《新型電子廢物熔池熔煉富集回收稀貴金屬的基礎研究》是依託安徽工業大學,由樊友奇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名:新型電子廢物熔池熔煉富集回收稀貴金屬的基礎研究
- 項目類別:青年科學基金項目
- 項目負責人:樊友奇
- 依託單位:安徽工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
與傳統的“四機一腦”電子廢物相比,以報廢手機為代表的新型電子廢物中稀貴金屬種類更多、含量更高,回收利用價值更大;但是其體積小,結構成分複雜,鐵/鋁含量低,採用傳統電子廢物破碎-分選-冶煉工藝,不僅物理分選效率不高,而且將導致稀貴金屬大量損失。簡單剪下破碎後直接熔池熔煉處理,基於稀貴金屬與銅/鉛的親疏關係差異實現稀貴金屬富集回收是其回收處理的最合理工藝方案。本項目擬以報廢手機為代表對象,針對熔池熔煉這一關鍵環節開展相關基礎研究。解析高Al2O3/MgO含量FeOx-SiO2-CaO爐渣的物理特性及熔化行為,構建新型電子廢物熔池熔煉過程中稀貴金屬分配平衡與氧分壓、溫度、渣/金比、爐渣組成之間的關係模型,揭示熔池熔煉條件下報廢手機中主要金屬的反應行為及稀貴金屬走向分布規律,確定熔池熔煉的基本作業制度,為新型電子廢物高效處理綜合回收稀貴金屬的技術開發提供理論支撐,項目研究具有重要的理論及套用價值。
結題摘要
本項目以報廢手機為代表對象,針對熔池熔煉這一關鍵環節開展相關基礎研究。系統解析了報廢手機結構成分特點,並在此基礎上建立了基於高Al2O3/MgO含量FeOx-SiO2-CaO渣系熔池熔煉富集回收稀貴金屬的技術;採用熱力學理論計算和高溫相平衡試驗研究方法,揭示了不同條件下高Al2O3/MgO含量FeOx-SiO2-CaO爐渣液相線的變化規律及微量爐渣組元(如Cr2O3)對爐渣熔煉特性的影響;結合熱力學模擬和高溫靜態平衡試驗研究,構建了熔煉過程中典型稀貴金屬的分配平衡模型,提出了稀貴金屬定向分離機制。主要研究結果如下: (1)篩選和確定了具有高Al2O3溶解能力的爐渣組成,此時爐渣具有合適的熔化溫度及粘度。當控制氧分壓範圍在10-10~10-8atm,合理的爐渣組成為Al2O3含量10wt%~15wt%,CaO含量5-20wt%,Fe/SiO2值在0.8~1.3之間,其中CaO和Fe/SiO2對爐渣粘度的影響大於Al2O3;此外,原料中不鏽鋼所帶來的造渣成分Cr2O3對熔煉渣性質具有重要影響,1300℃,氧分壓10-8atm時,液態渣中Cr2O3溶解度僅為0.6-0.8wt%,爐渣中將大量形成FeO•(AlxCryFe1-x-y)2O3尖晶石,導致爐渣熔化溫度和粘度急劇上升,在實際熔煉工業實踐中需要嚴格控制其含量。 (2)稀貴金屬在熔煉過程中分配行為研究結果表明:以元素Sn為例,氧分壓的控制是關鍵因素,氧分壓為10-9 -10-6atm時,Sn在爐渣中主要以+2價形態存在,氧分壓升高更有利於稀貴金屬富集在銅合金中;熔煉溫度越高,Sn元素更傾向於富集於合金中;爐渣組成中CaO含量對元素走向的影響較為顯著。(3)通過針對廢舊手機電路板、傳統鍵盤手機及智慧型手機熔煉試驗研究,驗證並形成了基於FeOx-SiO2-Al2O3-CaO渣系熔煉富集稀貴金屬的關鍵技術,獲得了適宜的最佳化工藝條件及目標爐渣組成,Cu、Ni、Sn、Au、Ag的回收率分別可達到98.49%,97.33%,95.44%,99.69%,98.89%,提出了以廢舊手機為代表的新型電子廢棄物熔煉回收稀貴金屬的定向分離技術體系,並將項目研究成果套用於工業實踐,開展了電子廢棄物(線路板、手機)熔池熔煉擴大及半工業試驗,為生產過程順利實施提供可靠保障。