廢印刷線路板中金的浸取工藝研究

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本文研究了采用氰化法直接從廢印刷線路板中浸取金的工藝及其特性，以實現(xiàn)金的選擇性回收，提高金的回收率。

材料與方法

1試驗原料

回收金試驗所用的廢印刷線路板是某廠制造電子設(shè)備過程中產(chǎn)生的報廢板，金主要集中在插件和觸點的表面上，用于改善插件和觸點的性能。廢印刷線路板上還有大量的鋁散熱器、鍍鋅元件外殼和支架、不銹鋼或碳鋼以及銅螺栓等。

2試驗裝置

試驗裝置由一個容積約90L的長方形PVC槽和一臺磁力驅(qū)動泵構(gòu)成，見圖1。其中，自然補氧試驗的循環(huán)管道出口插到液面以下，而水面射流補氧試驗的循環(huán)管道出口與液面相平，兩者均由磁力驅(qū)動泵完成反應(yīng)過程浸出液的循環(huán)。1．3試驗方法及工藝流程試驗分為2個階段:第一階段研究氰化浸金的影響因素;第二階段研究實用的浸出工藝。取一定量的廢印刷線路板，按照既定比例及濃度加入氰化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH值，浸取反應(yīng)一段時間后，取樣分析，確定各因素對金浸出的影響，從而選擇較合適的浸出條件。在確定了浸出條件后，進行兩次逆流浸出試驗。試驗工藝流程見圖2。廢印刷線路板為S0，第一次浸出后為S1，產(chǎn)生的含金浸出液L2送回收金工段;第二次浸出是用新配制的氰化鈉溶液L0，浸出后的廢印刷線路板為S2，得到的含金浸出液L1用于下一批廢印刷線路板的第一次浸出。經(jīng)過二次浸出后的廢印刷線路板S2進入洗滌工序。經(jīng)過自來水W0的數(shù)次洗滌，得到回收金后的廢印刷線路板S3，產(chǎn)生的洗水W1用來配制氰化鈉溶液。分析浸出液L2的金質(zhì)量濃度和回收金后廢印刷線路板S3的金含量，計算出金的浸出率及回收金后廢印刷線路板上的金品位。1．4測定方法金屬元素含量:采用火焰原子吸收分光光度法。CN－質(zhì)量濃度:采用硝酸銀滴定法。

結(jié)果與討論

1CN－質(zhì)量濃度的影響

取3份相同的廢印刷線路板，每份7kg，分別投加氰化鈉溶液70L，采用自然補氧方式，初始CN－質(zhì)量濃度分別為200mg/L、350mg/L和500mg/L，浸出液中Au質(zhì)量濃度隨浸出時間的變化情況見表1。從表1可以看出，在試驗所選擇的CN－質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，CN－質(zhì)量濃度對金浸出的影響不明顯，因此選擇初始CN－質(zhì)量濃度選擇200mg/L即可。

2液固比的影響

取4份相同的廢印刷線路板，每份7kg，初始CN－質(zhì)量濃度200mg/L，采用自然補氧方式，浸出時間4h，Au浸出率隨液固比的變化情況見表2。從表2可以看出，在試驗所選范圍內(nèi)，液固比對金浸出率的影響并不大，過大的液固比反而降低浸出液中Au的質(zhì)量濃度且增大藥劑的消耗，因此液固比選取4∶1(即1kg廢印刷線路板投加4L的氰化鈉溶液)。

3補氧方式的影響

選擇初始CN－質(zhì)量濃度為200mg/L，液固比為4∶1，取2份相同的廢印刷線路板，每份9kg，一份采用自然補氧方式，一份采用水面射流補氧方式，不同補氧方式對廢印刷線路板中金浸出的影響見表3。從表3可以看出，兩種補氧方式之間產(chǎn)生了微弱的差別。隨著浸出時間的增加，自然補氧時Au質(zhì)量濃度在達到最高點后逐漸緩慢下降，而射流補氧時Au質(zhì)量濃度在達到最高點后幾乎沒有太大的變化。這可能是由于溶解氧濃度的微弱差別造成的，強化溶解氧的供給減緩了浸出液中金質(zhì)量濃度下降的過程。因此，在相同的水流循環(huán)速度下，選擇水面射流補氧更有利于金的浸取。

4氰化浸出過程的還原行為及反應(yīng)時間的選擇

從表1試驗結(jié)果還可以看出，隨著浸出時間的增加，不同初始CN－質(zhì)量濃度下均會發(fā)生浸出液中Au質(zhì)量濃度先升高后降低的現(xiàn)象，稱之為“還原”現(xiàn)象。試驗表明，這種現(xiàn)象即使在更高的CN－質(zhì)量濃度下，如初始CN－質(zhì)量濃度為5000mg/L時也同樣存在。用初始質(zhì)量濃度為5000mg/L的氰化鈉溶液40L浸泡10kg廢印刷線路板，自然補氧方式，浸出液中Au質(zhì)量濃度隨時間的變化結(jié)果見表4。由表4可以看出，在CN－高質(zhì)量濃度(5000mg/L)浸出條件下，也產(chǎn)生了還原現(xiàn)象。研究認為，這種現(xiàn)象是由于廢印刷線路板上較活潑金屬引起的。鋅在黃金工業(yè)生產(chǎn)過程中，常被作為從氰化浸出液中提取金的還原劑。廢印刷線路板中有含鋅材料，其表面已經(jīng)被氧化。在浸出開始時，鋅表面的氧化膜慢慢溶解，但其溶解速度遠低于金被氰化物溶解的速度，因此在反應(yīng)初期鋅表面未裸露出來或只有少部分裸露出來，浸出液受到還原的影響很小，表現(xiàn)為浸出液中金的質(zhì)量濃度不斷升高。隨著浸出反應(yīng)的進行，鋅氧化膜被大部分溶解或全部溶解，鋅表面大部分裸露出來，此時金就會在鋅表面上還原沉積，表現(xiàn)為浸出液中金的質(zhì)量濃度開始逐漸下降。金屬鎳也具有在金氰絡(luò)合物溶液中置換金的能力，即如果金層溶解后露出鎳的表面，金也會在某種條件下被鎳還原。鋅還原金的速度取決于浸出液中氰化物的質(zhì)量濃度，黃金礦山的生產(chǎn)實踐表明，如果氰化物質(zhì)量濃度過低，置換金產(chǎn)生的二價鋅就會以Zn(CN)2的形式沉積在鋅的表面上，阻礙金的繼續(xù)還原。由于絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)的不同，氰化物溶解金的能力遠高于溶解銅、鎳、鋅的能力，而且溶解金對氰化物濃度的要求很低。因此，只要控制氰化物質(zhì)量濃度，金被鋅、鎳等還原速度就會得到有效抑制。選擇CN－質(zhì)量濃度為200mg/L，即可滿足廢印刷線路板中浸出金的要求。鋅、鎳在廢印刷線路板上是大量存在的，如果不及時中斷浸出過程，浸出液中的金就有可能會被全部還原沉積在鋅、鎳表面上。從表3可以看出，采用水面射流補氧，當反應(yīng)到達4h時，浸出液中Au質(zhì)量濃度最高，因此反應(yīng)時間確定為4h。

5兩次逆流浸出工藝

由于廢印刷線路板中金的浸出過程存在上述特性，氰化法單次浸出率最高只有93%。文獻［5］采用硫脲法浸取廢印刷線路板中的金，單次浸出率最高也只有92%。實踐證明，這種含有多種金屬的原料，單次浸出難以實現(xiàn)金的一次性回收。因此，采用圖2所示的兩次逆流浸出工藝，金的浸出率有較大的提高。兩次逆流浸出工藝試驗，采用水面射流補氧，液固比4∶1，反應(yīng)時間4h，二次浸出初始CN－質(zhì)量濃度為200mg/L。兩次逆流浸出試驗結(jié)果見表5。經(jīng)過兩次逆流浸出后，試驗批次的廢印刷線路板中金品位已由原來的125g/t下降到1．2g/t，Au總回收率在99%以上。通過比較第1批二次浸出結(jié)果及第2批一次浸出結(jié)果發(fā)現(xiàn)，一次浸出過程中銅、鎳離子質(zhì)量濃度與前一批次的二次浸出液相比變化不大，這也說明了在較低氰化物質(zhì)量濃度下，銅、鎳的浸出受到了較強的抑制。同時，溶出的鋅也會因銅、鎳等其他金屬競爭氰化物而被沉淀下來，表現(xiàn)為第2批次一次浸出液中的鋅離子質(zhì)量濃度隨反應(yīng)的進行而逐漸下降。

6工業(yè)試驗

采用兩次逆流氰化浸出工藝進行工業(yè)試驗，試驗裝置為2000mm×1000mm×1800mm的長方形玻璃鋼槽，共處理14．68t含金廢印刷線路板，金品位在120～450g/t之間，平均品位320g/t，共計回收黃金4．656kg，回收率99．1%，回收成本僅為0．264元/g(黃金)。3結(jié)論1)兩次逆流氰化浸出工藝對提取帶元件廢印刷線路板中的金鍍層，具有很好的效果。在初始CN－質(zhì)量濃度為200mg/L，液固比為4∶1，采用水面射流補氧，反應(yīng)時間為4h的條件下，經(jīng)過兩級逆流浸出，Au的浸出率達到99%以上，殘余Au品位在1～3g/t之間。2)帶元件廢印刷線路板含有多種金屬材料，金的氰化浸出受到其他金屬的影響，其中鋅和鎳的影響較大，主要表現(xiàn)為浸出液中金的質(zhì)量濃度隨浸出時間先不斷升高后不斷降低。3)帶元件廢印刷線路板上的鋅表面有氧化膜，浸出開始時這層氧化膜被不斷溶解，這時只消耗氰化物不影響金的浸出，而當鋅表面暴露出來后，已經(jīng)被浸出的金會被鋅還原。當浸出液中氰化物濃度低時，鋅的氧化層溶解慢，如果控制浸出時間，使鋅的氧化層不被完全溶解，就保證了金的浸出不受明顯影響。（本文作者：玉榮華、高大明、覃祚觀、宋衛(wèi)鋒、李振猛 單位：深圳市危險廢物處理站有限公司）