《廢棄電路板多金屬富集粉末低溫鹼性熔煉基礎研究》是依託中南大學，由郭學益擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：廢棄電路板多金屬富集粉末低溫鹼性熔煉基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：郭學益
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
廢棄電路板是電子廢棄物重要組成部分，每年產生量巨大。廢棄電路板通過物理分選後，產出多金屬富集粉末，富含銅、錫、鉛及金、銀、鉑、鈀、銠等有價金屬，是典型的複雜有色金屬二次資源，回收意義重大。本研究以廢棄電路板多金屬富集粉末為對象，以有價金屬高效分離富集為目標，以冶金熔體多相反應理論為指導，系統研究多金屬富集粉末低溫鹼性熔煉過程行為機制。在對多金屬富集粉末體系結構、組元行為以及熔體性質的研究基礎上，通過冶金過程熱力學分析及界面強化反應動力學研究，考察金屬在低溫鹼性熔煉過程中的分配行為和規律；探索鹼性熔體介質和熔煉條件對兩性金屬轉化的影響，確定最佳化實驗參數和調控措施；形成多金屬低溫鹼性熔煉過程的理論基礎，為廢棄電路板中有價金屬低溫鹼性熔煉分離富集提供理論依據。本研究的開展將促進廢棄電路板中有價金屬的分離回收高效清潔技術開發，推動我國電子廢棄物高效清潔資源化利用。
結題摘要
廢棄電路板是電子廢棄物的主要部件，其中含有大量的有價金屬，但其組成成分複雜、元素含量波動大，常規工藝尚無法實現清潔高效回收。本項目開發了一種有色金屬複雜資源處理方法——低溫鹼性氧化熔煉，在氧化性條件下，通過高活性熔融鹼性介質轉化廢棄電路板多金屬富集粉末中的兩性金屬，實現其中各類有價金屬的高效、清潔、短流程回收。 項目對廢棄電路板處理現狀及研究進展進行了充分的調研，分析了鹼性氧化熔煉過程中的熔鹽熱力學行為，明確了有價金屬錫、鉛、鋅、鋁、銻、銅、鐵、鎳及貴金屬金、銀等的轉化過程，計算了水溶液中金屬離子狀態分布情況。在理論研究基礎上，以3種典型的廢棄電路板多金屬粉末為基本處理對象，通過系統的實驗研究，比較了鈉系熔鹽與鉀系熔鹽、氧化劑NaNO3與Na2O2、鹼性介質NaOH與Na2CO3、添加劑NaCl等對金屬分配的影響，確定了較為適宜的熔煉體系——NaOH-NaNO3混合體系，研究表明此體系具有良好的反應活性、浸潤性、流動性等物理化學性能。由於該熔煉過程涉及氣、液、固三相，屬於多相複雜反應，其動力學特徵受多種因素共同影響。項目進行了包括單因素、正交、回響曲面設計等實驗，系統研究了熔煉過程中各因素對兩性金屬轉化及分配的影響，單一金屬與熔鹽間的界面反應，獲得了可使錫、鉛、鋅、鋁均達到較高轉化率的熔煉區域—— NaOH-CME質量比4.5-5.0，熔煉溫度380-450℃，熔煉時間90-120min，在此區域內，錫、鋅、鋁轉化率均可高於95%，鉛轉化率在80~85%，而98%以上的銅及全部貴金屬於渣中富集。 針對熔煉-浸出後得到的高銅渣和高鹼溶液，進行了有價金屬分離探索，通過分步化學沉澱法，得到了硫酸銅晶體、貴金屬富集體、錫酸鈉等高附加值產品，同時可實現NaOH、NaNO3的循環利用。 本項目的研究為廢棄電路板中有價金屬回收提供了新的方法，為多金屬複雜資源氧化鹼性熔煉提供了理論依據。目前，項目已申請國家發明專利3項，其中授權3項，已發表各類論文9篇，另錄用3篇。
