硫氰酸鹽-雙氧水體系回收廢電路板中的金

1、doi：10.3969/j.issn.l007-7545.2015.01.015硫氰酸鹽雙氧水體系回收廢電路板中的金王治科，郭翔，葉存玲(河南師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院，河南省環(huán)境污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黃淮水環(huán)境與污染防治省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南新鄉(xiāng)453007)摘要：采用硫氰酸鹽雙氧水浸金體系從廢電路板中回收金和銀，詳細(xì)考察了硫氰酸鹽濃度、雙氧水濃度、溶液pH、固液比、溫度和攪拌速度等對(duì)金銀浸出率的影響。結(jié)果表明，在0.05mol/LH2O2、0.4mol/LSCN-、固液比1/250、攪拌速度200r/min、室溫(15C)浸取8h的條件下，金、銀浸出率分別超過(guò)90%和79%,鉛浸出率為9.7%

2、。關(guān)鍵詞：硫氰酸鹽；雙氧水；廢電路板；金；銀中圖分類(lèi)號(hào)：TF831；TF832文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1007-7545(2015)01-0000-00GoldRecoveryfromWastePrintedCircuitBoardsinThiocyanate-hydrogenPeroxideSystemsWANGZhi-ke,GUOXiang,YECun-ling(SchoolofEnvironment,HenanNormalUniversity,HenanKeyLaboratoryforEnvironmentalPollutionControl,KeyLaboratoryforYellow

3、RiverandHuaiRiverWaterEnvironmentandPollutionControl,MinistryofEducation,Xinxiang453007,Henan,China)Abstract：Goldandsilverwererecoveredfromwasteprintedcircuitboardsinthiocyanate-hydrogenperoxidesystems.Theeffectsofthiocyanateconcentration,hydrogenperoxideconcentration,pHvalueofsolution,ratioofsolidt

4、oliquid(S/L),temperatureandstirringspeedonleachingratesofAuandAgwereinvestigated.TheresultsshowthatleachingratesofAu,AgandPbare90%above,79%above,and9.7%,respectivelyundertheoptimumconditionsincludingH2O2concentrationof0.05mol/L,thiocyanateconcentrationof0.4mol/L,S/L=1/250,stirringspeedof200r/min,roo

5、mtemperature(15C)andleachingtimeof8h.Keywords:thiocyanate;hydrogenperoxide;wasteprintedcircuitboards;gold;silver為了從低品位難浸金礦以及沸騰焙燒煙灰、氰化渣、廢電路板等二次資源中浸出金，以及環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，氰化物尤其是非氰化物浸金體系得到了普遍關(guān)注1-6。浸金體系的發(fā)展一方面是探索新型的金絡(luò)合劑，如硫脲、鹵化物、硫氰酸鹽、硫代硫酸鹽等；另一方面是探尋適宜的氧化劑與絡(luò)合劑構(gòu)成新型浸金體系。廢電路板作為重要的提金原料逐漸受到了人們的關(guān)注。Ruan等利用產(chǎn)生氰根的細(xì)菌從廢電路板金屬部分中回

6、收8.2%金、12.1%的銀和52.3%的銅。Fogarasi等8借助化學(xué)電化學(xué)工藝從廢電路板中同時(shí)實(shí)現(xiàn)高純銅(99.04%)的回收，并得到富集金25倍以上的固體渣。Petted等比較了廢電路板中金銀在王水、氰化物、硫代硫酸鹽等體系的浸出，氰化物浸金體系能浸出60%的金，硫代硫酸鹽浸金體系可浸出約15%的金，而銀的浸出率僅為3%。硫脲浸金體系也成功用于從廢棄電路板回收金銀10-12。在硫氰酸鹽浸金體系中，硫氰酸根是金的絡(luò)合劑，硫酸鐵是常用的氧化劑13-14。Yang等15提出了硫脲一硫氰酸鹽雙絡(luò)合劑浸金體系，硫酸鐵為氧化劑，金以混合配體硫脲硫氰酸鹽金絡(luò)合物浸出，金的浸出速率顯著高于單一的硫脲和

7、硫氰酸鹽浸金體系。Zhang等a將硫脲一硫氰酸鹽雙絡(luò)合劑浸金體系用于金礦，金的浸出率達(dá)95%，高于單一硫脲體系的57%和單一硫氰酸鹽體系的66%。除了常用的三價(jià)鐵外，溴、二氧化錳和碘等也作為硫氰酸鹽浸金體系的氧化劑17-20。雙氧水作為氧化劑，它的還原產(chǎn)物是水，而且過(guò)量的雙氧水可以通過(guò)熱分解等方式除去。因此，它不會(huì)給浸金體系引進(jìn)不必要的雜質(zhì)。雙氧水曾用到氰化法中來(lái)加快金的浸取動(dòng)力學(xué)21-22，也曾在碘化物浸金體系中用作氧化劑23。本文的目的是探討硫氰酸鹽雙氧水體系從廢電路板中浸金的可能性，為回收廢電路板中的金提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。1試驗(yàn)原料與浸金方法收稿日期：2014-07-29基金項(xiàng)目：河南省高等學(xué)

8、校青年骨干教師項(xiàng)目(2010GGJS-067)；河南省創(chuàng)新型科技人才隊(duì)伍建設(shè)工程項(xiàng)目(2011)作者簡(jiǎn)介：王治科(1972-)，男，河南孟津人，博士，副教授.廢棄電路板的來(lái)源和預(yù)處理見(jiàn)文獻(xiàn)4。硫氰酸鈉、雙氧水等均為分析純?cè)噭?。將?jīng)預(yù)處理得到的渣加入到500mL三頸瓶中，立即加入現(xiàn)配的硫氰酸鹽雙氧水混合溶液，在一定溫度和攪拌速度下浸金。定時(shí)取樣，用Z-5000型原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定濾液中金、銀、鉛的濃度。浸金試驗(yàn)后殘?jiān)瑫r(shí)用王水溶解并測(cè)定金、銀、鉛的含量，并計(jì)算浸出率。2結(jié)果與討論2.1熱力學(xué)分析硫氰酸鹽雙氧水浸金體系H2O2/H2O的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為1.77V,明顯大于硫氰酸鹽浸金體系對(duì)氧化劑

9、電位的最低要求跆。由25C時(shí)Au-SCN-H2O2體系的Eh-pH圖（圖1）可見(jiàn)，H2O2/H2O的平衡線(xiàn)明顯高于Au（SCN）4-/Au，因此，由硫氰酸鹽作絡(luò)合劑，雙氧水作氧化劑，組成新的浸金體系在熱力學(xué)上是完全可行的。金可能以式（1）和（2）所示的兩種絡(luò)離子形式浸出，相應(yīng)的浸金全反應(yīng)可分別表示為式（3）和（4）。TOC o 1-5 h zAu+2SCN-=Au(SCN)2-+e(1)Au+4SCN-=Au(SCN)4-+3e(2)2Au+4SCN-+H2O2+2H+=2Au(SCN)2-+2H2O(3)pH圖1Au-SCN-H2O2體系的Eh-pH圖(25C)Fig.1Eh-pHdiagr

10、amforAu-SCN-H2O2systemat25C2.2溶液pH的影響圖2為溶液pH對(duì)金、銀浸出率的影響曲線(xiàn)時(shí)間時(shí)間/i圖2溶液pH對(duì)金(a)、銀(b)浸出率的影響Fig.2EffectofpHvalueonleachingrateofAu(a)andAg(b)如圖2所示，金、銀的浸出率隨浸取液pH的增加而顯著提高。在浸取液本底pH時(shí)，金、銀的浸出率達(dá)到最大，金的浸出率為90.8%，銀的浸出率為61.8%。這可能是由于在酸性條件下，式（5）所示的硫氰酸鹽氧化分解反應(yīng)加快，造成浸取液中硫氰酸根離子濃度降低，且生成的固態(tài)硫可能覆蓋在金、銀表面，阻礙甚至停止金、銀的浸出反應(yīng)，進(jìn)而降低金、銀的浸出

11、率。因此，與傳統(tǒng)的硫氰酸鹽一三價(jià)鐵浸金體系通常需要在dH13范圍內(nèi)進(jìn)行，以雙氧水為氧化劑的硫氰酸鹽浸金體系不需要在強(qiáng)酸性條件下進(jìn)行。在所考察的pH范圍內(nèi)，鉛(5)的浸出率也隨著浸取液pH的增加而略有提高。H2O2+2H+SCN-=S+CO2+NH4-2.3雙氧水濃度的影響雙氧水濃度對(duì)金、銀、鉛浸出率的影響如圖3所示。100(b)0123456789時(shí)間/h6040200%/率出浸金0.001mol/L0.01mol/L0.05mol/L0.10mol/L0.20mol/L00123456789時(shí)間/h圖3雙氧水濃度對(duì)金(a)、銀(b)浸出率的影響Fig.3EffectofH2O2concent

12、rationonleachingrateofAu(a)andAg(b)22由圖3可知，在較低雙氧水濃度(0.0010.10mol/L)條件下，金的浸出率隨著雙氧水濃度的增加而增大，而在高雙氧水濃度(0.2mol/L)條件下，金的浸出率卻明顯降低。銀的浸出率也有類(lèi)似規(guī)律。在較低雙氧水濃度(0.0010.05mol/L)條件下，銀的浸出率隨著雙氧水濃度的增加而增大，而當(dāng)雙氧水濃度超過(guò)0.05mol/L時(shí)，銀的浸出率也呈下降趨勢(shì)。這可能是由于在太高的雙氧水濃度條件下，式(5)所示的硫氰酸鹽分解反應(yīng)加快，造成浸取液中硫氰酸根濃度的降低，生成的固態(tài)硫覆蓋在金、銀表面，阻礙甚至停止金銀的浸出反應(yīng)。但鉛的浸

13、出率隨雙氧水濃度的增大逐步降低。因此，從廢電路板中選擇性浸出金、銀應(yīng)嚴(yán)格控制雙氧水的濃度。2.4硫氰酸鹽濃度的影響%/率出浸如圖4所示，金、銀浸出率都隨著硫氰酸根濃度的增加而顯著提高，當(dāng)硫氰酸鹽濃度增大到0.40mol/L時(shí)，金、銀的浸出率分別達(dá)到90%和79%以上。當(dāng)繼續(xù)增大硫氰酸鹽濃度至0.50mol/L時(shí)，金、銀的浸出率卻有所下降。原因也可能是生成了固態(tài)硫。而隨著硫氰酸根濃度的增大，鉛的浸出率不斷提高。圖4硫氰酸鹽濃度對(duì)金(a)、銀(b)浸出率的影響Fig.4EffectofthiocyanateconcentrationonleachingrateofAu(a)andAg(b)2.5固

14、液比的影響在0.05mol/LH2O2、0.4mol/LSCN-、200r/min、室溫(15C)條件下，固液比(g/mL)對(duì)金、銀、鉛浸出率的影響如圖5所示。圖5表明，在固液比1/25的條件下，金、銀浸出率的提高趨緩，分別超過(guò)90%和79%。鉛的浸出率隨著固液比的增加而降低。01234567890060%/率出浸金0123456789時(shí)間/h0時(shí)間/h圖5固液比對(duì)金(a)、銀(b)浸出率的影響Fig.5EffectofratioofsolidtoliquidonleachingrateofAu(a)andAg(b)2.6攪拌速度的影響00%/率出浸金150r/min200r/min250r/

15、min012345678900123456789時(shí)間h0時(shí)間h攪拌速度對(duì)金、銀浸出率的影響如圖6所示。在較低的攪拌速度（150r/min）條件下，金、銀的浸出率分別為64.7%和38.2%。當(dāng)攪拌速度超過(guò)200r/min時(shí)，金、銀浸出率基本不受攪拌速度的影響（二者曲線(xiàn)基本重合）。在所考察的攪拌速度范圍內(nèi)，鉛的浸出率基本沒(méi)有變化。圖6攪拌速度對(duì)金(a)、銀(b)浸出率的影響Fig.6EffectofstirringspeedonleachingrateofAu(a)andAg(b)2.7溫度的影響溫度對(duì)金、銀浸出率的影響顯著（圖7）。升高溫度，金、銀的浸出率明顯降低，而且，在3050C范圍內(nèi)，浸

16、取反應(yīng)進(jìn)行1h后，隨著浸取時(shí)間的延長(zhǎng)，金銀的浸出率增加趨緩甚至就沒(méi)有提高。這可能是在高溫條件下，式（5）所示反應(yīng)加快，生成了固態(tài)硫。溫度對(duì)鉛的浸出率沒(méi)有明顯影響。00%/率出浸金0123456789時(shí)間20cccc0123456789時(shí)間/h(b)66%/率出浸銀0圖7溫度對(duì)金(a)、銀(b)浸出率的影響Fig.1EffectoftemperatureonleachingrateofAu(a)andAg(b)3結(jié)論1)利用硫氰酸鹽雙氧水浸金體系從廢電路板中浸出金、銀在技術(shù)上是可行的。在0.05mol/LH2O2、0.4mol/LSCN-、固液比1/250、200r/min,室溫(15C)浸出8

17、h的條件下，金、銀浸出率分別超過(guò)90%和79%,鉛的浸出率為9.7%。2)該提金方法在浸取液的本底pH條件下進(jìn)行，所選氧化劑的還原產(chǎn)物為水，具有廣闊的發(fā)展前途。參考文獻(xiàn)楊聰，晉克勤，唐道文，等某難浸金礦的次氯酸鈉浸出研究J.有色金屬(冶煉部分)，2013(4)：42-44.胡敏.難處理含銅氧化金礦抑銅浸金試驗(yàn)研究J.有色金屬(冶煉部分)，2013(7)：38-41.史娟華，于先進(jìn)，張亞莉.氯化鈉一次氯酸鈉法從氰化渣中回收金J.有色金屬(冶煉部分)，2013(3)：35-37.王治科，張含，葉存玲.硫氰酸鹽一鐵(III)體系從廢電路板中選擇性浸出金銀J.有色金屬(冶煉部分)，2013(11)：3

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