·876 北京科技大学学报 第36卷 解离，再采用重选、电磁分选等技术提取，得到非金 恒温搅拌浸出90min.实验流程示意图如图1所示. 属有机组分、铁镍磁性组分及多金属粉末-可.多 取浸出液采用电感耦合等离子体一原子发射光谱仪 金属粉末成分复杂，包含多种稀贵金属及大量铜、锡 (Optimal5300DV,Perkin-Elmer Instruments)检测两 等贱金属，元素含量波动大，传统的酸洗法、电解法 性金属离子浓度，按下式计算分离提取率： 等工艺流程长、污染重，且不能充分回收其中的有价 R=CYx100%. (1) 金属，而热解法、生物法、超临界法等新兴技术还不 mw 成熟@.因此，探索废弃电路板清洁、高效处理新 式中：R为某金属i分离提取率：c为金属离子质量 方法意义重大· 浓度，gL1;V为溶液体积，L;m为混合粉末质量， 低温碱性熔炼己被广泛应用于复杂有色金属资 gw为混合粉末中该金属的质量分数 源的处理研究，利用两性金属可与碱反应的特性，将 NaNO.NaOH PCB多金属粉末 含两性金属成分的物料与碱性介质混合后，在远低 于传统火法治金治炼温度下进行熔炼，得到两性金 熔炼 属的单质或可溶性盐，从而与铜、贵金属等其他有价 粉碎/水浸 金属中分离，具有金属直收率高、低温、环保等优 点1-口.本研究开发了低温碱性氧化熔炼分离提 滤液（两性金属 滤渣其他成分) 取废弃电路板粉末中有价金属新方法，详细探索了 熔炼过程条件对两性金属分离提取率的影响，得到 图1实验流程示意图 了较为适宜的工艺条件，为新方法的实际应用提供 Fig.I Schematic diagram of the experimental flow sheet 依据. 2实验结果与分析 1 实验部分 2.1熔炼温度对两性金属分离提取的影响 1.1主要原料和实验设备 按质量比为3配制NaNO,-NaOH混合盐、多金 随着环保要求日渐严苛，无铅焊料被广泛使用， 属粉末熔炼体系，改变熔炼温度，恒温熔炼2，浸出 新生产电路板中含铅量接近于零.由于各种电路板 熔炼产物，实验结果如图2所示 的成分差别很大，即使同种电器类型的电路板，也会 100 因厂家的不同而存在物理结构和材料组成的不同. 为准确探索两性金属在低温碱性熔炼条件下的行 为，本实验在查阅大量文献的基础上，对无铅废弃电 路板中金属成分进行模拟配制，化学组成如表1. 60 表1多金属粉末的化学组成（质量分数） 40 Table 1 Chemical composition of the crushed metal enrichment 安 Cu Fe Sn Al Zn Sb 61.94 6.13 19.87 6.113.02 2.93 0 25人 350 400450500550 熔炼温度℃ 实验所用金属粉末及NaNO,、NaOH、HNO3等试 图2熔炼温度对两性金属提取率的影响 剂均为分析纯，主要设备为SX2-8-16型箱形电阻 Fig.2 Effect of smelting temperature on the extracting ratios of am- 炉（控温精度±5℃）、QM-3SP2行星球磨机等 photeric metals 1.2实验操作与分析方法 由图2可知：熔炼后S和Sb的提取率明显高 通过探索实验，综合考虑熔炼反应介质作用和 于不熔炼直接浸出样(25℃)的提取率，且400℃之 效果，选取NaNO3为氧化剂，NaOH为碱性介质，并 前，提取率随熔炼温度升高而升高的趋势较明显，但 采用质量比为1：1的NaNO,-NaOH混合熔盐体系进 熔炼过程对Al和Z如作用不明显；高于400℃之后， 行实验.将多金属混合粉末与一定质量的混合熔盐 熔炼温度继续升高，Al、Zn和Sb提取率基本保持不 充分混合后，置于电阻炉中恒温熔炼一定时间，冷却 变，而Sn提取率有明显下降.Al和Zn性质活泼，不 后粉碎，加水至液固质量比为10左右，40℃条件下 经熔炼即可与碱性溶液反应，如式(2)和式(3)，因北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 解离，再采用重选、电磁分选等技术提取，得到非金 属有机组分、铁镍磁性组分及多金属粉末［8 － 9］． 多 金属粉末成分复杂，包含多种稀贵金属及大量铜、锡 等贱金属，元素含量波动大，传统的酸洗法、电解法 等工艺流程长、污染重，且不能充分回收其中的有价 金属，而热解法、生物法、超临界法等新兴技术还不 成熟［10］． 因此，探索废弃电路板清洁、高效处理新 方法意义重大． 低温碱性熔炼已被广泛应用于复杂有色金属资 源的处理研究，利用两性金属可与碱反应的特性，将 含两性金属成分的物料与碱性介质混合后，在远低 于传统火法冶金冶炼温度下进行熔炼，得到两性金 属的单质或可溶性盐，从而与铜、贵金属等其他有价 金属中分离，具有金属直收率高、低温、环保等优 点［11 － 12］． 本研究开发了低温碱性氧化熔炼分离提 取废弃电路板粉末中有价金属新方法，详细探索了 熔炼过程条件对两性金属分离提取率的影响，得到 了较为适宜的工艺条件，为新方法的实际应用提供 依据． 1 实验部分 1. 1 主要原料和实验设备 随着环保要求日渐严苛，无铅焊料被广泛使用， 新生产电路板中含铅量接近于零． 由于各种电路板 的成分差别很大，即使同种电器类型的电路板，也会 因厂家的不同而存在物理结构和材料组成的不同． 为准确探索两性金属在低温碱性熔炼条件下的行 为，本实验在查阅大量文献的基础上，对无铅废弃电 路板中金属成分进行模拟配制，化学组成如表 1． 表 1 多金属粉末的化学组成( 质量分数) Table 1 Chemical composition of the crushed metal enrichment % Cu Fe Sn Al Zn Sb 61. 94 6. 13 19. 87 6. 11 3. 02 2. 93 实验所用金属粉末及 NaNO3、NaOH、HNO3等试 剂均为分析纯，主要设备为 SX2--8--16 型箱形电阻 炉( 控温精度 ± 5 ℃ ) 、QM--3SP2 行星球磨机等． 1. 2 实验操作与分析方法 通过探索实验，综合考虑熔炼反应介质作用和 效果，选取 NaNO3 为氧化剂，NaOH 为碱性介质，并 采用质量比为 1∶ 1的 NaNO3--NaOH 混合熔盐体系进 行实验． 将多金属混合粉末与一定质量的混合熔盐 充分混合后，置于电阻炉中恒温熔炼一定时间，冷却 后粉碎，加水至液固质量比为 10 左右，40 ℃ 条件下 恒温搅拌浸出90 min． 实验流程示意图如图 1 所示． 取浸出液采用电感耦合等离子体--原子发射光谱仪 ( Optimal 5300DV，Perkin-Elmer Instruments) 检测两 性金属离子浓度，按下式计算分离提取率: Ｒi = cV mw × 100% ． ( 1) 式中: Ｒi为某金属 i 分离提取率; c 为金属离子质量 浓度，g·L － 1 ; V 为溶液体积，L; m 为混合粉末质量， g; w 为混合粉末中该金属的质量分数． 图 1 实验流程示意图 Fig． 1 Schematic diagram of the experimental flow sheet 2 实验结果与分析 2. 1 熔炼温度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，改变熔炼温度，恒温熔炼 2 h，浸出 熔炼产物，实验结果如图 2 所示． 图 2 熔炼温度对两性金属提取率的影响 Fig． 2 Effect of smelting temperature on the extracting ratios of am￾photeric metals 由图 2 可知: 熔炼后 Sn 和 Sb 的提取率明显高 于不熔炼直接浸出样( 25 ℃ ) 的提取率，且 400 ℃ 之 前，提取率随熔炼温度升高而升高的趋势较明显，但 熔炼过程对 Al 和 Zn 作用不明显; 高于 400 ℃ 之后， 熔炼温度继续升高，Al、Zn 和 Sb 提取率基本保持不 变，而 Sn 提取率有明显下降． Al 和 Zn 性质活泼，不 经熔炼即可与碱性溶液反应，如式( 2) 和式( 3) ，因 · 678 ·