用N902萃取废印刷线路板浸出液中的铜.pdf

3 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．o n 2 0 1 5 年第1 0 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n , 1 0 0 7 - 7 5 4 5 。2 0 1 5 ．1 0 ．0 0 8 用N 90 2 萃取废印刷线路板浸出液中的铜 康立武1 ，王青云1 ，邹燕飞2 1 ．湖北工程职业学院，湖北黄石4 3 5 0 0 0 ；2 ．方大特钢科技股份有限公司，南昌3 3 0 0 1 2 摘要以N 9 0 2 为萃取剂，从废弃印刷线路板氨性浸出液中萃取回收铜，研究萃取剂浓度、相比 O ／A 、萃 原液初始p H 和时间对铜萃取率的影响。结果表明，室温下N 9 0 2 萃取铜最优条件为萃取剂浓度 1 5 ％、O ／A 1 2 、料液初始p H 1 0 、萃取时间2 ．5m i n 。在此条件下C u 2 萃取率9 8 ．6 2 ％，用2m o l ／L 硫酸溶液对负载有机褶进行一级反萃4m i n ，C u 抖反萃率达8 9 ．9 1 ％，其溶液可满足电积提铜的要求。 关键词N 9 0 2 ；萃取；铜；废印刷线路板 中图分类号T F 8 1 1 文献标志码A文章编号1 0 0 7 - 7 5 4 5 2 0 1 5 1 0 - 0 0 3 0 ～0 4 S o l v e n tE x t r a c t i o no fC o p p e rf r o mW a s t eP r i n t e dC i r c u i tB o a r d sw i t hN 9 0 2 K A N GL i W U l ，W A N GQ i n g - y u n 2 ，Z O UY a n f e i 2 1 ．H u b e iE n g i n e e r i n gI n s t i t u t e ，H u a n g s h i4 3 5 0 0 0 ，H u b e i ，C h i n a ； 2 ．F a n g d aS p e c i a lS t e e lT e c h n o l o g yC o ．L t d ．，N a n c h a n g3 3 0 0 1 2 ，C h i n a A b s t r a c t C o p p e rw a se x t r a c t e dw i t hN 9 0 2f r o ma m m o n i a c a ll e a c h i n gs o l u t i o no fw a s t ep r i n t e dc i r c u i t b o a r d s ．T h ee f f e c t so fe x t r a c t i o na g e n tc o n c e n t r a t i o n ，e x t r a c t i o np h a s er a t i o O ／A ，i n i t i a lp Hv a l u eo f e x t r a c t i o ns o l u t i o na n de x t r a c t i o nt i m eo nc o p p e re x t r a c t i o nr a t ew e r ei n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a t c o p p e re x t r a c t i o nr a t ei s9 8 ．6 2 ％u n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n si n c l u d i n ge x t r a c t a n tc o n c e n t r a t i o no f1 5 ％， O ／A 1 2 ，i n i t i a lp Ho f1 0 ，a n de x t r a c t i o nt i m eo f2 ．5m i n ．S t r i p p i n gr a t eo fc o p p e ri s8 9 ．9 1 ％w i t h2 m o l ／Ls u l f u r i ca c i ds o l u t i o nf o r4m i n 。T h es o l u t i o nc a r lm e e tt h er e q u i r e m e n to fc o p p e re l e e t r o w i n n i n g 。 K e yw o r d s N 9 0 2 ；s o l v e n te x t r a c t i o n ；c o p p e r ；w a s t ep r i n t e dc i r c u i tb o a r d s 印剥线路板 以下简称P C B 中含有大量可回 收利用的有价金属，其中金属含量最多的是铜n 七] ， 可以作为铜的二次资源[ 3 8 ] 。回收废弃P C B 中金属 铜较理想的途径是氨浸～萃取一电积工艺口‘，在 实际生产过程中，萃取工序是该工艺中的一个重要 环节，萃取效果直接影响废弃P C B 中铜收率和经济 效益。 本试验采用萃取剂N 9 0 2 从废弃P C B 的氨性 浸出液中萃取铜，考察萃取剂浓度、萃取相比 O ／A 、萃原液初始p H 和萃取时间对铜萃取效果 的影响，旨在为回收废弃印刷线路板中铜提供一种 可供选择的方法。 l试验部分 废弃P C B 来源于随意收集的淘汰电脑主板，人 工拆卸元器件，破碎球磨成粉、烘干、过0 ．2 1m m 筛。在固液比4 0 g ／L 、硫酸铵浓度2m o i ／L 、氨水 浓度1m o l ／L 、浸出时间4h 条件下，采用N H 。一 N H 。 S O 。一H 。O 体系浸出P C B 料粉，制得待萃料 液，其主要金属成分分析结果 g ／L C u1 7 ．3 9 2 、Z n 收稿日期2 0 1 5 0 4 1 9 基金项目湖北省高等学校青年教师深入企业行动计划项目 X D 2 0 1 2 6 0 4 作者简介康立武 1 9 8 2 ，男，湖北黄冈人，硕士研究生，讲师． 万方数据 2 0 1 5 年第1 0 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．o n 3 l 0 ．2 0 3 、F e1 ．8 2 7 、A g0 ．0 0 4 、N i0 ．0 2 6 、A l0 ．5 1 1 、C a 0 ．0 9 5 、S n1 ．0 3 8 。 用磺化煤油将一定体积的N 9 0 2 按所需体积比 稀释到所需浓度，即为制备的有机相。实验室模拟 进行二级萃取试验和一级反萃试验。 萃取试验按照一定比例量取待萃料液 水相 和有机相N 9 0 2 ，装入2 5 0m L 带塞锥形瓶中，用 P H S - 2 5 数显p H 计测控混合液p H ，并将其固定在 K S 型康氏振荡器中室温下振荡，经预定时间后，转 移混合液至梨形分液漏斗中充分静置分层，分液得 萃余液 水相 和萃取液 有机相 ，参照文献[ 1 2 ] 运 用滴定分析法测定水相中C u 2 十浓度，并用差减法推 算出有机相中C u 2 十浓度，进而算出铜萃取率。 反萃试验将一定浓度的硫酸溶液与负载有机 相按l 1 的体积比加入到锥形瓶中，将其放置康氏 振荡器中振荡规定时间后，移至分液漏斗中静置分 层，分液得水相和有机相。分析水相中的C u 2 离子 浓度，并计算铜的反萃率。 2 结果与讨论 2 ．1 萃取剂N 9 0 2 浓度对铜萃取率的影响 在萃取相比O ／A 一1 ／2 、振荡时间2 ．5m i n 、萃 原液p H 一1 0 的条件下，考察萃取剂N 9 0 2 体积分 数对C u 2 萃取率的影响，结果见图1 。 图1N 9 0 2 浓度对C u 2 萃取率的影响 F i g ．1 E f f e c to fN 9 0 2c o n c e n t r a t i o no n e x t r a c t i o nr a t eo fC u 2 从图1 可看出，当N 9 0 2 浓度从5 ％升高到 1 5 ％时，C u 2 萃取率从5 0 ．4 5 ％升高到9 8 ．6 2 ％；再 继续增加N 9 0 2 的浓度，铜萃取率趋于平稳。综合 考虑，N 9 0 2 的浓度选择1 5 ％是比较适宜的。 2 ．2 萃职相比对铜萃取率的影响 选用N 9 0 2 浓度1 5 ％，萃原液p H 1 0 ，振荡时 间2 ．5m i n ，改变萃取相比，试验结果如图2 所示。 1 0 0 9 0 蓬 篓8 0 擎 苦7 0 6 0 5 0 1 ／1l ／2l ，3l “l ，5 相比 O ／A 图2 萃取相比对C u 2 萃取率的影响 F i g ．2 E f f e c to fp h a s er a t i oo ne x t r a c t i o n r a t eo fC u 2 图2 表明，随着萃取相比 O ／A 的增大，C u 2 萃取率基本呈上升趋势，综合考虑，选萃取相比 Q | A 1 ／2 ， 2 ．3 萃原液p H 对铜萃取率的影响 试验条件N 9 0 2 体积浓度1 5 ％、振荡时间2 ．5 m i n ，萃取相比O ／A 一1 ／2 。考察待萃原液初始p H 对C u 2 萃取率的影响，结果见图3 。 图3 萃原液p H 对C u 2 萃取率的影响 F i g ．3 E f f e c to fi n i t i a lp Hv a l u eo ne x t r a c t i o n r a t eo fC u 2 从图3 可见，当待萃料液初始p H 从8 ．5 增加 到1 0 时，C u 2 萃取率从7 3 ．5 5 ％增加到9 8 ．6 2 ％；而 待萃料液初始p H 一1 0 ．5 和p H 一1 1 时，C u 2 萃取 率反而呈下降趋势。其原因口明是N 9 0 2 萃取C u 2 时发生下面的反应 2 H R 。 C u ；5 ≠C u R 2 。 2 H 去 文献[ 1 4 ] 运用等摩尔系列法验证了萃合物为 C u R 。，会释放出H ，因此调高水相p H 有利于萃取 反应；当体系中p H 过大时，水相N H 。去，离解反应产 万方数据 3 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第1 0 期 生的自由N H 浓度增加，高浓度N H 。又与C u 2 反 应生成铜氨配合物C u N H 。 。抖，使得C u 2 十萃取率 降低。 在本试验萃取体系中，当水相p H 1 0 时，N H 。与C u 2 _ 生 成配合物C u N H 。 。2 的反应占主导优势，C u 2 萃 取率p H 增大反而下降。因此，较适宜的萃原液初 始p H 为1 0 。 2 ．4 萃取时间对铜萃取率的影响 固定条件相比O ／A 1 ／2 、N 9 0 2 浓度1 5 ％、萃 原液p H 一1 0 。不同混合振荡时间下的C u 2 萃取率 如图4 所示。 冰 ＼ 碍 醛 瓣 二 U 图4 振荡时间对c u 2 萃取率的影响 F i g ．4 E f f e c to fs t r i p p i n ga g i t a t i n gt i m eo n e x t r a c t i o nr a t eo fC e 2 由图4 可知，N 9 0 2 萃取C u 2 一N H 。一S O i H 2 0 氨性溶液中铜的速度非常快。随着振荡时间增加， C u 2 十萃取率先快速增加，当振荡时间达到2 ．5m i n 后基本保持不变。在反应初期萃取振荡时间越长， 萃取剂N 9 0 2 与水相氨性溶液接触时间越长，两相 反应越充分，分离效果越好。而当振荡时间达到 2 ．5r n i n 后萃取基本达到平衡，因此，萃取振荡时间 选2 ．5m i n 较适宜。 2 ．5 最佳条件下铜负载有机相的反萃试验 为了探明萃取剂N 9 0 2 回收废弃P C B 中铜的 最终收率，安排了最佳萃取条件下铜负载有机相的 反萃试验。选相比O ／A I ／I ，反萃振荡不同时间， 考察硫酸浓度对C u 2 反萃率的影响，结果见图5 。 如图5 所示，采用1 ．5m o l ／LH 。S O 。反萃时，反 萃速度较慢，反萃率也不高。采用2m o l ／L 和2 ．5 m o l ／LH 2 S 0 4 反萃时，反萃率比1 ．5m o l ／LH S 0 4 要高，反萃速度也快。当用2m o l ／LH 。S O 。反萃4 反萃对J 圊／r a m 图5 硫酸浓度对C u 2 反萃率的影响 F i g ．5 E f f e c to fv i t r i o lc o n c e n t r a t i o no n s t r i p p i n gr a t eo fC u 2 m i n 时，C u 2 萃取率达到8 9 ．9 1 ％，再继续延长反萃 时间，C u 2 十反萃率基本保持不变。说明混合振荡4 m i n 后，此时反萃有机相与水相中C u 2 接近平衡， 反萃效果较好，产出溶液能够满足电积提铜的实际 生产要求。 3结论 在N 9 0 2 体积分数为1 5 ％、萃取相比O ／A 一 1 ／2 、料液初始p H 一1 0 、萃取时间为2 ．5m i n 的萃取 条件下，以及硫酸浓度为2m o l ／L 、相比O ／A i ／I 、 反萃时间4m i n 的反萃条件下，模拟进行了二级萃 取试验和一级反萃试验，c u 2 萃取率可达到 9 8 ，6 2 ％，c u 2 反萃率可达8 9 ．9 1 ％，其反萃溶液能 够满足电积提铜的工艺要求。 参考文献 [ 1 ] 尧应强，徐晓萍，刘勇，等．废弃印刷线路板综合回收技 术评述口] ．材料研究与应用，2 0 1 1 ，5 1 1 7 - 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