废旧电路板中湿法冶金回收铜并制备超细铜粉的研究

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本课题针对废旧印刷电路板(PCB)回收研究现状开展详细综述,对各种技术的优缺点进行了比较,探究出一种“机械预处理—硫酸铜-盐酸-正丁胺体系浸出—萃取、反萃富集 CuSO4溶液—二步还原法制备超细铜粉”的工艺路线,实现了废旧资源高效、无污染、高附加值回收,课题研究结论主要有:  (1)废旧PCB结构构成的复杂性及物化性质的特殊性决定着要有效分离出其中有价物质并予以回收,就必须收先对其进行拆卸及破碎预处理。采用王水-氢氟酸-高氯酸对经机械破碎预处理的粉末进行消解预处理,试验方法的精密度高、重复性再现性好。  (2)以硫酸铜-盐酸-正丁胺浸出体系进行PCB中铜的浸出,选择性较好,浸出率较高。最佳浸出条件为:搅拌强度:400~600rpm、CuSO4浓度:19.5g/L、HCl浓度:1.8mol/L、C4H11N浓度:0.3mol/L、温度:55℃、浸出时间:6h;优化条件下铜的平均浸出效率为97.67%,相对标准偏差为0.41,精密度较好,实现了将PCB中铜由固相转移到液相中,为工艺主线从废旧PCB回收铜并制备超细铜粉奠定了良好的基础。  (3)以LK-C2作为萃取剂,对浸出体系中铜进行萃取-硫酸反萃取后,得到了杂质含量少、铜含量高的反萃液,实现了较好的分离效果且稳定性极佳。最佳萃取条件为:pH值为2.0,LK-C2体积分数为15%,相比O/A=1:1,萃取时间为3min,铜萃取率为98.45%;最佳反萃条件为:反萃剂硫酸浓度为3mol/L,相比为2:1,常温下充分震荡5min,最终铜的反萃率达到91.32%,反萃液中铜离子浓度约为39.52g/L;反萃液经蒸发结晶后制得的CuSO4·5H2O作为制备超细铜粉原料。  (4)利用葡萄糖预还原—抗坏血酸还原的二步还原法制备超细铜粉,得出最佳制备工艺参数为:反应温度为75℃,pH值为14,在搅拌条件下加入浓度为w=0.03的明胶,先用葡萄糖在强碱性条件下预还原60min,然后缓慢加入0.3mol/L抗坏血酸溶液100mL,反应60min后静置24h,分离出上清液后加入3mL磷酸三丁酯浸泡清洗后的超细铜粉做表面改性。制备出平均粒径为500nm、粒度均匀、结晶度高、分散性较好、无团聚现象且抗氧化性较好的超细铜粉。
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