废弃线路板中钯的清洁回收方法与机理研究

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废弃线路板是电子废弃物的重要组成部分,其中含有价值不菲的钯。近年来我国电子废弃物的拆解量迅速增加,但废弃线路板大多只进行简单的物理分离,回收其中的铜和树脂,关于深度回收分散稀贵金属的研究稀有报道,针对钯的研究更加少见。本研究以废弃线路板为研究对象,以环境友好的湿法冶金方法实现废弃线路板中钯的有效回收,避免强酸、强碱和强氧化剂的使用,同时解析回收过程中的反应机理,建立废弃线路板资源化的新技术和新理念,为线路板的资源化提供新的途径。具体包括三个方面:基于废弃线路板非酸化合成氯化亚铜的钯浸出方法研究,基于机械化学活化的废弃线路板中钯的浸出方法研究,废弃线路板浸出液中钯的溶剂萃取回收方法研究。研究得到的主要结论如下:  1)基于废弃线路板非酸化合成氯化亚铜的钯浸出方法研究中,采用CuSO4-NaCl体系与废弃线路板中的Cu单质反应,通过调节实验参数使铜和二价铜定向生成一价铜,进而分离得到氯化亚铜。正交实验表明,氯化亚铜合成过程中影响钯浸出的主要参数是[Cu]/[Cu2+]。实验通过在氯化亚铜合成过程中考察钯的溶出情况,确定基于非酸化合成氯化亚铜的钯浸出的最佳参数,同时达到了理想的钯回收率和氯化亚铜转化率。通过控制实验条件下,可以使95%以上的钯转入溶液,97%以上的铜转化为氯化亚铜进行回收。方法所得氯化亚铜产品含量高达98.7%,主要指标均符合化工行业标准中优等品的要求。对钯的浸出机理进行分析,发现Cu2+与Cl-是钯溶出的关键,该体系作为新的浸出体系,可以拓展用于各类含钯废料的回收。本方法全程未使用强氧化剂和强酸,在浸出钯的同时得到氯化亚铜产品,具有良好的经济效益和实际应用前景。  2)基于机械化学活化的废弃线路板中钯的浸出方法研究中,发现机械活化对于废弃线路板中钯的回收具有明显的促进作用。确立了钯的最佳机械化学活化条件:NaCl∶ K2S2O8为1∶1,物料比4∶1,球料比为20∶1,转速为600 rpm,球磨时间为3h,该条件下钯的浸出率达到95%以上。通过XRD、XPS、SEM等方法研究球磨前后物料的形态变化和化学变化,并结合热力学计算分析可推知,反应产物中的钯以PdCl2存在,球磨中的发生的反应为:K2S2O8+2NaCl+Pd=PdCl2+ K2SO4+Na2SO4。在球磨过程中,K2S2O8中具有活性的氧起到氧化作用,NaCl的添加则降低了反应的ΔG,使反应更容易进行,球磨的破碎、混合以及球与球、球与罐之间碰撞所提供的能量,使得常温下不能发生的固相反应在球磨体系中可以实现。  3)废弃线路板多金属体系中的钯通过二异戊基硫醚(S201)进行萃取回收,研究了萃取和反萃取过程中的一系列参数,并对萃取机理和S201的重复使用性进行了研究。最佳参数条件下(10%的S201的正十二烷溶液,A/O(水相与有机相体积比)比为5的两级萃取,萃取时间2分钟),钯的萃取率为99.4%;使用S201萃取钯时,分子中的硫原子与钯直接配位,而常规金属和S201不能和配位,从而实现钯与常规金属的有效分离。使用0.1 mol/L的氨水对载钯的有机相进行反萃,在A/O(水相与有机相体积比)比为1的条件下,通过两级反萃可以实现99.5%的反萃率。萃取-反萃-再生重复5次后,萃取剂性质稳定,萃取性能没有明显的下降,萃取率依然保持在99%以上,实现了良好的重复利用。
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