一种废旧电子材料的资源化利用方法

1.本发明涉及一种废旧电子材料的资源化利用方法，属于湿法冶金技术领域。


背景技术：

2.随着电子设备的越来越普及，废旧电子材料的产生量快速增长带来困扰，但同时也给我们提供一座资源丰富、价值极高的“电子金矿”。废旧电子材料指的是电子产品中的废弃电路板，它们一般由多种金属材料(如铜、铁、铝等)和塑料组成，其中还可能含有少量的稀有金属(如金、银、钯等)和有害物质(如铅、汞、镉等)。主要来源于温度交换设备、屏幕和显示器、灯、大型电子设备、小型电子设备以及小型信息技术和电信设备等。
3.废旧电子材料的回收利用可以减少废弃物的垃圾处理量，同时也可以减少新材料的开采和制造成本。目前，废旧电子材料的回收利用已经成为一种行业，并且逐渐得到了各国政府和企业的重视和支持。废旧电子材料一般需要进行专门的处理和回收，以减少对环境和人体健康的影响。
4.处理方式包括物理方法(如研磨、冶炼和分离等)和化学方法(如酸洗、碱洗和萃取等)，以及利用新技术(如生物技术等)进行提取和回收。
5.物理处理技术目前存在的问题是难以高效处理，物理处理技术需要大量的人力和时间，而且处理效率很低。物理处理废旧电子材料通常需要进行燃烧或加热处理，这可能会产生有毒的气体和固体废物，对环境造成污染。
6.生物处理技术的目前存在的问题是废旧电子材料生物处理的效率和质量可能会受到微生物种类、环境条件和电路板制造材料等因素的影响，难以预测和控制。生物处理技术需要花费较长的时间，通常需要几个星期到几个月甚至更长时间。旧电路板生物处理需要较高的技术和设备投入，而且维护和运行成本也较高。并且对于高端电子产品或者材质复杂、难降解的电路板，生物处理技术处理效果较差。
7.化学处理技术目前存在的问题是处理废旧电子材料通常需要使用强酸或强碱等化学试剂，这可能会产生有毒的气体和废液，对环境造成污染。化学处理技术的过程较为复杂，需要配合复杂的设备和工艺要求，成本较高。虽然使用化学处理技术可以使金浸出并回收利用，但回收率相对较低，很难实现全部金的回收和再利用。
8.对于化学废旧电子材料的处理主要集中在对于二次资源中黄金的回收，文献报道了酸浸法，其浸出剂包括盐酸加氧、王水，溴化氢加氧，溴酸盐、氯酸盐等含卤素的化学物质，此类方法涉及挥发性强酸，存在腐蚀设备，污染环境等缺点；除此之外，硫代硫酸盐法，硫脲法、硫氰酸盐法等含硫试剂浸出方法亦被广泛研究且对金矿、二次资源等均可获得一定金浸出效果，但是因大量铜、镍、锡、铁的存在，使得浸出液中金的选择性回收较为困难。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种废旧电子材料的资源化利用方法，具体包括以下步骤：
10.(1)使用含硫溶液处理废旧电子材料，得到废旧电子材料浸出液。
11.(2)将活性炭加入到浸出液中进行浸渍，一段时间后固液分离。
12.(3)对活性炭洗涤、烘干，将所得活性炭用作乙炔氢氯化反应的催化剂。
13.优选的，本发明所述含硫溶液为硫代硫酸盐浸出剂和协同浸出剂组成，其中，硫代硫酸盐浸出剂的浓度为0.1-0.6mol/l，协同浸出剂为硫脲及其衍生物、硫氰酸盐、硫醇化合物及其衍生物中的一种或多种的混合溶液，浓度为0.01-0.5mol/l。
14.优选的，本发明步骤(1)中浸出时间为6-12h，添加过程中固液比1:80-1:200，单位为g:ml。
15.优选的，本发明步骤(2)中活性炭与浸出液的质量比值在1:50-1:200。
16.优选的，本发明所述废旧电子材料的资源化利用方法，其特征在于：步骤(3)中烘干温度为120-160℃。
17.本发明所述废旧电子材料指含有金的废旧电子产品，例如：温度交换设备(如冷冻柜、冰箱、空调和热泵等)；屏幕和显示器(例如显示器、电视、笔记本电脑、平板电脑和笔记本电脑等)；灯(例如，发光二极管(led)、荧光灯和高强度放电灯等)；大型设备(例如洗衣机、电炉、干衣机、复印机、大型印刷机、光伏板等)；小型设备(例如通风设备、真空吸尘器、烤面包机、计算器、微波炉、收音机、电动剃须刀、相机、水壶、医疗设备、玩具和电子工具等)；小型信息技术和电信设备(如移动电话、电话、打印机、路由器和电脑等)。
18.本发明的原理：用硫代硫酸盐法制备得硫代硫酸纳米金会显示出优良的催化性能，其原因是纳米金提供了很多的活性表面位点，增加了与反应物分子的接触机会；这些活性位点能够有效催化反应，形成过渡态并降低反应的能垒。
19.本发明的有益效果为：
20.(1)本发明所述方法不但可绿色高效浸出二次资源中的有价金属成分，并且能将所得吸附材料简单处理后制得用于氯乙烯合成的有效催化剂，工艺简单，成本低；催化剂催化率达到10％-50％，催化剂寿命为18-120h。
21.(2)本发明使用二次资源制备催化剂用于pvc单体氯乙烯合成，成本低廉，具有一定应用潜力。
具体实施方式
22.下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
23.实施例1
24.本实施例采用硫代硫酸盐为浸出剂与硫脲为协同浸出剂，废旧电子材料为cpu的引脚，用未改性活性炭回收硫代硫酸盐体系中的金，包括以下步骤：
25.(1)取1g活性炭，用去离子水洗涤，去除粉末灰尘，过滤，置于60℃烘箱中烘12h后取出备用。
26.(2)使用0.3mol\l的硫代硫酸盐为浸出剂与0.05g\l氨基硫脲为协同浸出剂处理废旧电子材料，浸出时间为8h，添加过程中固液比1:150，g:ml，得到废旧电子材料浸出液，经检测，浸出液中金浓度为11mg/l。
27.(3)将步骤(1)中烘干的1g活性炭加入到100ml步骤(2)中的浸出液中进行浸渍，
24h后，取样并用原子吸收分析金浓度，经检测金负载量为0.7
‰
。
28.对步骤(3)所得活性炭进行洗涤，150℃下烘12h，用乙炔氢氯化催化反应评价装置检测催化性能，得到氯乙烯产率为19％。
29.实施例2
30.本实施例采用硫代硫酸盐为浸出剂与硫脲为协同浸出剂，废旧电子材料为cpu的引脚，用未改性活性炭回收硫代硫酸盐体系中的金，包括以下步骤：
31.(1)取1g活性炭，用去离子水洗涤，去除粉末灰尘，过滤，置于100℃烘箱中烘12h后取出备用。
32.(2)使用0.1mol\l的硫代硫酸盐与0.1g\l氨基硫脲为协同浸出剂处理废旧电子材料，浸出时间为8h，添加过程中固液比1:200，g:ml，得到废旧电子材料浸出液，经检测，浸出液中金浓度为4mg/l。
33.(3)将步骤(1)中烘干的1g活性炭加入到100ml步骤(3)中的浸出液中进行浸渍；24h后，取样并用原子吸收分析金浓度，计算得到金负载量为1.2
‰
。
34.对步骤(3)所得活性炭进行洗涤，150℃下烘12h，用乙炔氢氯化催化反应评价装置检测催化性能，得到氯乙烯产率为37％。
35.实施例3
36.本实施例采用硫代硫酸盐为浸出剂与硫氰酸盐为协同浸出剂，废旧电子材料为cpu的引脚，用未改性活性炭回收硫代硫酸盐体系中的金，包括以下步骤：
37.(1)取1g活性炭，用去离子水洗涤，去除粉末灰尘，过滤，置于100℃烘箱中烘12h后取出备用。
38.(2)使用0.1mol\l的硫代硫酸盐与0.2mol\l氨基硫脲为协同浸出剂处理废旧电子材料，浸出时间为8h，添加过程中固液比1:110，g:ml，得到废旧电子材料浸出液，经检测，浸出液中金浓度为10mg/l。
39.(3)将步骤(1)中烘干的1g活性炭加入到100ml步骤(3)中的浸出液中进行浸渍；24h后，取样并用原子吸收分析金浓度，计算得到金负载量为0.4
‰
。
40.对步骤(3)所得活性炭进行洗涤，150℃下烘12h，用乙炔氢氯化催化反应评价装置检测催化性能，得到氯乙烯产率为8％。
41.实施例4
42.本实施例采用硫代硫酸盐为浸出剂与硫化钠为协同浸出剂，二次资源为电脑电路板刮取物，用未改性活性炭回收硫代硫酸盐体系中的金，包括以下步骤：
43.(1)取1g活性炭，用去离子水洗涤，去除粉末灰尘，过滤，置于100℃烘箱中烘12h后取出备用。
44.(2)使用0.2mol\l的硫代硫酸盐与0.05mol\l硫化钠为协同浸出剂处理废旧电子材料，浸出时间为10h，添加过程中固液比1:100，g:ml，得到废旧电子材料浸出液，经检测，浸出液中金浓度为15mg/l。
45.(3)将步骤(1)中烘干的1g活性炭加入到步骤(3)中的浸出液中进行浸渍；24h后，取样并用原子吸收分析金浓度，金负载量为1.5
‰
。
46.对步骤(3)所得活性炭进行洗涤，250℃下烘12h，用乙炔氢氯化催化反应评价装置检测催化性能，得到氯乙烯产率为50.4％。
47.实施例5
48.本实施例采用硫代硫酸盐为浸出剂与1-甲基-5-巯基四氮唑(硫醇)为协同浸出剂，二次资源为电脑电路板刮取物，用未改性活性炭回收硫代硫酸盐体系中的金，包括以下步骤：
49.(1)取1g活性炭，用去离子水洗涤，去除粉末灰尘，过滤，置于100℃烘箱中烘12h后取出备用。
50.(2)使用0.25mol\l的硫代硫酸盐与0.02mol\l1-甲基-5-巯基四氮唑为协同浸出剂处理废旧电子材料，浸出时间为12h，添加过程中固液比1:150，g:ml，得到废旧电子材料浸出液，经检测，浸出液中金浓度为11mg/l。
51.(3)将步骤(1)中烘干的1g活性炭加入到步骤(3)中的浸出液中进行浸渍；24h后，取样并用原子吸收分析金浓度，金负载量为0.8
‰
。
52.对步骤(3)所得活性炭进行洗涤，150℃下烘12h，用乙炔氢氯化催化反应评价装置检测催化性能，得到氯乙烯产率为17％。
53.实施例6
54.本实施例采用硫代硫酸盐为浸出剂、氨基硫脲和硫氰酸盐为协同浸出剂，二次资源为电脑cpu，用未改性活性炭回收硫代硫酸盐体系中的金，包括以下步骤：
55.(1)取1g活性炭，用去离子水洗涤，去除粉末灰尘，过滤，置于100℃烘箱中烘12h后取出备用。
56.(2)使用0.25mol\l的硫代硫酸盐与0.02mol\l1-甲基-5-巯基四氮唑为协同浸出剂处理废旧电子材料，浸出时间为9h，添加过程中固液比1:100，g:ml，得到废旧电子材料浸出液，经检测，浸出液中金浓度为19mg/l。
57.(3)将步骤(1)中烘干的1g活性炭加入到100ml步骤(3)中的浸出液中进行浸渍；24h后，取样并用原子吸收分析金浓度，金负载量为1.9
‰
。
58.(4)对步骤(3)所得活性炭进行洗涤，150℃下烘12h，用乙炔氢氯化催化反应评价装置检测催化性能，得到氯乙烯产率为39％。

技术特征：
1.一种废旧电子材料的资源化利用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)使用含硫溶液处理废旧电子材料，得到废旧电子材料浸出液；(2)将活性炭加入到浸出液中进行浸渍，一段时间后固液分离；(3)对活性炭洗涤、烘干，将所得活性炭用作乙炔氢氯化反应的催化剂。2.根据权利要求1所述废旧电子材料的资源化利用方法，其特征在于：所述含硫溶液为硫代硫酸盐浸出剂和协同浸出剂组成，其中，硫代硫酸盐浸出剂的浓度为0.1-0.6mol/l，协同浸出剂为硫脲及其衍生物、硫氰酸盐、硫醇化合物及其衍生物中的一种或多种的混合溶液，浓度为0.01-0.5mol/l。3.根据权利要求1所述废旧电子材料的资源化利用方法，其特征在于：步骤(1)中浸出时间为6-12h，添加过程中固液比1:80-1:200，单位为g:ml。4.根据权利要求1所述废旧电子材料的资源化利用方法，其特征在于：步骤(2)中活性炭与浸出液的质量比值在1:50-1:200。5.根据权利要求1所述废旧电子材料的资源化利用方法，其特征在于：步骤(3)中烘干温度为120-160℃。

技术总结
本发明公开一种废旧电子材料的资源化利用方法，属于湿法冶金技术领域。本发明所述方法具体过程为：使用含硫溶液处理废旧电子材料，得到废旧电子材料浸出液；将活性炭加入到浸出液中进行浸渍，一段时间后固液分离，对活性炭洗涤、烘干，烘干所得产品用于乙炔氢氯化反应的催化剂；本发明所述方法不但可对电路板、CPU等废旧电子材料中的金属进行有效分离富集，还可以用较为廉价的方式制得用于氯乙烯合成的有效非汞催化剂；本发明在回收二次资源的同时开发了新的乙炔氢氯化催化剂，成本低，绿色环保。绿色环保。


技术研发人员：陈云龙 刘荣权 字富庭 胡显智 吴汉娇 顾云贵 吴锦 张发婷 罗秋
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/10/11