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废旧电路板中铜的清洁浸提及高效资源化利用

作　者: 王红燕
导　师: 崔兆杰
学　校: 山东大学
专　业: 环境科学
关键词: 盐酸/正丁胺/硫酸铜体系废旧电路板铜氯化亚铜
分类号: X76
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近几年来随着电子工业的迅速发展,电子产品生产的不断扩大,电路板的生产量也不断增长,在印刷电路板产量大幅增加的同时,废旧电路板的产生量也在大量增加。废旧电路板不仅产生于电子产品的废弃过程中,还包括印刷电路板生产制造过程,其废弃和堆积不仅给生态环境带来了较大的威胁,而且也造成了资源的严重浪费,是当今社会急需解决的资源环境瓶颈问题,也是我国“十二五”国民经和社会发展规划“资源循环利用”和城市矿产实施的重要主体。因此,研究清洁、高效的从电路板中回收铜的新技术以减轻其环境危害和资源压力都具有十分重要的现实意义。本文在全面查阅国内外文献的基础上,重点分析了国内外现有铜的资源化回收技术,掌握了这些技术在铜资源化利用过程中的优势与不足,以废旧电路板为代表,对电路板中铜的高选择性清洁浸出技术和浸出后铜的回收技术进行了系统研究,建立了盐酸/正丁胺/硫酸铜体系浸出铜、亚硫酸钠还原法制备氯化亚铜的新技术方法,有效的实现废旧铜的资源化高效回收和利用。主要研究成果如下：(1)利用王水对电脑的废旧电路板样品中的金属元素进行了湿法消解,ICP测定电路板样品中主要金属元素及含量。结果表明,电路板中主要金属元素有铜、锌、铁等,其中铜在废旧电路板样品中的平均含量为23.37%,具有很高的回收价值。(2)针对铜元素的高效、清洁浸出问题,利用金属铜样品为研究对象,通过研究盐酸、正丁胺、硫酸铜的浓度及其温度与时间等操作条件对金属铜浸出率的影响,建立了盐酸/正丁胺/硫酸铜体系高效浸析铜的新方法,其最优的浸出条件：盐酸、正丁胺、硫酸铜的浓度分别为1.75mol/L、0.25mol/L、19.20g/L,浸出温度为50℃,浸出时间为8h；8h铜的平均浸出率为100.69%,相对标准偏差RSD为2.64%,方法稳定可靠。(3)在优化条件下对废旧电路板样品中的铜进行浸出应用试验,铜的浸出率可达到95.31%,相对标准偏差RSD为1.01%。结果表明,盐酸/正丁胺/硫酸铜体系可以浸出废旧电路板中的铜,方法稳定,效率较高。(4)为了更好的研究铜的浸出机理,本文探讨了PCB中铜的浸出动力学。结果表明,铜与二价铜离子之间的化学反应缓慢,是浸析过程的控制步骤,浸出反应过程符合化学反应动力学方程模型：X=Kt。浸出反应的活化能约为10.34 kJ/mol。(5)针对浸出后的含铜溶液,通过研究了亚硫酸钠的浓度、温度、时间等条件对铜回收率的影响,建立了采用亚硫酸钠还原法从浸出液中回收氯化亚铜的新方法,其最佳操作条件：亚硫酸钠的浓度为40.00g/L,浸出温度为70℃,浸出时间为2h,氯化亚铜的回收率可达到95.76%,相对标准偏差RSD为1.20%,说明方法稳定可靠。

全文目录

目录  4-7
CONTENTS  7-10
中文摘要  10-12
ABSTRACT  12-14
符号说明  14-15
第1章研究背景  15-20
  1.1 废旧电路板产生量大  15-16
    1.1.1 电子垃圾产生的废旧电路板  15-16
    1.1.2 电路板制造过程产生的废旧电路板  16
  1.2 废旧电路板危害严重  16-17
  1.3 废旧电路板资源化价值高  17-18
  1.4 国家城市矿产的战略需求  18-19
  1.5 十二五规划的迫切要求  19
  1.6 山东省环保专项的要求  19
  1.7 小结  19-20
第2章文献综述  20-41
  2.1 废旧电路板的组成和分布  20
  2.2 废旧电路板的资源化利用方法、现状和进展  20-32
    2.2.1 机械处理法  21-26
    2.2.2 热解法  26-27
    2.2.3 火法冶金技术  27-29
    2.2.4 湿法冶金技术  29-30
    2.2.5 生物处理技术  30-31
    2.2.6 其他处理技术  31-32
    2.2.7 小结  32
  2.3 铜的浸出技术  32-35
    2.3.1 酸浸  33-34
    2.3.2 氨浸  34
    2.3.3 生物浸出  34-35
    2.3.4 小结  35
  2.4 浸出反应的动力学研究进展  35-36
  2.5 国内外溶液中铜的回收技术  36-38
    2.5.1 回收金属铜  36-37
    2.5.2 回收硫酸铜  37-38
    2.5.3 回收氯化亚铜  38
  2.6 课题研究目的和意义  38-39
  2.7 课题研究内容  39-41
第3章盐酸/正丁胺/硫酸铜体系浸出金属铜的技术方法  41-52
  3.1 引言  41
  3.2 实验方法  41-44
    3.2.1 实验材料  41
    3.2.2 仪器试剂  41-42
    3.2.3 溶液制备  42-43
    3.2.4 实验方法  43-44
  3.3 结果与讨论  44-51
    3.3.1 标准曲线  44-45
    3.3.2 PCB中主要金属及含量的测定  45
    3.3.3 浸出条件的优化  45-50
    3.3.4 精密度  50
    3.3.5 浸出应用试验  50-51
  3.4 小结  51-52
第4章盐酸/正丁胺/硫酸铜体系浸出铜的动力学研究  52-58
  4.1 引言  52
  4.2 实验方法  52
    4.2.1 仪器试剂  52
    4.2.2 实验方法  52
  4.3 反应过程中PH的变化  52-53
  4.4 反应动力学机理  53-54
  4.5 浸出动力学模型  54-56
  4.6 反应活化能计算  56-57
  4.7 小结  57-58
第5章亚硫酸钠还原法制备氯化亚铜的技术研究  58-66
  5.1 引言  58
  5.2 原理  58
  5.3 实验方法  58-60
    5.3.1 实验材料  58-59
    5.3.2 仪器试剂  59
    53.3 实验方法  59-60
  5.4 实验结果与讨论  60-63
    5.4.1 母液分析  60
    5.4.2 制备条件优化  60-62
    5.4.3 精密度  62-63
    5.4.4 氯化亚铜沉淀的洗涤  63
    5.4.5 CuCl产品质量分析  63
  5.5 效益分析  63-65
    5.5.1 经济效益  63-64
    5.5.2 环境和社会效益  64-65
  5.6 小结  65-66
第6章结论和展望  66-68
  6.1 结论  66
  6.2 下一步工作方向  66-68
参考文献  68-78
致谢  78-79
研究生期间的研究成果  79-80
论文评阅及答辩情况表  80

废旧电路板中铜的清洁浸提及高效资源化利用

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