廢舊線路板濕法浸出金的研究進(jìn)展

王寶勝

（赤峰山金銀鉛有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 025450）

隨著改革開放的深入，中國(guó)成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，國(guó)內(nèi)各行各業(yè)蓬勃發(fā)展，尤其是電子產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。工業(yè)和信息化部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021年，我國(guó)手機(jī)產(chǎn)量達(dá)17.6億臺(tái)，微型計(jì)算機(jī)設(shè)備產(chǎn)量達(dá)4.7億臺(tái)，集成電路產(chǎn)量達(dá)3 594億塊。由于電子產(chǎn)品更新?lián)Q代速度極快，國(guó)內(nèi)每年有數(shù)以億計(jì)的報(bào)廢電子產(chǎn)品，線路板作為電子產(chǎn)品的重要組成部分，也隨著電子產(chǎn)品的更替而被大量廢棄。

廢舊線路板（WPCBs）成分較為復(fù)雜，主要含有高分子樹脂、玻璃纖維和多類有價(jià)金屬等。據(jù)估計(jì)，1 t WPCBs大約可回收金1.5 kg、銀30.0 kg、銅130.0 kg、鉛60.0 kg、錫40.0 kg、鎳35.0 kg、銻20.0 kg，其品位遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于金屬礦產(chǎn)資源，由此可見，WPCBs資源化具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可以緩解資源匱乏的狀況，因此實(shí)現(xiàn)其資源化利用已是亟待解決的問題之一。傳統(tǒng)處理WPCBs的方法大多為簡(jiǎn)單填埋、焚燒或酸液浸泡等，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境，同時(shí)造成資源浪費(fèi)。近年來，隨著國(guó)內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)水平和科研能力的提高，清潔化濕法冶金、超臨界流體技術(shù)等新型WPCBs資源化工藝已逐漸成型。

WPCBs富含金屬資源，特別是金具有較高的回收利用價(jià)值。目前，濕法浸出WPCBs中金的技術(shù)較為成熟，其利用絡(luò)合劑和氧化劑使WPCBs中的金浸出到溶液中。濕法工藝具有操作簡(jiǎn)單、工藝可控程度高、金屬浸出率可觀、設(shè)備要求較低等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。本文綜述了WPCBs濕法浸出金的研究進(jìn)展，分析對(duì)比了不同方法，以更好地研究并改進(jìn)WPCBs金資源化技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

1 廢舊線路板中金的濕法浸出

WPCBs成分與結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金的濕法浸出一般需要進(jìn)行預(yù)處理，即將WPCBs中金屬元件與非金屬部分分離再進(jìn)行后續(xù)處理。目前，WPCBs預(yù)處理技術(shù)主要有熱處理、機(jī)械處理、化學(xué)處理等。采用濕法浸出WPCBs中金的技術(shù)比較成熟且方法眾多，具有應(yīng)用價(jià)值的方法主要有氰化法、硫脲法、硫代硫酸鹽法、石硫合劑法和生物法等。

1.1 氰化法

氰化法是在強(qiáng)氧化性氣氛下利用氰化物溶液浸出預(yù)處理后WPCBs中的金，是冶金工業(yè)中最常用、最成熟的浸金方法，反應(yīng)如下：

為了適應(yīng)含金物料不斷復(fù)雜化的需要，冶金工作者經(jīng)過不懈努力研發(fā)了新型的氰化浸出金工藝，即強(qiáng)化浸出法。其利用物理方法（加壓浸出法、多段浸出法、覆蓋抑制法等）改變浸出過程動(dòng)力學(xué)，極大提高了金的浸出效率。MONTERO等使用氰化物對(duì)預(yù)處理后的WPCBs進(jìn)行柱浸，試驗(yàn)表明，即使氰化物濃度高達(dá)4 g/L，金的浸出率也較低，僅有48%，這是由于WPCBs中銅等堿金屬會(huì)增加氰化物的消耗，降低金的回收率。

1.2 硫脲法

硫脲法是利用硫脲在酸性氧化條件下易與金結(jié)合成可溶性絡(luò)合離子的性質(zhì)而浸出金，常用的氧化劑為Fe，反應(yīng)如下：

在這一過程中，F(xiàn)e被還原為Fe，Au被氧化為[Au(SCNH)]進(jìn)入溶液中，該反應(yīng)類似于微電池反應(yīng)。硫脲法具有低毒、干擾離子少、浸出速率快等優(yōu)勢(shì)，硫脲法浸金是目前的研究熱點(diǎn)，但是該方法對(duì)設(shè)備的要求較高，仍處在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，有待進(jìn)一步研究和完善。黃祥浩等采用硫脲法短時(shí)間浸出WPCBs中的金，試驗(yàn)結(jié)果表明，在硫脲濃度12 g/L、浸出時(shí)間1 h、溫度30 ℃、Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.45%、pH=1.5的條件下，金的浸出率可達(dá)90.93%。

1.3 硫代硫酸鹽法

硫代硫酸鹽法是利用堿性環(huán)境下金能與硫代硫酸鹽反應(yīng)形成穩(wěn)定絡(luò)陰離子的性質(zhì)而浸出金，同時(shí)可以減少雜質(zhì)離子的浸出率，反應(yīng)如下：

硫代硫酸鹽法被認(rèn)為是一種可以代替常規(guī)氰化法的無毒浸金方法，該方法可以杜絕一些賤金屬離子對(duì)金浸出的干擾，如鋅、鉛、鈷等陽離子。在常用的Cu-NH-SO體系下，硫代硫酸鹽對(duì)金的浸出率比常規(guī)氰化法要快。除此之外，該方法還具有設(shè)備腐蝕性小、生產(chǎn)環(huán)境友好、無毒等優(yōu)點(diǎn)，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的浸出方法。JEON等采用浮選-硫代硫酸銨浸出法從電子垃圾中回收金，通過浮選將金的浸出率從33%提高到51%。

1.4 石硫合劑法

石硫合劑法是由我國(guó)首創(chuàng)的新型無毒浸金技術(shù)，石硫合劑是由廉價(jià)易得的石灰和硫磺合制而成。該方法浸金原理較為復(fù)雜，但研究普遍認(rèn)為多硫化物和硫代硫酸鹽對(duì)金起到聯(lián)合浸出作用，其有效浸金成分為多硫化鈣（CaS）和硫代硫酸鈣（CaSO），反應(yīng)如下：

在硫代硫酸鹽浸金體系中，在氧化劑存在的條件下，SO可作為金的配體。石硫合劑法是一種很有應(yīng)用前景的浸金工藝，相對(duì)于其他浸金方法，該方法具有藥劑成本低、工藝流程簡(jiǎn)單、無毒、設(shè)備腐蝕性小、金的選擇性強(qiáng)、金的浸出速度快等優(yōu)點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)、環(huán)境方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但是石硫合劑中有效浸金成分不穩(wěn)定，極易被氧化或分解，成為限制其工業(yè)化應(yīng)用的主要原因。

1.5 生物法

近年來，隨著國(guó)內(nèi)外環(huán)保政策的不斷完善和公眾生態(tài)保護(hù)意識(shí)的不斷提高，綠色、生態(tài)、新興的生物法應(yīng)運(yùn)而生。該方法利用微生物或其代謝產(chǎn)物與金發(fā)生氧化、溶解、絡(luò)合等反應(yīng)，從而浸出WPCBs中的金。常用的微生物可分為自養(yǎng)型微生物、真菌、產(chǎn)氰微生物三類。自養(yǎng)型微生物是利用其自身的酸性或酸性水解產(chǎn)物浸出金；真菌是利用自身產(chǎn)生的有機(jī)酸或其他代謝產(chǎn)物浸出金；產(chǎn)氰微生物大多為異養(yǎng)微生物，需要額外提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)才能存活并代謝產(chǎn)出CN，從而起到浸出金的作用。

2 金的浸出方法對(duì)比分析

不同浸出WPCBs中金的方法原理基本相同，都是利用氧化劑和絡(luò)合劑將金浸出到溶液中，但不同方法在技術(shù)成熟度、毒性、浸金成本、設(shè)備腐蝕性和浸出率等方面存在一定差異，如表1所示。綜合對(duì)比發(fā)現(xiàn)，硫脲法和石硫合劑法在毒性、成本、設(shè)備腐蝕性、浸出率方面具有優(yōu)勢(shì)，是有可能替代氰化法浸金的方法，但在理論研究和產(chǎn)業(yè)化方面仍需要進(jìn)一步探索。

表1 金的浸出方法對(duì)比

3 結(jié)論

WPCBs含有較多可回收的有價(jià)成分，包括金、銀、鉛、銅等貴重金屬，實(shí)現(xiàn)WPCBs資源化和無害化處置，可以解決電子廢物堆積問題，是促進(jìn)金、銀、銅等金屬產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。在現(xiàn)行較為嚴(yán)苛的環(huán)保政策下，環(huán)境污染嚴(yán)重的氰化法將被逐漸淘汰。從金的浸出方法對(duì)比分析結(jié)果可知，硫脲法和石硫合劑法具有毒性低、成本低、設(shè)備要求低、浸出率較為出眾等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景，但實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還需要進(jìn)一步研究。