一種廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于廢舊印刷線路板的回收，特別涉及廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離方法。本發(fā)明用有機(jī)酸水溶液和氧化劑進(jìn)行配制得到液體介質(zhì)，通過廢舊印刷線路板基板上的銅鉚釘和銅箔的表面部分與液體介質(zhì)反應(yīng)溶解而使銅鉚釘和銅箔與廢舊印刷線路板的非金屬材料分離，得到經(jīng)處理的廢舊印刷線路板的非金屬材料和從廢舊印刷線路板基板上脫落的銅鉚釘及銅箔；電解使用后的液體介質(zhì)，可回收液體介質(zhì)中的銅，電解后的液體介質(zhì)可循環(huán)使用。本發(fā)明反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)單，便于控制；液體介質(zhì)對(duì)廢舊印刷線路板基板的非金屬材料無破壞，銅鉚釘和銅箔與非金屬材料完全分離，無“三廢”的排放。
【專利說明】一種廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢舊印刷線路板的回收，特別涉及一種廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來由于全球電子設(shè)備的使用量急劇增加，致使電子電器設(shè)備，如電視機(jī)、電腦、手機(jī)和電子娛樂設(shè)備等的廢棄量也迅猛增長(zhǎng)。據(jù)估計(jì)，目前我國(guó)主要電子廢棄物年產(chǎn)生量為150萬噸，約占我國(guó)生活垃圾年產(chǎn)總量的1%，并以每年13%~15%的速度增長(zhǎng)。在電子廢棄物中，線路板的回收利用是最復(fù)雜的，但也是最具有價(jià)值性的，因?yàn)樗秀~、鉛、錫、鉻、鎘、萊、鎳、金、銀、鈕等貴重金屬。
[0003]印刷線路板(Printed circuit Bonds, PCBs)是由樹脂和玻璃纖維材料制備的基板、基板上的銅鉚釘和銅箔以及電子元器件等構(gòu)成。印刷線路板廣泛地應(yīng)用于信息、通訊、電子、軍事、航天等領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及各個(gè)領(lǐng)域需求印刷線路板的不斷擴(kuò)大，所產(chǎn)生的廢舊印刷線路板的數(shù)量也急劇增長(zhǎng)。一方面廢舊印刷線路板中的多種有毒有害物質(zhì)必須經(jīng)過回收處理；另一方面廢舊印刷線路板基板中的重金屬元素又具有極高的資源回收利用價(jià)值，是一種潛在的二次資源。因此，合理有效的回收廢舊印刷線路板對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保都有著重要的意義。
[0004]廢舊印刷線路板的回收處理一般經(jīng)過拆解、分選和回收再利用的過程。首先通過機(jī)械拆解將廢舊印刷線路板上的電子元器件從基板上拆除，接著對(duì)已拆解了電子元器件的基板通過物理或化學(xué)等方法對(duì)基板及銅鉚釘和銅箔進(jìn)行分選，最后對(duì)分選后的各組分進(jìn)行處理和回收。目前對(duì)拆除電子元器件后的廢舊印刷線路板基板進(jìn)行分選的方法有機(jī)械物理分選、火法冶金分選和濕法冶金分選等方法。機(jī)械物理分選法能夠?qū)饘倥c非金屬實(shí)現(xiàn)較好地分離，其流程簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境無破壞，但是分選時(shí)要對(duì)廢舊印刷線路板基板進(jìn)行粉碎，分選后所得各組分的純度不高，不能直接被工業(yè)再利用。火法冶金分選法只對(duì)金屬具有很好的回收效果，高溫下非金屬材料易發(fā)生分解，而且非金屬材料分解后形成的物質(zhì)對(duì)人體和環(huán)境都有較大危害。濕法冶金分選法的工藝原理是利用具有氧化性的溶液在一定條件下將基板浸于溶液中，然后提純浸出液中的金屬離子，從而實(shí)現(xiàn)廢舊印刷線路板的資源化處理。但用硝酸、硫酸等強(qiáng)酸和雙氧水來浸出基板中的金屬時(shí)，基板非金屬材料一方面會(huì)發(fā)生氧化而被破壞；另一方面溶解的金屬離子還會(huì)破壞基板上非金屬材料的分子結(jié)構(gòu)使非金屬材料性能降低。若用氨水浸出基板上的金屬時(shí)，由于氨氣極易揮發(fā)，易造成二次環(huán)境污染。在有氧化劑存在時(shí)，有機(jī)酸在室溫條件下能選擇性的與金屬銅發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，且不破壞非金屬材料，得到單一純凈的銅的絡(luò)合物溶液。因此本發(fā)明選用在有氧化劑存在時(shí)，用有機(jī)酸來與廢舊印刷線路板基板上的銅鉚釘和銅箔發(fā)生反應(yīng)，使廢舊印刷線路板基板上的銅鉚釘和銅箔與非金屬 材料分離，同時(shí)其液體介質(zhì)中銅的絡(luò)合物可經(jīng)電解回收，電解后的液體介質(zhì)可循環(huán)使用；既不破壞非金屬材料，高效回收金屬銅，又避免了 “三廢”的排放，環(huán)境友好。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是利用在有氧化劑存在時(shí)，用有機(jī)酸水溶液與廢舊印刷線路板基板上的銅鉚釘和銅箔進(jìn)行選擇性部分反應(yīng)，使銅鉚釘和銅箔與廢舊印刷線路板上的非金屬材料分離，從而提供一種工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、價(jià)格低廉且環(huán)境友好的廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離方法。
[0006] 本發(fā)明是利用在有氧化劑存在時(shí)，用有機(jī)酸與金屬銅在室溫條件下發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)的性質(zhì)，用有機(jī)酸水溶液和氧化劑進(jìn)行配制得到液體介質(zhì)，通過廢舊印刷線路板基板上的銅鉚釘和銅箔的表面部分與液體介質(zhì)反應(yīng)溶解而使銅鉚釘和銅箔與廢舊印刷線路板的非金屬材料分離，得到經(jīng)處理的廢舊印刷線路板的非金屬材料和從廢舊印刷線路板基板上脫落的銅鉚釘及銅箔；電解使用后的液體介質(zhì)，可回收液體介質(zhì)中的銅；電解后的液體介質(zhì)可循環(huán)使用。本發(fā)明的液體介質(zhì)對(duì)廢舊印刷線路板基板的非金屬材料無破壞，銅鉚釘和銅箔與非金屬材料完全分離，同時(shí)避免了“三廢”的排放。本發(fā)明反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)單，便于控制，原料價(jià)格低廉，液體介質(zhì)可重復(fù)使用，環(huán)境友好。
[0007]本發(fā)明的廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離方法為:在容器中配制pH值為2-5的有機(jī)酸水溶液，將帶有銅鉚釘和銅箔的廢舊印刷線路板的單層基板和/或多層基板浸沒在所述的有機(jī)酸水溶液中；在室溫、避光條件下，邊攪拌邊向其中逐滴加入氧化劑水溶液或通入氧化劑氣體，配制得到浸有廢舊印刷線路板基板的液體介質(zhì)體系；在觀察到銅鉚釘和銅箔的表面有氣泡生成后，仍繼續(xù)滴加氧化劑水溶液或通入氧化劑氣體，直到銅鉚釘和銅箔脫離廢舊印刷線路板基板后，停止滴加氧化劑水溶液或停止通入氧化劑氣體；取出經(jīng)處理的廢舊印刷線路板基板，分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔。
[0008]所述的分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔后的液體介質(zhì)，經(jīng)電解，回收液體介質(zhì)中的銅。
[0009]所述的經(jīng)電解并回收液體介質(zhì)中的銅后的液體介質(zhì)，可循環(huán)用于上述廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離使用。
[0010]所述的攪拌為磁力攪拌、機(jī)械攪拌和超聲振蕩中的一種或幾種，其中優(yōu)選使用超
聲振蕩。
[0011]所述的有機(jī)酸為甘氨酸、檸檬酸、醋酸、甲酸、草酸(乙二酸)、丙酸、丙二酸、琥珀酸(丁二酸)、酒石酸(2，3- 二羥基丁二酸)和丁酸中的一種或幾種。
[0012]所述的氧化劑水溶液為過氧化氫水溶液、過氧化苯甲酸、過氧化二琥珀酸、叔丁基過氧化氫和過氧化二苯甲酰水溶液中的一種或幾種。
[0013]所述的氧化劑氣體選自氧氣、臭氧、氧氣和臭氧的混合氣體、氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w(其中氧氣的含量不小于400mg/L)、氧氣和二氧化碳的混合氣體(其中氧氣的含量不小于400mg/L)、臭氧和氮?dú)獾幕旌蠚怏w(其中臭氧的含量不小于5mg/L)、臭氧和二氧化碳的混合氣體(其中臭氧的含量不小于5mg/L)中的一種或幾種。
[0014]本發(fā)明的廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離方法具有如下特點(diǎn):
[0015](I)所用試劑為有機(jī)酸和氧化劑，化學(xué)性質(zhì)和反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)過程中避免了“三廢”的排放，對(duì)廢舊印刷線路板基板上的非金屬材料基本無破壞，銅鉚釘和銅箔與非金屬材料易于分離。
[0016](2)整個(gè)處理過程不需對(duì)非金屬材料進(jìn)行機(jī)械破碎，所用裝置簡(jiǎn)單，操作容易，易于控制，成本低廉。
[0017](3)使用后的液體介質(zhì)易于處理，可重復(fù)使用，環(huán)境友好。【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019]在容器中配制pH值為5的甘氨酸水溶液，將帶有銅鉚釘和銅箔的廢舊印刷線路板的單層基板和/或多層基板浸沒在所述的甘氨酸水溶液中；在室溫、避光條件下，邊攪拌邊向其中逐滴加入過氧化氫水溶液，配制得到浸有廢舊印刷線路板基板的液體介質(zhì)體系；在觀察到銅鉚釘和銅箔的表面有氣泡生成后，仍繼續(xù)滴加所述的過氧化氫水溶液，直到銅鉚釘和銅箔脫離廢舊印刷線路板基板后，停止滴加所述的過氧化氫水溶液；取出經(jīng)處理的廢舊印刷線路板基板，分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔。
[0020]所述的分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔后的液體介質(zhì)，經(jīng)電解，可回收液體介質(zhì)中的銅。
[0021]所述的經(jīng)電解并回收液體介質(zhì)中的銅后的液體介質(zhì)，可循環(huán)用于上述廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離使用。
[0022]實(shí)施例2
[0023]在容器中配制pH值為2的醋酸水溶液，將帶有銅鉚釘和銅箔的廢舊印刷線路板的單層基板和/或多層基板浸沒在所述的醋酸水溶液中；在室溫、避光條件下，邊攪拌邊向其中逐滴加入過氧化苯甲酸水溶液，配制得到浸有廢舊印刷線路板基板的液體介質(zhì)體系；在觀察到銅鉚釘和銅箔的表面有氣泡生成后，仍繼續(xù)滴加所述的過氧化苯甲酸水溶液，直到銅鉚釘和銅箔脫離廢舊印刷線路板基板后，停止滴加所述的過氧化苯甲酸水溶液；取出經(jīng)處理的廢舊印刷線路板基板，分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔。
[0024]所述的分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔后的液體介質(zhì)，經(jīng)電解，可回收液體介質(zhì)中的銅。
[0025]所述的經(jīng)電解并回收液體介質(zhì)中的銅后的液體介質(zhì)，可循環(huán)用于上述廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離使用。
[0026]實(shí)施例3
[0027]在容器中配制pH值為4的丙酸和草酸(體積比為1:1)的混合水溶液，將帶有銅鉚釘和銅箔的廢舊印刷線路板的單層基板和/或多層基板浸沒在所述的丙酸和草酸的混合水溶液中；在室溫、避光條件下，邊攪拌邊向其中逐滴加入過氧化氫水溶液，配制得到浸有廢舊印刷線路板基板的液體介質(zhì)體系；在觀察到銅鉚釘和銅箔的表面有氣泡生成后，仍繼續(xù)滴加所述的過氧化氫水溶液，直到銅鉚釘和銅箔脫離廢舊印刷線路板基板后，停止滴加所述的過氧化氫水溶液；取出經(jīng)處理的廢舊印刷線路板基板，分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔。
[0028]所述的分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔后的液體介質(zhì)，經(jīng)電解，可回收液體介質(zhì)中的銅。
[0029]所述的經(jīng)電解并回收液體介質(zhì)中的銅后的液體介質(zhì)，可循環(huán)用于上述廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離使用。
[0030]實(shí)施例4[0031]在容器中配制pH值為3的檸檬酸水溶液，將帶有銅鉚釘和銅箔的廢舊印刷線路板的單層基板和/或多層基板浸沒在所述的檸檬酸水溶液中；在室溫、避光條件下，邊攪拌邊向其中通入氧氣，配制得到浸有廢舊印刷線路板基板的液體介質(zhì)體系；在觀察到銅鉚釘和銅箔的表面有氣泡生成后，仍繼續(xù)通入氧氣，直到銅鉚釘和銅箔脫離廢舊印刷線路板基板后，停止通入氧氣；取出經(jīng)處理的廢舊印刷線路板基板，分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔。
[0032]所述的分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔后的液體介質(zhì)，經(jīng)電解，可回收液體介質(zhì)中的銅。
[0033]所述的經(jīng)電解并回收液體介質(zhì)中的銅后的液體介質(zhì)，可循環(huán)用于上述廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離使用。
[0034]實(shí)施例5
[0035]在容器中配制pH值為3的草酸水溶液，將帶有銅鉚釘和銅箔的廢舊印刷線路板的單層基板和/或多層基板浸沒在所述的草酸水溶液中；在室溫、避光條件下，邊攪拌邊向其中逐滴加入過氧化氫和過氧化二苯甲酰(體積比為1:1)的混合水溶液，配制得到浸有廢舊印刷線路板基板的液體介質(zhì)體系；在觀察到銅鉚釘和銅箔的表面有氣泡生成后，仍繼續(xù)滴加所述的過氧化氫和過氧化二苯甲酰的混合水溶液，直到銅鉚釘和銅箔脫離廢舊印刷線路板基板后，停止滴加所述的過氧化氫和過氧化二苯甲酰的混合水溶液；取出經(jīng)處理的廢舊印刷線路板基板，分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔。
[0036]所述的分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔后的液體介質(zhì)，經(jīng)電解，可回收液體介質(zhì)中的銅。
[0037]所述的經(jīng)電解并 回收液體介質(zhì)中的銅后的液體介質(zhì)，可循環(huán)用于上述廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離使用。
[0038]實(shí)施例6
[0039]在容器中配制pH值為2的醋酸水溶液，將帶有銅鉚釘和銅箔的廢舊印刷線路板的單層基板和/或多層基板浸沒在所述的醋酸水溶液中；在室溫、避光條件下，邊攪拌邊向其中通入臭氧和氧氣(體積比為1:1)，配制得到浸有廢舊印刷線路板基板的液體介質(zhì)體系；在觀察到銅鉚釘和銅箔的表面有氣泡生成后，仍繼續(xù)通入臭氧和氧氣，直到銅鉚釘和銅箔脫離廢舊印刷線路板基板后，停止通入臭氧和氧氣；取出經(jīng)處理的廢舊印刷線路板基板，分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔。
[0040]所述的分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔后的液體介質(zhì)，經(jīng)電解，可回收液體介質(zhì)中的銅。
[0041]所述的經(jīng)電解并回收液體介質(zhì)中的銅后的液體介質(zhì)，可循環(huán)用于上述廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離使用。
[0042]實(shí)施例7
[0043]在容器中配制pH值為3的檸檬酸水溶液，將帶有銅鉚釘和銅箔的廢舊印刷線路板的單層基板和/或多層基板浸沒在所述的檸檬酸水溶液中；在室溫、避光條件下，邊攪拌邊向其中通入氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w(其中氧氣的含量為400mg/L)，配制得到浸有廢舊印刷線路板基板的液體介質(zhì)體系；在觀察到銅鉚釘和銅箔的表面有氣泡生成后，仍繼續(xù)通入氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，直到銅鉚釘和銅箔脫離廢舊印刷線路板基板后，停止通入氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w；取出經(jīng)處理的廢舊印刷線路板基板，分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔。
[0044]所述的分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔后的液體介質(zhì)，經(jīng)電解，可回收液體介質(zhì)中的銅。
[0045]所述的經(jīng)電解并回收液體介質(zhì)中的銅后的液體介質(zhì)，可循環(huán)用于上述廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離使用。
[0046]實(shí)施例8 [0047]在容器中配制pH值為2的醋酸水溶液，將帶有銅鉚釘和銅箔的廢舊印刷線路板的單層基板和/或多層基板浸沒在所述的醋酸水溶液中；在室溫、避光條件下，邊攪拌邊向其中通入臭氧和二氧化碳的混合氣體(其中臭氧的含量為5~8mg/L)，配制得到浸有廢舊印刷線路板基板的液體介質(zhì)體系；在觀察到銅鉚釘和銅箔的表面有氣泡生成后，仍繼續(xù)通入臭氧和二氧化碳的混合氣體，直到銅鉚釘和銅箔脫離廢舊印刷線路板基板后，停止通入臭氧和二氧化碳的混合氣體；取出經(jīng)處理的廢舊印刷線路板基板，分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔。
[0048]所述的分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔后的液體介質(zhì)，經(jīng)電解，可回收液體介質(zhì)中的銅。
[0049]所述的經(jīng)電解并回收液體介質(zhì)中的銅后的液體介質(zhì)，可循環(huán)用于上述廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離使用。
【權(quán)利要求】
1.一種廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離方法，其特征是:在容器中配制PH值為2-5的有機(jī)酸水溶液，將帶有銅鉚釘和銅箔的廢舊印刷線路板的單層基板和/或多層基板浸沒在所述的有機(jī)酸水溶液中；在室溫、避光條件下，邊攪拌邊向其中逐滴加入氧化劑水溶液或通入氧化劑氣體，配制得到浸有廢舊印刷線路板基板的液體介質(zhì)體系；在觀察到銅鉚釘和銅箔的表面有氣泡生成后，仍繼續(xù)滴加氧化劑水溶液或通入氧化劑氣體，直到銅鉚釘和銅箔脫離廢舊印刷線路板基板后，停止滴加氧化劑水溶液或停止通入氧化劑氣體；取出經(jīng)處理的廢舊印刷線路板基板，分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離方法，其特征是:所述的分離出液體介質(zhì)中脫落的銅鉚釘和銅箔后的液體介質(zhì)，經(jīng)電解，回收液體介質(zhì)中的銅。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分離方法，其特征是:所述的經(jīng)電解并回收液體介質(zhì)中的銅后的液體介質(zhì)，用于廢舊印刷線路板基板的金屬與非金屬的分離使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離方法，其特征是:所述的攪拌為磁力攪拌、機(jī)械攪拌和超聲振蕩中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離方法，其特征是:所述的有機(jī)酸為甘氨酸、檸檬酸、醋酸、甲酸、草酸、丙酸、丙二酸、琥珀酸、酒石酸和丁酸中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:所述的氧化劑水溶液為過氧化氫水溶液、過氧化苯甲酸、過氧化二琥珀酸、叔丁基過氧化氫和過氧化二苯甲酰水溶液中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離方法，其特征是:所述的氧化劑氣體選自氧氣、臭氧、氧氣和臭氧的混合氣體、氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w、氧氣和二氧化碳的混合氣體、臭氧和氮?dú)獾幕旌蠚怏w、臭氧和二氧化碳的混合氣體中的一種或幾種； 其中:氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚?體中的氧氣的含量不小于400mg/L，氧氣和二氧化碳的混合氣體中的氧氣的含量不小于400mg/L,臭氧和氮?dú)獾幕旌蠚怏w中的臭氧的含量不小于5mg/L,臭氧和二氧化碳的混合氣體中的臭氧的含量不小于5mg/L。
【文檔編號(hào)】C22B7/00GK103540748SQ201210246532
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月16日
【發(fā)明者】馬永梅, 彭中樑, 曹新宇, 易丹青, 賀丹, 王斌, 王佛松 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所