第7期 刘静欣等：低温碱性熔炼分离提取废弃电路板粉末中两性金属 ·877· 此其提取率与熔炼温度关系不明显；S和Sb在熔 100 炼过程中发生式(4)和式(5)反应.熔炼温度升高， 氧化剂NaNO,活性增强，释放高活性O],氧化作用 强烈，促进反应进行，而温度过高后，NaNO3分解速 60 度加快，释放0，并快速逸出，不能对混合熔体起到 良好的氧化作用，因而S提取率呈现先升高后降低 的趋势.Sb熔点为630℃，本实验条件下与碱的反 应为固液反应，相对难以进行，且锑酸盐有Na,SbO3 和Na,SbO,两类，前者可溶于水和碱，后者微溶， 1.0152.02.53.0 在本实验强氧化性条件下大部分锑被氧化为五价， 熔炼时间h 进入浸出渣中，如图3所示.多金属粉末中的铜以 图4熔炼时间对两性金属提取率的影响 氧化态形式富集于渣中，可通过酸浸、电解等方式回 Fig.4 Effect of smelting time on the extracting ratios of amphoteric 收利用.选取400℃为最佳熔炼温度. metals 2Al+2Na0H+2H,0=2NaAl02+3H2,(2) Zn +2NaOH =Na2Zn02 +H2, (3) 400℃条件恒温熔炼1h后，浸出熔炼产物，结果如 5Sn+6Na0H+4NaN0,=5Na2Sn03+3H20+2N2, 图5所示. (4) 由图5可知，随着盐料质量比的增加，各个金属 2Sb +4NaOH +2NaNO,=2Na,SbO+2H2O +N2. 的浸出率都呈现先增加后平稳的状态，且盐料质量 比对Zm和Sn的浸出率的影响效果大于Al和Sb. (5) 盐料质量比较低时，熔炼过程中不能形成连续的液 态熔盐相，反应界面小，因而Sn、Zn和Sb两性金属 1000 *CuO 提取率较低：而A!本身与水亦可反应，所受影响较 ·NaSb(OH) 800 小，随着盐料质量比的增加，连续的液态碱性熔盐相 形成，碱浓度上升，促进反应进行.另一方面，熔炼 600 产物Na,ZnO,和Na,SnO3易水解，盐料质量比的增加 使浸出过程中的碱浓度上升，抑制了水解反应，使更 多的Zn和Sn存在于水溶液中. 00 综合考虑四种金属的浸出率，以及NaNO,和 NaOH消耗，选用盐料质量比为3. 20 30 40 50 60 29 100 图3浸出渣X射线衍射谱 Fig.3 XRD pattem of the leaching residue 80H 2.2熔炼时间对两性金属分离提取的影响 60 -A 按质量比为3配制NaNO,-NaOH混合盐、多金 -n 属粉末熔炼体系，400℃条件下恒温熔炼不同时间， 浸出熔炼产物，结果如图4所示. 20 由图4可知，随着熔炼时间的延长，S、Sb和A1 的提取率总体上是升高的，且在1h以后保持稳定， 0.51.01.52.02.53.03.54.0 而Z的提取率则随熔炼时间的延长逐渐降低.延 盐料质量比 长熔炼时间可使物料充分反应：而对于易挥发金属 图5盐料质量比对两性金属提取率的影响 Z,熔融状态下，高温时间的延长可能会造成挥发 Fig.5 Effect of NaNO:-NaOH/powder mass ratio on the extracting 量的增多，更容易随气体逸出而脱离反应体系.因 ratios of amphoteric metals 此，熔炼时间选取1h为宜. 2.3盐料质量比对两性金属分离提取的影响 2.4正交试验结果 改变NaNO,-NaOH混合盐与多金属粉末配比， 在单因素实验研究基础上，采用正交试验法对第 7 期 刘静欣等: 低温碱性熔炼分离提取废弃电路板粉末中两性金属 此其提取率与熔炼温度关系不明显; Sn 和 Sb 在熔 炼过程中发生式( 4) 和式( 5) 反应． 熔炼温度升高， 氧化剂 NaNO3活性增强，释放高活性［O］，氧化作用 强烈，促进反应进行，而温度过高后，NaNO3 分解速 度加快，释放 O2并快速逸出，不能对混合熔体起到 良好的氧化作用，因而 Sn 提取率呈现先升高后降低 的趋势． Sb 熔点为 630 ℃，本实验条件下与碱的反 应为固液反应，相对难以进行，且锑酸盐有 Na3 SbO3 和 Na3 SbO4两类，前者可溶于水和碱，后者微溶［13］， 在本实验强氧化性条件下大部分锑被氧化为五价， 进入浸出渣中，如图 3 所示． 多金属粉末中的铜以 氧化态形式富集于渣中，可通过酸浸、电解等方式回 收利用． 选取 400 ℃为最佳熔炼温度． 2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO  2 + 3H2，( 2) Zn + 2NaOH Na  2ZnO2 + H2， ( 3) 5Sn + 6NaOH + 4NaNO35Na2 SnO3 + 3H2O + 2N2， ( 4) 2Sb + 4NaOH + 2NaNO32Na3 SbO4 + 2H2O + N2 ． ( 5) 图 3 浸出渣 X 射线衍射谱 Fig． 3 XＲD pattern of the leaching residue 2. 2 熔炼时间对两性金属分离提取的影响 按质量比为 3 配制 NaNO3--NaOH 混合盐、多金 属粉末熔炼体系，400 ℃ 条件下恒温熔炼不同时间， 浸出熔炼产物，结果如图 4 所示． 由图 4 可知，随着熔炼时间的延长，Sn、Sb 和 Al 的提取率总体上是升高的，且在 1 h 以后保持稳定， 而 Zn 的提取率则随熔炼时间的延长逐渐降低． 延 长熔炼时间可使物料充分反应; 而对于易挥发金属 Zn，熔融状态下，高温时间的延长可能会造成挥发 量的增多，更容易随气体逸出而脱离反应体系． 因 此，熔炼时间选取 1 h 为宜． 2. 3 盐料质量比对两性金属分离提取的影响 改变 NaNO3--NaOH 混合盐与多金属粉末配比， 图 4 熔炼时间对两性金属提取率的影响 Fig． 4 Effect of smelting time on the extracting ratios of amphoteric metals 400 ℃条件恒温熔炼 1 h 后，浸出熔炼产物，结果如 图 5 所示． 由图 5 可知，随着盐料质量比的增加，各个金属 的浸出率都呈现先增加后平稳的状态，且盐料质量 比对 Zn 和 Sn 的浸出率的影响效果大于 Al 和 Sb． 盐料质量比较低时，熔炼过程中不能形成连续的液 态熔盐相，反应界面小，因而 Sn、Zn 和 Sb 两性金属 提取率较低; 而 Al 本身与水亦可反应，所受影响较 小，随着盐料质量比的增加，连续的液态碱性熔盐相 形成，碱浓度上升，促进反应进行． 另一方面，熔炼 产物 Na2ZnO2和 Na2 SnO3易水解，盐料质量比的增加 使浸出过程中的碱浓度上升，抑制了水解反应，使更 多的 Zn 和 Sn 存在于水溶液中． 综合考虑四种金属的浸出率，以及 NaNO3 和 NaOH 消耗，选用盐料质量比为 3． 图 5 盐料质量比对两性金属提取率的影响 Fig． 5 Effect of NaNO3 -NaOH / powder mass ratio on the extracting ratios of amphoteric metals 2. 4 正交试验结果 在单因素实验研究基础上，采用正交试验法对 · 778 ·