若何拆解废旧手机产物及线路板贵金属

针对废旧手机拆解技能与装备研究，国内外进行了大量研究，公司推出了废旧手机拆解机器人—Liam，用于拆解回收破坏的 iPhone。
Liam 机器人配有 29 只独立机器手臂，能对 iPhone 无损风雅拆解并回收 SIM 卡托、螺丝、电池和摄像头等。
但是Liam机器人只适用于 iPhone中部分型号拆解，对付市场上其他手机品牌和型号，无法实现有效拆解。

海内青岛科技大学青岛科技大学基于机器视觉识别开拓了针对整机的自动化拆解设备。
由于废旧手机报废量巨大、构造状态繁芜，而拆解设备只适用于部分机型，尚不能规模化运用。
因此研究适应多种废旧手机的柔性智能拆解装备与拆解工艺是办理海量废旧手机作为二次资源实现循环利用的关键，然而，目前关于浩瀚品牌手机拆解产物的特色信息较少，导致拆解再利用在国内外家当处于“小而散”阶段。

破碎分选是针对金属资源化代价高的部件进一步处置的紧张办法。
破碎紧张通过各种机器处理方法有效减小拆解产物的尺寸，并开释其内部的金属身分。
分选则是根据材料大小、密度、磁性等物理性子差异，通过气流分选、磁选、静电分选平分选方法实现金属和非金属的分离。
上海交通大学的许振明团队采取涡流分离的方法对粉碎后的手机粉末进行分选，将印刷线路板从塑估中分离出来，分离效率达到 95.54%。

自动化程度高，本钱低，污染小是机器处理技能的上风，但是得到金属富集体后仍须要进一步的分离提纯，因此常作为电子废弃物回收的预处理技能。

火法冶金技能是实现废弃线路板无害化回收和资源化利用的一种经济有效的方法。

目前常用的火法冶金技能包括点火、热解等。

点火是指在有氧条件下将线路板中的有机身分分解燃烧，并将残渣中的玻璃纤维和金属氧化物通过物理和化学手段进行回收。
目前，国外某些冶炼厂采取综合冶炼技能回收线路板中的金属。
将线路板送入含有催化剂和金属尾矿的高温熔炼炉，熔炉的温度常日设定在 1000℃以上，以减少二噁英的排放。
末了，通过分选得到金属。
热解技能是指在无氧或者惰性气体存在的情形下，将有机树脂热化分解成低分子量热解油、热解气和残渣。
热解油中含有高浓度的苯酚和苯酚衍生物，可以作为生产

酚醛树脂，碳纳米管，多孔碳和沥青改性剂的质料。
热解气经热回收后可以作为燃料利用]。
热解残渣可以通过机器处理或湿法处理回收个中的金属[26]。
同时，热解技能不须要通入气体，因此不易产生二噁英，可以实现线路板中树脂的回收。
Caballero 等[27]在用氮气作为保护器的反应器中于 500℃下对废旧手机裂解 30 分钟，末了得到热解油（54.5%）、热解气（12.6%）、热解残渣（32.4%）。

虽然火法冶金技能处理量大、工艺成熟且贵金属回收率高，但是火法处理伴随着设备昂贵、对环境污染严重、能耗高、稀贵金属难以纯化分离等缺陷，目前在海内未得到大规模运用。

生物处理技能是利用微生物或其代谢产物将金属转化成可溶性可提取形式，随后通过物理或化学方法对目标金属进一步回收。
Ilyas等利用热硫氧硫杆菌成功地从线路板中回收了铝、铜、镍和锌等 80%以上的金属。
Isildar 等开拓了一种两步生物浸出工艺，利用富含化学物质的嗜酸酸性硫杆菌和酸性硫杆菌从废弃印刷电路板中无害环境地生物回收铜和金。

生物处理技能具有环境友好、能耗较低等上风，受到研究者青睐。
但是同时具有处理韶光长，对处理质料有选择性等缺陷，尚未大规模运用。

湿法冶金技能

湿法冶金技能具有设备投资小，能够回收得到单一金属、贵金属回收率高档优点，因而引起了天下各国的普遍重视。
湿法处理技能本色便是利用一些酸性较强的物质先将电子废物中的金属溶解出来，使其以离子的状态进入到溶液中去，然后再采纳一定的手段将溶液中的金属提取出来进一步利用。
目前，湿法处理技能按照浸取试剂不同，可分为氰化法、酸化法、硫脲法、硫代硫酸盐法、卤化法等。

氰化法提金工艺是当代从矿石或精矿中提金的紧张方法，距今已有 100 多年的历史。
氰化法是在有氧的条件下，以碱金属氰化物（KCN、NaCN）的水溶液作为溶剂浸出贵金属的方法。
碱金属氰化物具有溶金效果好，价格便宜，操作环境为碱性介质等上风，在设备选材、经济利益等方面具有潜在上风。

氰化物是一种效率高且本钱低的高效提金剂，Dorin and Woods[36]研究了 pH 对提金率的影响，结果表明 pH 在 10-10.5 范围内，氰化物溶液溶金效果最好。
但是，氰化物自身是剧毒物质，而且氰化废弃物对环境污染严重，因此研究一种对环境友好的非氰化提金方法成为一种趋势。

酸化法是用王水、浓硝酸之类的强酸将线路板中的金属氧化浸出到溶液之中，其浸出效率高，但由于堕落性强，对设备选材哀求较高，对环境影响大，且溶剂缺少选择性，后续处理难度大。

马立文等采取多次浸出的方法回收线路板中的贵金属，先用硫酸-双氧水浸出废旧线路板中普通金属，再用王水提取浸出渣中的金，终极金的回收率达到 97.5%。

顾卫星等利用盐酸和氯酸钠从废旧线路板中回收金，研究得出对付 5 g 废旧印刷线路板废物、固液比 1:8、4 g 氯酸钠，3 mol/L 盐酸， 搅拌 1 h 进行反应，金的回收率可达 90%以上。

硫脲又称硫化脲素，分子式 SC(NH2)2，分子量为 76.12，密度 1.405 g/cm3，在 20℃下在水中溶解度为9%—10%，水溶液呈中性。
硫脲是一种具有常见的有机合营剂，硫脲法浸出贵金属具有浸出率高、毒性小、生态效益好、价格低廉等优点，可作为贵金属浸出的适宜方法。
硫脲在碱性溶液中不稳定，易分解为硫化物和氨基氰，氨基氰可转换为尿素。

硫脲在酸性条件下，能 Au+形成配离子[Au(SCN2H4)]+，其标准电极电位为 0.38 V。
但是硫脲自身具有不稳定性，在酸性过强的随意马虎中随意马虎被氧化生产二硫甲脒(SCN2H3)2，其标准电位为 0.42 V。

由于上述电对的标准电极电位较为靠近，为了提高金的溶解率，同时避免硫脲自身分解，溶液中必须加入氧化剂，据研究表明，Fe3+是硫脲浸金体系过程中空想的氧化剂，它不仅起到缓解溶液中电极电势的浸染，同时能抑制硫脲的不稳定分解。
采取Fe3+作为氧化剂，在酸性条件下，硫脲浸金过程中的紧张反应为硫代硫酸盐法硫代硫酸盐溶解在水中会电离出硫代硫酸根离子（S2O32-），硫代硫酸根离子能和金银天生稳定的络合物，且具有环保无毒、速率快、浸出率高且对杂质不敏感等特点。

赵光楠等将国内外废旧电脑线路板作为研究工具，采取拆解-粉碎-重介质分选使金属和非金属分离，随后在碱性条件下用硫代硫酸钠回收样品中的金，结果表明在0.4 mol/L 硫代硫酸钠、0.045 mol/L 二价铜离子、氨浓度 0.4 mol/L、反应韶光 120 min条件下，浸金率高达 95.65%。

卤化法是利用卤素的氧化性和卤素离子对金的络合性，实现金的快速浸出，包括氯化法、溴化法和碘化法。
卤化法浸金紧张包括三个功能阶段：卤素溶解于水溶液、金的溶出、其他金属离子和卤素离子的络合反应。

周文斌等采取碘—碘化钾体系回收电子废估中的金，结果表明，在碘的质量分数为 2.0%，n(I2):n(I-)=1:3，H2O2的质量分数为 1.0%， 反应温度为 25℃， 浸出韶光为15 min 条件下，金回收率达 95%。

黄璐等先采取硝酸体系预处理浸出线路板中的铜、锌，随后采取溴化法提取线路板中的金，结果表明，在 25 g/L NaBr ， 10 g MnO2， 浸出时长 80 min，固液比 1:6条件下，金的浸出率可达到 97.2%。

根据手机线路板的镀金工艺流程。

可以看出：首先在覆铜板上镀镍，大大提高了线路板的机器强度；在镀镍层上再镀金，从而提高线路板的导电性和化学稳定性。
镀金层定向剥离工艺是利用同一介质体系中贵金属层和贱金属的电极电位的差异，将铜、镍等金属通过浸出从手机线路板等分离出来，而金不参与浸出反应，自然从线路板表面脱落，由此实现了金的选择性回收。
这一过程可以防止金在粉碎、浸出等前处理过程中的丢失、减少工艺本钱、降落环境污染风险。

近年来，研究职员对剥离法从电子垃圾中回收黄金进行了大量研究。
Syed 等利用强氧化剂过硫酸钾来选择性地溶解线路板中的铜、镍和其他普通金属，贵金属通过过滤回收，后续可以通过熔融回收纯金，其金的回收效率与氰化法相似，但比氰化法工艺大略、本钱效益高。
Alzate 等[44]提出了采取过硫酸铵和氧气从废旧电脑芯片上剥离金， 结果表明在 0.14 L/min 的通氧量和 0.10-0.22 mol/L 浓度的过硫酸铵的介质中，金的回收率达到 98%以上。

鲁妍等在 Alzate 等的研究根本上，提出了一种利用过硫酸铵和双氧水从内存条中回收未浸出金的方法。
鲁妍等利用过硫酸铵具有很高的还原电位（2.01 V）的特性，氧化镍、铁、铜，从而剥离内存条上的镀覆金，同时加入双氧水促进反应的进行。
在过 0.8 mol/L 硫酸铵，14.45 mL 双氧水，固液比 1：30 等条件下，金的剥离率达到 98.95%，回收金纯度达到 93.11%。

与过硫酸铵、过硫酸钾体系比较，H2SO4- H2O2 也具有氧化镍、铁、铜等底物金属的能力。
为了加快镀金层剥离反应的进程，采取加入适量的络合剂的方法。
络合剂能与Cu2+、Ni2+等金属离子形成稳定的络合物，使体系中的Cu2+、Ni2+等金属离子活度低落，加快氧化剥离速率。

络合剂的选择要考虑到安全环保、稳定常数、pH、毒性等成分。
常用的络合剂有酒石酸、柠檬酸、羟基乙酸、柠檬酸钠、乳酸等。
从安全和环境友好的方面考虑，络合剂应该选用无毒、无挥发的物质。
谷氨酸是一种酸性氨基酸，化学名称为 -氨基戊二酸，属于氨基羧酸类物质，溶于水，无毒且符合环保哀求。
谷氨酸分子式是HOOCCH2CH2CH(NH2)COOH，内含两个羧基和一个氨基。
由于谷氨酸分子含有三个配位原子，它可以与 Cu2+、Ni2+等过渡金属离子形成环状的配位化合物。
因此，综合环境友好及络合剂性能方面综合考虑，选择谷氨酸作为体系中的络合剂，是个不错的选择。

参考

废旧手机拆解产物及线路板贵金属定向提取技能研究，魏一凡，西南科技大学硕士学位论文，2023 年 5 月