專(zhuān)利名稱(chēng)：分離回收鍍白銅針銅錫的方法及其陽(yáng)極滾筒裝置的制作方法
(一)技術(shù)領(lǐng)域 本發(fā)明涉及一種從電子工業(yè)鍍錫含銅針狀廢料中分離回收銅與錫的工藝方法和實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)電子儀器過(guò)程中，在印刷線路板上組裝各種電阻等電子器件時(shí)，剪下多余的管腳，這種廢料形狀為針狀，俗稱(chēng)鍍白銅針，主要含銅，表面鍍錫。一般Cu≥90％、Sn2-3％。據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，我國(guó)此類(lèi)廢料每年有5000-6000噸。而且隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，數(shù)量逐年增多。因此，綜合回收鍍白銅針中的銅與錫，能提高經(jīng)濟(jì)效益，減少電子工業(yè)廢料污染。
傳統(tǒng)上，對(duì)上述鍍白銅針有幾種處理方法一是直接熔化澆鑄成水暖五金器件，僅僅當(dāng)銅料使用，錫沒(méi)有回收，即浪費(fèi)資源又污染環(huán)境；二是送去冶煉廠加工陰極銅。為了避免錫酸對(duì)銅電解精煉的危害，一般要求陽(yáng)極板含錫小于0.2％，而反射爐精煉除錫又比較困難，因此，要先經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐吹煉，鉛、錫、鋅等金屬在1200-1350℃條件下?lián)]發(fā)進(jìn)煙塵中，然后再?gòu)臒焿m中回收。而銅針在經(jīng)吹煉后成黑銅，再經(jīng)過(guò)反射爐精煉澆成陽(yáng)極板，最后經(jīng)電解精煉生產(chǎn)出陰極銅。該方法成本高，金屬綜合回收率低。三是熔融氫氧化鈉、硝酸鈉和氯化鈉、氯化鉀等熔鹽中浸泡。如專(zhuān)利號(hào)為91110457的中國(guó)專(zhuān)利“銅及銅合金制品表面上鉛錫的回收”公開(kāi)的鉛錫回收工藝方法，即表面涂有鉛錫的廢舊器件在熔鹽中浸泡，將熔化的鉛錫合金鑄成錠，從而除去銅料表面的鉛錫層。這種方法缺點(diǎn)是熔鹽溫度高達(dá)690-850℃，能耗大，勞動(dòng)條件惡劣，熔鹽消耗量大，成本高，工藝流程長(zhǎng)。
本發(fā)明的目的是克服上述公知技術(shù)存在的不足，研究出一種適用于分離鍍白銅針銅與錫的新工藝和裝置。
本發(fā)明提供一種分離鍍白銅針銅錫的方法，包括下列步驟1.鍍白銅針經(jīng)磁選除去含鐵雜物；2.將磁選后的鍍白銅針裝入陽(yáng)極滾筒中在電解槽內(nèi)的電解液進(jìn)行電解分離；3.打開(kāi)滾筒裝料門(mén)卸下銅針，清洗后得銅；4.沉淀后的錫泥依次經(jīng)離心脫水、還原熔煉、火法精煉、電解精煉得錫焊料。
其中，電解液可用酸性或堿性電解液，如硫酸、硅氟酸、氫氧化鈉等，因硫酸作電解液導(dǎo)電性好，而且價(jià)格低廉而優(yōu)選之，并使電解液游離酸控制在80-120g/L范圍內(nèi)，在常溫下進(jìn)行電解，錫泥為沉淀槽底部的沉淀物和在電解液中加0.05-0.3％PAM絮凝劑后的沉淀物，經(jīng)熔煉等工藝得錫焊料。
用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的陽(yáng)極滾筒裝置包括一個(gè)陽(yáng)極滾筒，它設(shè)有一個(gè)由加料密封門(mén)的啟閉的籠式滾筒和作為陽(yáng)極的滾筒軸；一個(gè)電解槽，它底部設(shè)有一進(jìn)液口，兩端各設(shè)有一出液口，它置于底架上；一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，它由電動(dòng)機(jī)、皮帶輪、變速箱、鏈輪與鏈條組成；鏈輪與滾筒軸或傳動(dòng)軸一端通過(guò)絕緣盤(pán)、鍵和螺栓固接在一起。
在本發(fā)明的方案中，所述籠式滾筒是由鉆有均布斜孔的孔板、等間隔設(shè)置的筋及其兩端滾筒側(cè)板構(gòu)成。所述陽(yáng)極滾筒旋轉(zhuǎn)速度9-12轉(zhuǎn)/分鐘為宜；所述電解電流強(qiáng)度優(yōu)選60-90A，電流密度優(yōu)選120-180A/m2。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果工藝流程短、設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少，常溫電解分離、勞動(dòng)條件好、污染小、能耗低、成本低。金屬綜合利用率高、銅與錫的回收率分別達(dá)到99％和97％，該方法特別適用于處理電子工業(yè)鍍錫含銅針狀廢料，而且可以推廣到鍍鎳、鍍鉻……等含銅針狀廢料的分離回收。


附圖1本發(fā)明工藝流程示意圖附圖2陽(yáng)極滾筒裝置示意圖附圖3是附圖2所示陽(yáng)極滾筒裝置A-A向剖視圖附圖4是鉆有均布斜孔的孔板示意圖附圖5說(shuō)明銅波司絕緣裝置結(jié)構(gòu)示意圖附圖6鏈輪絕緣裝置結(jié)構(gòu)示意圖下面對(duì)照附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式
。
具體實(shí)施方式
如圖1是依照本發(fā)明的工藝方法，已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的年處理鍍白銅針2000噸生產(chǎn)企業(yè)工藝流程圖。
首先將鍍白鋼針經(jīng)磁選機(jī)磁選，除去含鐵雜質(zhì)后裝入陽(yáng)極滾筒〔5〕進(jìn)行電解分離，由于反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位不同，錫先于銅在陽(yáng)極溶解，銅優(yōu)先在陰極析出，而與電解液中的錫酸分離，電解液經(jīng)加入PAM絮凝劑產(chǎn)生沉淀與電解分離的沉淀物一并進(jìn)入離心沉降機(jī)進(jìn)行離心脫水，脫水后的錫泥進(jìn)行配料制球后分批投入電弧爐中進(jìn)行還原熔煉，煉出的粗錫合金經(jīng)熔析，加硫除銅、鐵后，澆鑄成陽(yáng)極板，再進(jìn)行電解精煉得錫焊料；溶液中分離出的電解液應(yīng)再流回電解槽利用，熔煉排出的爐渣也應(yīng)再回電弧爐熔煉。
如圖2所示，電解槽〔10〕用厚12mm的硬PVC板焊制，長(zhǎng)∶寬∶高為700∶700∶560mm離槽底150mm設(shè)有進(jìn)液口〔12〕與閥門(mén)，兩端各設(shè)有出液口〔9〕，電解液循環(huán)系統(tǒng)由貯液槽、電解槽〔10〕、輸液管及耐酸泵組成，即在底架〔15〕旁設(shè)有一貯液槽，電解液在其中通過(guò)耐酸泵輸入電解槽〔10〕，滿(mǎn)槽后從出液口〔9〕流入貯液槽。陰極不銹鋼板設(shè)在電解槽〔10〕側(cè)面，與陽(yáng)極滾筒〔5〕相對(duì)。
如圖3所示，陽(yáng)極滾筒〔5〕用厚5mm的1Cr18Ni9Ti不銹鋼焊成籠式滾筒〔5〕，外包兩層環(huán)氧玻璃鋼，一是為了絕緣，二是防止不銹鋼帶電腐蝕，提高使用壽命，滾筒〔5〕直徑φ600mm，長(zhǎng)600mm，為10邊形；滾筒〔5〕兩側(cè)封有側(cè)板〔5-4〕。
如圖4所示，孔板為厚12mm硬PVC板，上面鉆有φ1.5mm、60°斜度斜孔，孔距4mm，開(kāi)孔率約12％?？装濉?-3〕與孔板〔5-3〕連接處用筋〔5-2〕加固。
裝料口〔5-4〕尺寸為580×180mm，用內(nèi)扣板式，周邊用橡膠式軟塑料板密封，用壓板與螺栓將裝料口〔5-4〕鎖緊。滾筒軸〔6〕為壁厚4mm，外徑φ58mm不銹鋼管，既為轉(zhuǎn)軸，又起導(dǎo)電作用。每只滾筒〔5〕載量為120-150kg經(jīng)磁選去雜的鍍白銅針，旋轉(zhuǎn)速度為9-12轉(zhuǎn)/分。滾筒〔5〕旋轉(zhuǎn)，鍍自銅針才能不斷地翻滾到表面上來(lái)，只有電力線到達(dá)部位，表面鍍錫層才能溶解。如果速度快，加大了鍍白銅針自磨力度，有利于脫去表面的錫，但是電解液會(huì)甩出槽外，給操作帶來(lái)麻煩，而且漏針嚴(yán)重，影響產(chǎn)量；轉(zhuǎn)速過(guò)慢，未脫錫的銅針?lè)坏綕L筒〔5〕表面上來(lái)，降低了脫錫率和生產(chǎn)率，因此，要控制旋轉(zhuǎn)速度。
如圖5所示，滾筒〔5〕安裝在鋼支架〔11〕半圓形導(dǎo)電銅波司〔7〕上，銅波司〔7〕與鋼支架〔11〕之間設(shè)有絕緣塊〔8〕隔離，可以防止電解槽〔10〕之間、電解槽〔10〕與鋼支架〔11〕間漏電與短路。
如圖6所示，傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)，皮帶輪、變速箱、鏈輪〔1〕〔3〕與鏈條〔2〕等組成，其中鏈輪〔1〕〔3〕與滾筒軸〔6〕或傳動(dòng)軸〔13〕采用絕緣盤(pán)〔4〕與螺栓〔16〕相連接，軸〔3〕〔6〕與絕緣盤(pán)〔4〕之間設(shè)有鍵〔17〕，工作時(shí)，安裝在波司座〔14〕上傳動(dòng)軸〔13〕帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪〔1〕，然后，通過(guò)鏈條〔2〕帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪〔3〕，從而使?jié)L筒軸〔6〕和整個(gè)滾筒〔5〕轉(zhuǎn)動(dòng)。
為了簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統(tǒng)，六只電解槽〔10〕為一組共用一套傳動(dòng)裝置。一組電解槽〔10〕共用一臺(tái)硅整流設(shè)備。
電解液可以是硅氟酸、硫酸或氫氧化鈉等，用NaOH易碳酸化，脫錫效率差，所以選擇酸性電解液脫錫效果好，但硅氟酸價(jià)格較貴，因此本發(fā)明優(yōu)選硫酸作為電解液。硫酸的電解導(dǎo)電性好，槽電壓低，而且價(jià)格低廉，能降低生產(chǎn)成本。若酸度偏低，槽電壓就高，表面脫錫不干凈；酸度過(guò)高，酸損耗大，勞動(dòng)條件較差。所以，一般游離酸控制在80-120g/l范圍內(nèi)。
電解時(shí)，陽(yáng)極可能出現(xiàn)反應(yīng)-0.316V+0.34V由于反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位不同，而且錫在鍍白銅針的表面上，因此，錫先于銅溶解。滾筒〔5〕帶正電，電流從半圓形銅波司〔7〕傳至滾筒軸〔6〕、再傳到筒內(nèi)的鍍白銅針。陰極為厚1.5mm，長(zhǎng)×寬為600×450mm的不銹鋼板?？刂齐娏鲝?qiáng)度60-90A，槽電壓3-5V，電流密度120-180A/m2，電解液中Cu＜15g/1，流量18-22升/分，在常溫條件下電解，一般脫錫周期6-8小時(shí)，脫錫速度與電流強(qiáng)度、電解液酸度、滾筒〔5〕轉(zhuǎn)速有關(guān)。電流大、酸度大、轉(zhuǎn)速快、脫錫速度就快。
為了使表面鍍錫層脫得干凈徹底，可以適當(dāng)延長(zhǎng)電解時(shí)間，使少部分銅溶解進(jìn)入電解液。陰極可能出現(xiàn)的反應(yīng)-0.316V+0.34V由于電極電位不同，銅優(yōu)先在陰極析出，而與溶液中錫酸分離?？傊ㄟ^(guò)陰陽(yáng)極的電化學(xué)反應(yīng)，使銅與錫分離。
進(jìn)入溶液中的錫離子水解生成錫酸，大部分自行凝聚沉于槽底中，定時(shí)從貯液槽中挖出錫泥經(jīng)離心沉降機(jī)脫水。而溶液中不易沉淀的膠體錫酸用0.1％聚丙烯酰胺〔PAM〕攪拌絮凝沉淀，上清液返回循環(huán)系統(tǒng)，而沉淀后的錫泥經(jīng)離心脫水處理得錫泥。
脫錫后，卸去鏈條，將滾筒〔5〕吊出放在旋轉(zhuǎn)卸料架上，打開(kāi)裝料門(mén)〔5-4〕，將銅針卸到架上襯有濾布的不銹鋼濾盤(pán)中。將濾盤(pán)吊入清洗槽中，依次浸入三道清洗槽中，濾盤(pán)上下運(yùn)動(dòng)盡量脫去附酸和附泥，洗凈后，涼干包裝。脫錫后的銅針含銅99.0-99.3％，可以做陽(yáng)極銅原料或配成銅合金。
經(jīng)離心沉降機(jī)脫水處理過(guò)的錫泥，可進(jìn)行還原熔煉錫泥80-120kg，石灰4-5kg，焦炭粉12-18kg，然后在混合機(jī)攪拌均勻，用滾筒制球機(jī)壓成φ10-20mm的小球，小球經(jīng)干燥后水分小于3％時(shí)，加到100kw電弧爐中進(jìn)行還原熔煉。爐料分三批加入，冶煉周期12-16小時(shí)，每周期出錫合金2-3次，出渣1次，出錫出渣為同一放出口。
在還原熔煉過(guò)程中，控制二次電壓75-90V，隨時(shí)調(diào)整石墨電極插入深度，使電弧穩(wěn)定。控制功率在一定范圍內(nèi)。粗錫合金澆成錠，而含錫較高的爐渣集中處理回收錫。
粗錫先經(jīng)火法精煉(熔析、加硫)除去大部分雜質(zhì)，然后澆鑄成600×420×20～25mm帶耳的陽(yáng)極板。熔析加硫渣返回電弧爐進(jìn)一步回收錫。
粗錫合金陽(yáng)極板用硅氟酸電解液進(jìn)行電解。電解主要技術(shù)條件H2SiF650-170g/l、Sn+++pb++80-90g/L，流量18-20升/分，電流密度80-100A/m2、電解液溫度18-25℃，添加劑牛膠1-1.5kg/噸，β萘酚0.4-0.6kg/噸，電解所得陰極板析出物Sn92～96％余量是Pb。雜質(zhì)含量Cu 0.0013～0.0075％Bi 0.001～0.008％AS 0.0015～0.004％ Fe 0.001～0.006％S 0.001～0.002％ Zn 0.0004～0.001％Al 0.0001～0.0002％可以配成各種錫鉛焊料。
權(quán)利要求
1.一種分離回收鍍白銅針銅錫的方法，該方法包括以下步驟(1)鍍白銅針經(jīng)磁選除去含鐵雜物；(2)將磁選后的鍍白銅針裝入陽(yáng)極滾筒中，在電解槽內(nèi)的電解液進(jìn)行電解分離；(3)打開(kāi)滾筒裝料門(mén)卸下銅針，清洗后得銅；(4)沉淀后的錫泥經(jīng)離心脫水，還原熔煉、火法精煉、電解精煉得錫焊料。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述電解液可用酸性或堿性電解液。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，其中所述電解液優(yōu)選硫酸，游離酸控制在80-120g/l范圍內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述電解在常溫下進(jìn)行。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述錫泥為沉淀槽的沉淀物和在電解液中加入0.05-0.3％的PAM絮凝劑后的沉淀物。
6.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1的方法的陽(yáng)極滾筒裝置，該裝置包括一個(gè)陽(yáng)極滾筒，它設(shè)有一加料門(mén)〔5-4〕的封閉籠式滾筒〔5〕和作為陽(yáng)極的滾筒軸〔6〕。支撐滾筒軸〔6〕兩端的銅波司〔7〕與鋼支架〔11〕間各設(shè)有一絕緣塊〔8〕；一個(gè)電解槽〔10〕，它底部設(shè)有一進(jìn)液口〔12〕，兩端各設(shè)有一出液口〔9〕，它置于底架〔15〕上；一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，它有電動(dòng)機(jī)、皮帶輪、變速箱、鏈輪〔1〕〔3〕與鏈條〔2〕組成；鏈輪〔1〕〔3〕與滾筒軸〔6〕或傳動(dòng)軸〔13〕一端通過(guò)絕緣盤(pán)〔4〕、鍵〔17〕和螺栓〔16〕固接在一起。
7.按照權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述籠式滾筒〔5〕由側(cè)板〔5-1〕等間隔設(shè)置的筋〔5-2〕和鉆有均布斜孔的孔板〔5-3〕構(gòu)成。
8.按照權(quán)利要求1或6所述的方法及其裝置，其中所述陽(yáng)極滾筒旋轉(zhuǎn)速度以9-12轉(zhuǎn)/分為宜。
9.按照權(quán)利要求1或6所述的方法及其裝置，其中所述電解電流強(qiáng)度優(yōu)選60-90A，電流密度優(yōu)選120-180A/m2。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種從電子工業(yè)鍍錫含銅針狀廢料(鍍白銅針)分離回收銅與錫的方法和實(shí)現(xiàn)該方法的陽(yáng)極滾筒裝置。鍍白銅針經(jīng)磁選除雜，裝入陽(yáng)極滾筒中進(jìn)行電解分離銅錫。選擇硫酸為電解液，控制陽(yáng)極滾筒轉(zhuǎn)速和適當(dāng)?shù)碾娏鲝?qiáng)度與電解時(shí)間，能使錫在常溫下先溶解與銅分離，錫溶解后水解或膠狀錫酸，用PAM使其絮凝沉淀回收，還原熔煉得錫合金。而脫錫的銅針做銅原料或配成各種銅合金。本發(fā)明銅與錫的回收率分別達(dá)99％和97％，該方法及其裝置還可應(yīng)用到鍍鎳、鍍鉻等含銅針狀廢料的分離回收。
文檔編號(hào)C25F5/00GK1407142SQ0113261
公開(kāi)日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2001年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月30日
發(fā)明者黃興國(guó) 申請(qǐng)人:漳平市五利金屬有限公司