可见，在资源化处理废弃电路板金属元素过程中，现有技术还存在局限 性或不足。虽然在电子废弃物拆解过程中发展了脱焊技术(参见《电路板元器件 和焊料分离回收方法及装置》，中国发明专利，专利号CN200710201532.1，公开 号CN101112728)。但是，目前没有对废弃电路板多金属混合物中铋元素提出合 理的富集、分离以及循环再利用方法。铋广泛用于冶金、化工、电子、宇航、医 药等领域。相对来说，废弃电路板多金属混合物中铋元素品位高出天然矿石的数 十倍。因此，本发明废弃电路板多金属混合物中铋元素的富集与分离方法，有助 于节约有色金属资源和缓解我国有色金属资源短缺的压力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种分阶段处理、工艺简捷、高 效率、低排放、环境友好型废弃电路板多金属混合资源中铋元素的富集与分离方 法，将铋元素从混合金属中分离出来，实现对废弃电路板中金属铋的回收和资源 化处理。

为了实现这一目的，本发明利用了金属液-液分离的冶金学特点和金属元素在 液相分离系统中的选择性分配行为及其控制技术，通过添加不同的微量元素以及 采用不同的工艺参数，调控金属元素在液相分离系统中的分配率，使被回收的金 属元素富集并固定在预定的液相中，从而实现被回收金属元素从废弃电路板多金 属混合物中分离开来，最终得以绿色回收和循环再利用。

针对废弃电路板多金属混合物中铋元素的分离，首先，废弃电路板经破碎+ 分选后获得含有铋元素的多金属复杂混合物，在多金属复杂混合物中加入分离剂、 捕集剂、富集剂，将配好的金属混合物置于真空加热炉的石墨坩埚中加热熔化， 调控工艺参数，使熔体发生液-液分离，金属铋元素选择性富集在铅液相中，由于 液态铜与液态铅之间存在密度差，在重力作用下，坩埚中的熔体发生液相分层， 形成上层为液态铜和下层为液态铅的分离熔体。由此，铋元素从废弃电路板多金 属复杂混合物中分离出来，并得以循环利用，具体包括以下步骤：

步骤1对废弃电路板进行破碎+分选，将废弃电路板中的金属从非金属中分 离出来，获得含有铋元素的多金属复杂混合物；

步骤2在多金属复杂混合物中加入分离剂硅或铝元素，使硅或铝元素配比在 多金属混合物中所占的质量分数为5％～18％，将配置好的多金属复杂混合物置于 真空加热炉的石墨坩锅中；

步骤3真空加热炉密封后，启动真空抽气系统，当真空度小于10Pa后，充入 氮气，减小低熔点金属元素的挥发和避免金属氧化；

步骤4启动真空加热炉电源，加热到1100～1150℃，待石墨坩埚中的多金属 混合物完全熔化后，机械搅拌5分钟，并保温5～10min；

步骤5降低熔体温度，并加入捕集剂铅元素，使铅元素配比在石墨坩埚熔体 中所占的质量分数为30％～60％，熔体液-液分离成液态铜和液态铅；

步骤6再加入富集剂，调控液态铜与液态铅两相的分离率，使铋元素选择性 快速富集到铅液相中；

步骤7降低熔体温度到液态铜相熔点附近，机械搅拌石墨坩埚中液态铜与液 态铅混合熔体10～15min；

步骤8保持熔体温度静置10～30min，液态铅与液态铜之间因存在密度差， 在重力作用下坩埚中的熔体发生分层，形成上层为液态铜和下层为液态铅的分层 熔体，将上层液态铜倒出，继续用于其它具有针对性的金属元素分离与循环再利 用；

步骤9然后将坩埚中剩余的捕集了铋元素的下层液态铅倒出，并检测液态铅 中铋元素的质量含量，如果铋元素质量含量低于5％，液态铅返回到步骤5中再 利用，当作捕集剂铅元素用于下一批次的废弃电路板多金属混合资源中铋元素的 富集与分离。

所述的废弃电路板多金属混合资源中铋元素的富集与分离方法，步骤2中加 入的分离剂铝元素主要来源于电子废弃物拆解下来的铝质金属，使电子废弃物的 金属得到综合循环利用。

所述的废弃电路板多金属混合资源中铋元素的富集与分离方法，步骤6中， 加入的富集剂主要是碱金属元素(如：钠、钾等)的氧化物。

所述的废弃电路板多金属混合资源中铋元素的富集与分离方法，步骤9中， 倒出的捕集了铋元素的下层液态铅，降温至350～450℃，熔体中析出少量固态铜， 然后采用离心分离或者固液过滤分离技术，可将液态铅与铜进一步分离，如果液 态铅中的铋元素质量含量达到了预定值，送往有色冶炼厂，精炼后制造冶金添加 剂或者焊料。由此，铋元素从废弃电路板多金属复杂混合物中分离出来，并得以 循环利用。

本发明的优点及有益效果是：

1、本发明利用金属自身液-液分离的冶金学特点和金属元素在液相分离系统 中的选择性分配行为及其控制技术，通过添加不同的分离剂、捕集剂和富集剂等 元素以及采用不同的工艺参数，调控金属元素在液相分离系统中的分配率，使被 回收的金属元素富集和固定在预定的液相中，从而实现被回收金属元素与废弃电 路板多金属混合物相互分离，最终得以绿色回收和循环再利用。本发明废弃电路 板多金属混合资源中铋元素的富集与分离方法简单易行，具有综合高效、低成本、 环境友好等特点；添加的分离剂铝元素因为来源于电子废弃物，可使电子废弃物 的主要金属铝得到综合高效循环再利用；将上下分层的液态铜和液态铅分别倒出， 上层液态铜继续用于其它具有针对性的金属元素分离与提取，捕集了铋元素的下 层液态铅可以再利用，当作捕集剂铅元素用于下一批次的废弃电路板多金属混合 资源中铋元素的分离与提取，待铅液中的铋元素质量含量达到预定值后，送往有 色冶炼厂，精炼后制造冶金添加剂或者焊料。与湿法冶金和粗放的火法冶金等回 收废弃电路板中有价金属的方法相比，本发明在减小二次污染、节约能源等方面 和金属资源综合高效再利用方面明显具有更大的优势。

2、电路板中含有大量的黑色金属、有色金属、稀贵金属等，本发明的废弃电 路板多金属混合资源的分离与循环再利用方法，有助于高效再利用有色金属二次 资源，缓解我国有色金属资源短缺的压力，确保我国经济可持续发展。此外，本 发明的废弃电路板多金属混合资源的分离与循环再利用方法，由于其分离过程发 生在真空或无氧加热炉中，避免了因废气和废水排放而导致的二次污染，具备环 境友好的特点。因此，本发明的废弃电路板多金属混合资源的分离与循环再利用 方法具有经济和环境双重效益。

具体实施方式

在具体实施方式中，本发明提供了废弃电路板混合多金属元素的分离与循环 再利用方法，具体是利用金属液-液分离的冶金学特点和金属元素在液相分离系统 中的选择性分配行为及其控制，通过添加不同的分离剂、捕集剂和富集剂元素以 及采用不同的工艺参数，调控金属元素在液相分离系统中的分配率，使被回收的 金属元素富集并固定在捕集剂液相中，从而实现被回收金属元素从废弃电路板多 金属混合物中分离出来，最终得以绿色回收和循环再利用。

针对废弃电路板多金属混合物中铋元素的富集与分离，首先对废弃电路板进 行破碎+分选，将废弃电路板中的金属从非金属中分离出来，获得含有铋元素的 多金属复杂混合物。在多金属复杂混合物中加入分离剂硅或铝，使硅或铝元素配 比在多金属混合物中所占的质量分数为5％～18％，将配置好的多金属复杂混合物 置于真空加热炉的石墨坩锅中。真空加热炉密封后，启动真空抽气系统，然后充 入氮气，以减小低熔点金属元素的挥发和避免金属氧化。然后，启动真空加热炉 电源，加热到1100～1150℃，待石墨坩埚中的多金属混合物完全熔化后，机械搅 拌5分钟，并保温5～10min。降低熔体温度到900～1050℃，并加入捕集剂铅元 素，使铅元素配比在石墨坩埚熔体中所占的质量分数为30％～60％，熔体液-液分 离成液态铜和液态铅。之后，再加入微量富集剂，使富集剂在石墨坩埚熔体所占 的质量分数为0.5％～3％，调控液态铜与液态铅两相的分离率，使铋元素选择性 快速富集到铅液相中，进一步降低熔体温度到液态铜相熔点附近(800～1050℃)， 机械搅拌石墨坩埚中液态铜与液态铅混合熔体约10～15min，然后保持熔体温度 静置10～30min，液态铅与液态铜之间因存在密度差，在重力作用下坩埚中的熔 体发生分层，形成上层为液态铜和下层为液态铅的分层熔体，将上下分层的熔体 分别倒出。倒出的上层液态铜，继续用于其它具有针对性的金属元素分离与循环 再利用；捕集了铋元素的下层液态铅中，如果铋元素的质量含量低于5％，液态 铅返回分离系统中再利用，当作捕集剂铅元素用于下一批次的废弃电路板多金属 混合资源中铋元素的循环分离与提取。待铅液中的铋元素质量含量达到或接近5％ 后，不再返回分离系统，送往有色冶炼厂，精炼后制造冶金添加剂或者焊料等。 由此，铋元素从废弃电路板多金属复杂混合物中分离出来，并得以循环再利用。

下面，通过实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

实施例1

本实施例中，针对废弃电路板多金属混合物中铋元素的富集与分离，对其开 展验证性实验。首先对废弃电路板进行破碎+分选，将废弃电路板中的金属从非 金属中分离出来，获得含有铋元素的多金属复杂混合物。在多金属复杂混合物中 加入分离剂硅元素，使硅元素配比在多金属混合物中所占的质量分数为～10％， 将配置好的多金属复杂混合物置于真空加热炉的石墨坩锅中。然后，密封真空加 热炉，启动真空抽气系统，当真空度<10Pa后，向加热炉舱体中充入氮气，以减 小低熔点金属元素的挥发和避免金属加热过程氧化。启动真空加热炉电源，加热 到1100℃，待石墨坩埚中的多金属混合物完全熔化后，机械搅拌5min，并保温 5min。然后，降低熔体温度到900℃，加入捕集剂铅元素，使铅元素配比在石墨 坩埚熔体中所占的质量分数为50％，熔体液-液分离成液态铜和液态铅。保持熔体 温度在～900℃，在熔体中加入微量富集剂氧化钠，调控液态铜与液态铅两相的分 离率，铋元素选择性快速富集到铅液相中。降低熔体温度到～860℃，机械搅拌石 墨坩埚中液态铜与液态铅混合熔体约10min。在熔体温度～860℃静置10min，液 态铅与液态铜之间因存在密度差，在重力作用下坩埚中的熔体发生分层，形成上 层为液态铜和下层为液态铅的分层熔体，将上下分层的熔体分别倒出。由此，铋 元素从废弃电路板多金属混合物中分离出来。上层液态铜继续用于其它具有针对 性的金属元素分离与循环再利用。化学分析结果表明，经过一次捕集铋元素后， 下层铅液中的铋元素质量含量达到了～0.07％，而液态铜中的铋元素质量含量 为～0.002％，废弃电路板多金属混合物中的铋元素绝大部分分离富集到铅液相 中。

实施例2

本实施例中，针对废弃电路板多金属混合物中铋元素的富集与分离，对其开 展验证性实验。首先对废弃电路板进行破碎+分选，将废弃电路板中的金属从非 金属中分离出来，获得含有铋元素的多金属复杂混合物。在多金属复杂混合物中 加入分离剂硅元素，使硅元素配比在多金属混合物中所占的质量分数为～10％， 将配置好的多金属复杂混合物置于真空加热炉的石墨坩锅中。然后，密封真空加 热炉，启动真空抽气系统，当真空度<10Pa后，向加热炉舱体中充入氮气，以减 小低熔点金属元素的挥发和避免金属加热过程氧化。启动真空加热炉电源，加热 到1100℃，待石墨坩埚中的多金属混合物完全熔化后，机械搅拌5min，并保温 10min。然后，降低熔体温度到900℃，加入捕集剂铅元素，使铅元素配比在石墨 坩埚熔体中所占的质量分数为50％，熔体液-液分离成液态铜和液态铅。降低熔体 温度到～830℃，在熔体中加入微量富集剂氧化钠，调控液态铜与液态铅两相的分 离率，铋元素选择性快速富集到铅液相中。保持熔体温度～830℃，机械搅拌石墨 坩埚中液态铜与液态铅混合熔体约15min。在熔体温度～830℃静置30min，液态 铅与液态铜之间因存在密度差，在重力作用下坩埚中的熔体发生分层，形成上层 为液态铜和下层为液态铅的分层熔体，将上下分层的熔体分别倒出。由此，铋元 素从废弃电路板多金属混合物中分离出来。上层液态铜继续用于其它具有针对性 的金属元素分离与循环再利用。化学分析结果表明，经过一次捕集铋元素后，下 层铅液中的铋元素质量含量达到了～0.081％，而液态铜中的铋元素质量含量为～ 0.002％，废弃电路板多金属混合物中的铋元素绝大部分分离富集到铅液相中。

实施例3

本实施例中，针对废弃电路板多金属混合物中铋元素的富集与分离，对其开 展验证性实验。首先对废弃电路板进行破碎+分选，将废弃电路板中的金属从非 金属中分离出来，获得含有铋元素的多金属复杂混合物。将多金属复杂混合物置 于真空加热炉的石墨坩锅中。然后，密封真空加热炉，启动真空抽气系统，当真 空度<10Pa后，向加热炉舱体中充入氮气，以减小低熔点金属元素的挥发和避免 金属加热过程氧化。启动真空加热炉电源，加热到1100℃，待石墨坩埚中的多金 属混合物完全熔化后，机械搅拌5min，并保温10min。然后，降低熔体温度到900 ℃，加入实例2中经一次捕集铋元素的铅，使多金属混合物中铅质量含量达到～ 50％，熔体液-液分离成液态铜和液态铅。降低熔体温度到～830℃，液态铜与液 态铅两相的进一步分离，铋元素选择性快速富集到铅液相中。保持熔体温度～830 ℃，机械搅拌石墨坩埚中液态铜与液态铅混合熔体约15min。在熔体温度～830 ℃静置30min，液态铅与液态铜之间因存在密度差，在重力作用下坩埚中的熔体 发生分层，形成上层为液态铜和下层为液态铅的分层熔体，将上下分层的熔体分 别倒出。由此，铋元素从废弃电路板多金属混合物中分离出来。上层液态铜继续 用于其它具有针对性的金属元素分离与循环再利用。化学分析结果表明，经过2 次捕集铋元素后，下层铅液中的铋元素质量含量达到了～0.152％，而液态铜中的 铋元素质量含量为～0.004％，废弃电路板多金属混合物中的铋元素绝大部分分离 富集到铅液相中。

实施例4

本实施例中，针对废弃电路板多金属混合物中铋元素的富集与分离，对其开 展验证性实验。首先对废弃电路板进行破碎+分选，将废弃电路板中的金属从非 金属中分离出来，获得含有铋元素的多金属复杂混合物。在多金属复杂混合物中 加入从电子废弃物拆解下来的分离剂铝元素，使铝元素配比在多金属混合物中所 占的质量分数为～8％，将配置好的多金属复杂混合物置于真空加热炉的石墨坩锅 中。然后，密封真空加热炉，启动真空抽气系统，当真空度<10Pa后，向加热炉 舱体中充入氮气，以减小低熔点金属元素的挥发和避免金属加热过程氧化。启动 真空加热炉电源，加热到1150℃，待石墨坩埚中的多金属混合物完全熔化后，机 械搅拌5min，并保温5min。然后，降低熔体温度到～1050℃，加入捕集剂铅元 素，使铅元素配比在石墨坩埚熔体中所占的质量分数为～50％，熔体液-液分离成 液态铜和液态铅。保持熔体温度在～1050℃，在熔体中加入微量富集剂氧化钠， 调控液态铜与液态铅两相的分离率，铋元素选择性快速富集到铅液相中。降低熔 体温度到～1000℃，机械搅拌石墨坩埚中液态铜与液态铅混合熔体约10min。在 熔体温度～1000℃静置10min，液态铅与液态铜之间因存在密度差，在重力作用 下坩埚中的熔体发生分层，形成上层为液态铜和下层为液态铅的分层熔体，将上 下分层的熔体分别倒出。由此，铋元素从废弃电路板多金属混合物中分离出来。 上层液态铜继续用于其它具有针对性的金属元素分离与循环再利用。化学分析结 果表明，经过一次捕集铋元素后，下层铅液中的铋元素质量含量达到了～0.053％， 而液态铜中的铋元素质量含量为～0.0025％，废弃电路板多金属混合物中的铋元 素绝大部分分离富集到铅液相中。

实施例5

本实施例中，针对废弃电路板多金属混合物中铋元素的富集与分离，对其开 展验证性实验。首先对废弃电路板进行破碎+分选，将废弃电路板中的金属从非 金属中分离出来，获得含有铋元素的多金属复杂混合物。在多金属复杂混合物中 加入从电子废弃物拆解下来的分离剂铝元素，使铝元素配比在多金属混合物中所 占的质量分数为～8％，将配置好的多金属复杂混合物置于真空加热炉的石墨坩锅 中。然后，密封真空加热炉，启动真空抽气系统，当真空度<10Pa后，向加热炉 舱体中充入氮气，以减小低熔点金属元素的挥发和避免金属加热过程氧化。启动 真空加热炉电源，加热到1150℃，待石墨坩埚中的多金属混合物完全熔化后，机 械搅拌5min，并保温10min。然后，降低熔体温度到～1050℃，加入捕集剂铅元 素，使铅元素配比在石墨坩埚熔体中所占的质量分数为～50％，熔体液-液分离成 液态铜和液态铅。保持熔体温度在～1050℃，在熔体中加入微量富集剂氧化钠， 调控液态铜与液态铅两相的分离率，铋元素选择性快速富集到铅液相中。降低熔 体温度到～1000℃，机械搅拌石墨坩埚中液态铜与液态铅混合熔体约15min。在 熔体温度～1000℃静置30min，液态铅与液态铜之间因存在密度差，在重力作用 下坩埚中的熔体发生分层，形成上层为液态铜和下层为液态铅的分层熔体，将上 下分层的熔体分别倒出。由此，铋元素从废弃电路板多金属混合物中分离出来。 上层液态铜继续用于其它具有针对性的金属元素分离与循环再利用。化学分析结 果表明，经过一次捕集铋元素后，下层铅液中的铋元素质量含量达到了～0.067％， 而液态铜中的铋元素质量含量为～0.0060％，废弃电路板多金属混合物中的铋元 素绝大部分分离富集到铅液相中。

实施例6

本实施例中，针对废弃电路板多金属混合物中铋元素的富集与分离，对其开 展验证性实验。首先对废弃电路板进行破碎+分选，将废弃电路板中的金属从非 金属中分离出来，获得含有铋元素的多金属复杂混合物。将多金属复杂混合物置 于真空加热炉的石墨坩锅中。然后，密封真空加热炉，启动真空抽气系统，当真 空度<10Pa后，向加热炉舱体中充入氮气，以减小低熔点金属元素的挥发和避免 金属加热过程氧化。启动真空加热炉电源，加热到1150℃，待石墨坩埚中的多金 属混合物完全熔化后，机械搅拌5min，并保温10min。然后，降低熔体温度到～ 1050℃，加入实例5中经一次捕集铋元素的铅，使铅元素配比在石墨坩埚熔体中 所占的质量分数为～50％，熔体液-液分离成液态铜和液态铅。保持熔体温度在～ 1050℃，液态铜与液态铅两相进一步分离，铋元素选择性快速富集到铅液相中。 降低熔体温度到～1000℃，机械搅拌石墨坩埚中液态铜与液态铅混合熔体约 15min。在熔体温度～1000℃静置30min，液态铅与液态铜之间因存在密度差，在 重力作用下坩埚中的熔体发生分层，形成上层为液态铜和下层为液态铅的分层熔 体，将上下分层的熔体分别倒出。由此，铋元素从废弃电路板多金属混合物中分 离出来。上层液态铜继续用于其它具有针对性的金属元素分离与循环再利用。化 学分析结果表明，经过2次捕集铋元素后，下层铅液中的铋元素质量含量达到了～ 0.095％，而液态铜中的铋元素质量含量为～0.0077％，废弃电路板多金属混合物 中的铋元素绝大部分分离富集到铅液相中。