一種半金屬混合物型剎車片的回收利用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，該方法分離回收了廢棄半金屬混合物型剎車片中的鋼板、酚醛樹脂等粘結(jié)材料和銅、鉻、鐵和鋁等金屬，解決了半金屬剎車片難回收的問題，本發(fā)明方法能夠?qū)崿F(xiàn)資源再生利用最大化，回收率高，而且回收過程操作簡單、能耗低，環(huán)境友好。
【專利說明】一種半金屬混合物型剎車片的回收利用方法

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護和資源回收領域，具體涉及一種半金屬混合物型剎車片的回收利用方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，車輛的日益增多，作為車輛中必不可少的部件的剎車片，成為了廢舊車輛中難以處理的廢棄物之一。為保證汽車的安全性，現(xiàn)有車輛一般采用半金屬剎車片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石棉型剎車片，作為車輛的制動裝置。
[0003]半金屬混合物型剎車片主要由鋼板以及附著在鋼板上的摩擦塊組成，其中，摩擦塊包括粘結(jié)劑和摩擦材料，粘結(jié)劑主要包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、硅樹脂或聚酰胺樹脂等；摩擦材料包括銅纖維、三氧化二鋁和泡沫鐵粉等物質(zhì)；半金屬混合物型剎車片中的主要物質(zhì)的質(zhì)量百分數(shù)為:輪胎粉2%?4%，酚醛樹脂9%?13%，泡沫鐵粉6%?9%，鉻鐵礦3%?4%，磁鐵礦2%?3%，氧化鋁纖維2%?4%，鱗片鋁粉3%?5%，噴膠硅酸鋁纖維7%?10%，紫銅纖維8%?11%，硫化銅0.5%?1%，粉碎型鋼纖維8%?12%。因此，半金屬混合物型剎車片中含有許多有用的重金屬、合金材料以及有機材料，具有很高的回收價值。
[0004]雖然剎車片中的多種物質(zhì)具有回收價值。然而為了保證剎車片的強度，現(xiàn)有的半金屬剎車片在制造過程中均經(jīng)過了高溫處理，其中的各種成份都結(jié)合在一起，使得半金屬剎車片的回收工藝復雜，效率低。因而現(xiàn)有的半金屬剎車片通常被當作廢品丟棄，然后送去垃圾站進行焚燒。這不僅給環(huán)境造成了巨大的負面影響，同時也造成了有限的金屬資源的浪費。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供了一種半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，該方法回收了廢棄半金屬混合物型剎車片中的鋼板、酚醛樹脂等粘結(jié)材料和銅、鉻、鐵和鋁等金屬，既解決了半金屬剎車片難回收的問題，又從半金屬剎車片中回收了有用物質(zhì)，處理過程環(huán)保、經(jīng)濟、高效。
[0006]本發(fā)明提供了一種半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，包括以下步驟:
[0007](I)取廢棄的半金屬混合物型剎車片，切割分離鋼板和摩擦層；
[0008](2)取摩擦層進行破碎；將破碎后的摩擦材料置于熱解爐中，在300°C?850°C灼燒2?6h ;得到廢油和廢渣；
[0009](3)取所述廢渣進行粉碎，加入硫酸溶液和氧化劑，在25°C?75°C溫度下浸出2h?5h，然后過濾，得到含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子的混合溶液；所述氧化劑為氯酸鹽、雙氧水、高錳酸鹽、硝酸或硝酸鹽，所述氧化劑的質(zhì)量為所述廢渣中Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四種金屬離子質(zhì)量總和的0.1?0.3倍；
[0010](4)取所述含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子的混合溶液，調(diào)節(jié)pH值為1.5?3，加入CP150或M5640和磺化煤油混合形成的有機萃取劑進行萃取，所述CP150或M5640在有機萃取劑中的體積分數(shù)為10%?20%,所述有機萃取劑和混合溶液的體積比為4?8:1,得到含Cu2+有機相和含F(xiàn)e3+、Al3+和Cr3+的溶液；
[0011](5)取所述含Cu2+有機相，加入硫酸，反萃取得到硫酸銅溶液；然后進行電積，得到電積銅；所述硫酸的濃度為lmol/L?4mol/L，所述硫酸按硫酸與有機相的體積比為I?3:13?15的比例加入；所述電積溫度為20°C?60°C，所述電流密度為280A/m2?600A/m2，所述電積時間為Ih?6h ;
[0012](6)取步驟(4)的所述含F(xiàn)e3+、Al3+和Cr3+的溶液，加入過量的NaOH溶液并攪拌，過濾，得到含偏鋁酸鈉、亞鉻酸鈉的濾液和含鐵濾洛，在含偏鋁酸鈉和亞鉻酸鈉的濾液中通入過量的二氧化碳，過濾，得到氫氧化鋁濾渣和含鉻離子的濾液。
[0013]步驟(I)取廢棄的半金屬混合物型剎車片，用切割工具分離鋼板和摩擦層；從而將鋼板和摩擦層進行了分離，得到的鋼板可以送往鋼廠回爐再造。
[0014]步驟(2)將破碎后的摩擦材料置于熱解爐中進行灼燒，分解其中的輪胎粉、酚醛樹脂等粘結(jié)材料，實現(xiàn)有機物和無機物的分離，有利于后續(xù)對剎車片中有價金屬的回收。
[0015]優(yōu)選地，在步驟(2)中，所述摩擦材料的灼燒溫度為500°C?850°C，灼燒時間為4h ?6h。
[0016]步驟(2)在熱解過程中產(chǎn)生的熱量可以進行回收利用，實現(xiàn)資源利用的最大化。
[0017]步驟(3)在廢渣中加入硫酸和氧化劑進行浸泡，氧化廢渣中的金屬，使廢渣中的Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+金屬元素轉(zhuǎn)化為離子形式并進入溶液中，得到含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子的混合溶液，有利于對金屬的進一步分離回收；所述氧化劑的質(zhì)量為所述廢渣中Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四種金屬離子質(zhì)量總和的0.1?0.3倍，所述金屬離子質(zhì)量(g)=金屬離子的物質(zhì)的量(mol) X金屬離子的摩爾質(zhì)量(g/mol)。
[0018]優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述硫酸的濃度為lmol/L?4mol/L，所述廢渣和所述硫酸的固液比為125?400:lg/L。
[0019]優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述廢渣在50°C?75°C溫度下浸出3h?5h。
[0020]優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述廢渣粉碎成80?100目的粉末。
[0021]步驟(4)在含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子的混合溶液中加入CP150或M5640和磺化煤油混合形成有機萃取劑進行萃取，CP150或M5640是銅萃取劑，萃取后，使Cu2+進入有機相，而Fe3+、Al3+和Cr3+進入水相，從而實現(xiàn)Cu2+和Fe3+、Al3+、Cr3+的分離，得到純度較聞的含Cu2+有機相。
[0022]優(yōu)選地，在步驟(4)中，所述有機萃取劑和混合溶液的體積比為5?6:1。
[0023]步驟(5)取含Cu2+有機相，加入硫酸，反萃取得到硫酸銅溶液；然后進行電積，得到電積銅；
[0024]優(yōu)選地，步驟(5)中所述電積溫度為25°C?50°C，電流密度為300A/m2?550A/m2。
[0025]優(yōu)選地，步驟(5 )中所述電積時間為3h?6h。
[0026]優(yōu)選地，步驟(5)中所述硫酸的濃度為lmol/L?3mol/L，所述硫酸按硫酸與有機相的體積比為I?2:13?14的比例加入。
[0027]步驟(6)在含F(xiàn)e3+、A13+和Cr3+的溶液中加入過量的NaOH，過濾，得到含偏鋁酸鈉、亞鉻酸鈉的濾液和含鐵濾渣，實現(xiàn)Al3+、Cr3+與Fe3+的分離；在含偏鋁酸鈉和亞鉻酸鈉的濾液中通入過量的二氧化碳，過濾，得到氫氧化鋁濾渣和含鉻離子的濾液，實現(xiàn)對鋁和鉻的分別回收。
[0028]將步驟(6)中的含鐵濾渣送往鋼鐵廠回爐再造，回收金屬鐵。
[0029]有益效果:
[0030]本發(fā)明方法分離回收了廢棄半金屬混合物型剎車片中的鋼板、酚醛樹脂等粘結(jié)材料和銅、鉻、鐵和鋁等金屬，創(chuàng)造性地解決了半金屬剎車片難回收的問題，同時從半金屬剎車片中回收了有用物質(zhì)，處理過程環(huán)保、經(jīng)濟、高效。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1是本發(fā)明實施例一的工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0033]下面將結(jié)合本發(fā)明實施方式中的附圖，對本發(fā)明實施方式中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0034]實施例一
[0035]一種半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，回收方法包括以下步驟:
[0036](I)取廢棄的半金屬混合物型剎車片，用切割工具分離鋼板和摩擦層；
[0037](2)取摩擦層進行破碎；將破碎后的摩擦材料置于熱解爐中，在300°C灼燒6小時；得到廢油和廢渣；
[0038](3)取廢渣粉碎到80目，首先測定粉碎后廢渣中的Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四種金屬離子質(zhì)量，然后取一定量的粉碎后的廢渣，加入硫酸溶液和氯酸鈉，在25°C溫度下浸出5h，然后過濾，得到含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子的混合溶液，其中，硫酸溶液的濃度為Imol/L，廢渣和硫酸的固液比為125:lg/L ;氯酸鈉的質(zhì)量是廢渣中Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四種金屬離子質(zhì)量總和的0.3倍；
[0039](4)取含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子的混合溶液，調(diào)節(jié)pH值為1.5，加入CP150和磺化煤油混合形成的有機萃取劑進行萃取，CP150在有機萃取劑中的體積分數(shù)為10%，有機萃取劑和混合溶液的體積比為6:1，得到含Cu2+有機相和含F(xiàn)e3+、Al3+和Cr3+的溶液；
[0040](5)取含Cu2+有機相，加入硫酸，反萃取得到硫酸銅溶液；然后進行電積，得到電積銅；硫酸的濃度為lmol/L，硫酸按硫酸與有機相的體積比為3:13的比例加入；電積溫度為20°C，電流密度為280A/m2，電積時間為6h ；
[0041](6)取步驟(4)的含F(xiàn)e3+、Al3+和Cr3+的溶液，加入過量NaOH溶液并攪拌，得到偏鋁酸鈉、亞鉻酸鈉溶液和含鐵沉淀，過濾，得到含鐵濾渣和含偏鋁酸鈉和亞鉻酸鈉的濾液，在含偏鋁酸鈉和亞鉻酸鈉的濾液中通入過量的二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀，過濾，得到含氫氧化鋁濾渣和含鉻離子的濾液。
[0042]圖1是本實施例的工藝流程圖。
[0043]實施例二
[0044]一種半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，回收方法包括以下步驟:
[0045](I)取廢棄的半金屬混合物型剎車片，用切割工具分離鋼板和摩擦層；
[0046](2)取摩擦層進行破碎；將破碎后的摩擦材料置于熱解爐中，在850°C灼燒2小時；得到廢油和廢渣；
[0047](3)取廢渣粉碎到100目，首先測定粉碎后廢渣中的Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四種金屬離子質(zhì)量，然后取一定量的粉碎后的廢渣，加入硫酸溶液和雙氧水，在75°C溫度下浸泡2h，然后過濾，得到含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子的混合溶液，其中，硫酸溶液的濃度為4mol/L，廢渣和硫酸的固液比為400: lg/L ;雙氧水的質(zhì)量是廢渣中Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四種金屬尚子質(zhì)量總和的0.15倍；
[0048](4)取含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子的混合溶液，調(diào)節(jié)pH值為3，加入M5640和磺化煤油混合形成的有機萃取劑進行萃取，M5640在有機萃取劑中的體積分數(shù)為20%，有機萃取劑和離子混合溶液的體積比為4:1，得到含Cu2+有機相和含F(xiàn)e3+、Al3+和Cr3+的溶液；
[0049](5)取含Cu2+有機相，加入硫酸，反萃取得到硫酸銅溶液；然后進行電積，得到電積銅；硫酸的濃度為4mol/L，硫酸按硫酸與有機相的體積比為1:15的比例加入；電積溫度為60°C，電流密度為600A/m2，電積時間為Ih ；
[0050](6)取步驟(4)的含F(xiàn)e3+、Al3+和Cr3+的溶液，加入過量NaOH溶液并攪拌，得到偏鋁酸鈉、亞鉻酸鈉溶液和含鐵沉淀，過濾，得到含鐵濾渣和含偏鋁酸鈉和亞鉻酸鈉的濾液，在含偏鋁酸鈉和亞鉻酸鈉的濾液中通入過量的二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀，過濾，得到含氫氧化鋁濾渣和含鉻離子的濾液。
[0051]實施例三
[0052]一種半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，回收方法包括以下步驟:
[0053](I)取廢棄的半金屬混合物型剎車片，用切割工具分離鋼板和摩擦層；
[0054](2)取摩擦層進行破碎；將破碎后的摩擦材料置于熱解爐中，在750°C灼燒4小時；得到廢油和廢渣；
[0055](3)取廢渣粉碎到90目，首先測定粉碎后廢渣中的Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四種金屬離子質(zhì)量，然后取一定量的粉碎后的廢渣，加入硫酸溶液和高錳酸鉀，在50°C溫度下浸泡5h，然后過濾，得到含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子的混合溶液，其中，硫酸溶液的濃度為3mol/L，廢渣和硫酸的固液比為300: lg/L ;高錳酸鉀的質(zhì)量是廢渣中Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四種金屬離子質(zhì)量總和的0.2倍；
[0056](4)取含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子的混合溶液，調(diào)節(jié)pH值為2，加入M5640和磺化煤油混合形成有機萃取劑進行萃取，M5640在有機萃取劑中的體積分數(shù)為15%，有機萃取劑和離子混合溶液的體積比為8:1，得到含Cu2+有機相和含F(xiàn)e3+、Al3+和Cr3+的溶液；
[0057](5)取含Cu2+有機相，加入硫酸，反萃取得到硫酸銅溶液；然后進行電積，得到電積銅；硫酸的濃度為3mol/L，硫酸按硫酸與有機相的體積比為1:14的比例加入；電積溫度為25°C，電流密度為300A/m2，電積時間為6h ；
[0058](6)取步驟(4)的含F(xiàn)e3+、Al3+和Cr3+的溶液，加入過量NaOH溶液并攪拌，得到偏鋁酸鈉、亞鉻酸鈉溶液和含鐵沉淀，過濾，得到含鐵濾渣和含偏鋁酸鈉和亞鉻酸鈉的濾液，在含偏鋁酸鈉和亞鉻酸鈉的濾液中通入過量的二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀，過濾，得到含氫氧化鋁濾渣和含鉻離子的濾液。
[0059]實施例四
[0060]一種半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，回收方法包括以下步驟:
[0061](I)取廢棄的半金屬混合物型剎車片，用切割工具分離鋼板和摩擦層；
[0062](2)取摩擦層進行破碎；將破碎后的摩擦材料置于熱解爐中，在500°C灼燒6小時；得到廢油和廢渣；
[0063](3)取廢渣粉碎到95目，首先測定粉碎后廢渣中的Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四種金屬離子質(zhì)量，然后取一定量的粉碎后的廢渣，加入硫酸溶液和硝酸，在75°C溫度下浸泡3h，然后過濾，得到含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子的混合溶液，其中，硫酸溶液的濃度為2mol/L，廢渣和硫酸的固液比為200: lg/L ;硝酸的質(zhì)量是廢渣中Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四種金屬離子質(zhì)量總和的0.2倍；
[0064](4)取含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子的混合溶液，調(diào)節(jié)pH值為2，加入CP150和磺化煤油混合形成有機萃取劑進行萃取，CP150在有機萃取劑中的體積分數(shù)為10%，有機萃取劑和離子混合溶液的體積比為7:1，得到含Cu2+有機相和含F(xiàn)e3+、Al3+和Cr3+的溶液；
[0065](5)取含Cu2+有機相，加入硫酸，反萃取得到硫酸銅溶液；然后進行電積，得到電積銅；硫酸的濃度為2mol/L，硫酸按硫酸與有機相的體積比為2:13的比例加入；電積溫度為50°C，電流密度為550A/m2，電積時間為3h ；
[0066](6)取步驟(4)的含F(xiàn)e3+、Al3+和Cr3+的溶液，加入過量NaOH溶液并攪拌，得到偏鋁酸鈉、亞鉻酸鈉溶液和含鐵沉淀，過濾，得到含鐵濾渣和含偏鋁酸鈉和亞鉻酸鈉的濾液，在含偏鋁酸鈉和亞鉻酸鈉的濾液中通入過量的二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀，過濾，得到含氫氧化鋁濾渣和含鉻離子的濾液。
[0067]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術(shù)領域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)取廢棄的半金屬混合物型剎車片，切割分離鋼板和摩擦層； (2)取摩擦層進行破碎；將破碎后的摩擦材料置于熱解爐中，在300°C?850°C灼燒2?6h ;得到廢油和廢渣； (3)取所述廢渣進行粉碎，加入硫酸溶液和氧化劑，在25°C?75°C溫度下浸出2h?5h，然后過濾，得到含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子的混合溶液；所述氧化劑為氯酸鹽、雙氧水、高錳酸鹽、硝酸或硝酸鹽，所述氧化劑的質(zhì)量為所述廢渣中Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子質(zhì)量總和的0.1?0.3倍； (4)取所述含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+離子的混合溶液，調(diào)節(jié)pH值為1.5?3，加入CP150或M5640和磺化煤油混合形成的有機萃取劑進行萃取，所述CP150或M5640在有機萃取劑中的體積分數(shù)為10%?20%,所述有機萃取劑和混合溶液的體積比為4?8:1,得到含Cu2+有機相和含F(xiàn)e3+、Al3+和Cr3+的溶液； (5)取所述含Cu2+有機相，加入硫酸，反萃取得到硫酸銅溶液；然后進行電積，得到電積銅；所述硫酸的濃度為111101/1?411101/1，所述硫酸按硫酸與有機相的體積比為1?3:13?15的比例加入；所述電積溫度為20°C?60°C，所述電流密度為280A/m2?600A/m2，所述電積時間為Ih?6h ; (6)取步驟(4)的所述含F(xiàn)e3+、A13+和Cr3+的溶液，加入過量的NaOH溶液并攪拌，過濾，得到含偏鋁酸鈉、亞鉻酸鈉的濾液和含鐵濾渣，在含偏鋁酸鈉和亞鉻酸鈉的濾液中通入過量的二氧化碳，過濾，得到氫氧化鋁濾渣和含鉻離子的濾液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述摩擦材料的灼燒溫度為500°C?850°C，灼燒時間為4h?6h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述硫酸的濃度為lmol/L?4mol/L,所述廢洛和所述硫酸的固液比為125?400:lg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述廢渣在50°C?75°C溫度下浸出3h?5h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述廢渣粉碎成80?100目的粉末。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，其特征在于，在步驟(4)中,所述有機萃取劑和混合溶液的體積比為5?6:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，其特征在于，步驟(5)所述電積溫度為25°C?50°C，電流密度為300A/m2?550A/m2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，其特征在于，步驟(5)所述電積時間為3h?6h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半金屬混合物型剎車片的回收利用方法，其特征在于，步驟(5)所述硫酸的濃度為lmol/L?3mol/L，所述硫酸按硫酸與所述有機相的體積比為I?2:13?14的比例加入。
【文檔編號】C22B3/08GK104250691SQ201310255877
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月25日
【發(fā)明者】譚翠麗, 王勤, 許開華 申請人:深圳市格林美高新技術(shù)股份有限公司, 荊門市格林美新材料有限公司