电子垃圾球磨过程中自蔓延反应的引发机制及其对贵金属回收的促进机理研究

Although precious metals are the inherent economic motivity in e-waste disposal, the present recovery methods have many shortcomings, such as heavy environmental burden, low efficiency, excessive reagent consumption and high cost. Study on the inducing mechanism of self-propagating reaction during the ball milling process of e-waste and the promoting effect of precious metal recovery is helpful to the development of green, efficient and economic precious metal recovery methods. In the present project, typical e-waste containing precious metals will be taken as the object of the study. Mechanically induced self-propagating reaction (MSRs) will be induced into the recovery of precious metals. Effect of different co-milling reagents on the ignition of MSRs will be investigated. The inducing mechanism of MSRs will be discussed after the study of material changes and free radical generation. Then, the promoting mechanism of precious metal recovery by MSRs will be parsed through the study of e-waste substrate and metals. The theoretical study would guide the recovery of e-waste by ball milling method and the development of green precious metal recovery method based on MSRs and promote the industrial application of precious metal recovery. Thus, the project is of important significance on theory and in practice.

贵金属元素是电子垃圾回收的主要经济驱动力，但是目前的回收方法存在环境负担重、浸出效率低、试剂消耗量大、成本高等诸多缺点。研究电子垃圾球磨过程中自蔓延反应的引发机制，弄清楚其对贵金属回收的促进机理，将有助于开发环保、高效、经济的贵金属回收方法，解决目前回收方法存在的问题。本课题选择典型含贵金属电子垃圾为研究对象，将自蔓延反应引入电子垃圾贵金属的回收中，通过考察不同共磨剂对机械诱发式自蔓延反应（MSRs）引发的影响和球磨中物料变化、自由基生成情况，探究球磨过程中MSRs的引发机制，进而研究MSRs对电子垃圾基质及金属的作用，确定MSRs对贵金属浸出特性的改变，解析MSRs对电子垃圾中贵金属回收的促进机理。这些科学问题的研究，可以从理论上指导电子垃圾球磨回收过程，研发基于MSRs的电子垃圾贵金属绿色回收方法，促进电子垃圾中贵金属回收的产业化，具有重要的理论意义和现实意义。

贵金属元素是电子垃圾回收的主要经济驱动力，但是目前的回收方法存在环境负担重、浸出效率低、试剂消耗量大、成本高等诸多缺点。通过调控球磨的共磨剂和球磨条件，在电子垃圾球磨过程中迅速引机械化学反应，将可以极大的缩短球磨时间、降低球磨能耗，进而降低球磨成本，同时改善贵金属的浸出特性，促进贵金属的绿色、高效回收，具有极高的应用价值和良好的产业化前景。基于此，本使用干法机械化学活化的方法辅助废弃线路板中贵金属的回收，研究得出以下主要结论：.1）在实验所筛选的几组共磨物中，氯化钠+过硫酸钾体系效果最佳，氯化钠作为络合剂，而过硫酸钾作为氧化剂，因此两者共同作用的效果好于其中任意一种，氯化钠+过硫酸钾作为共磨剂可以在钯的机械化学浸出中得到应用。.2）从金属浸出的角度来讲，贵金属是需要较高球磨能量、对机械化学活化要求最高的金属元素，因此在筛选的最佳机械化学活化条件下，贵金属达到95%以上浸出率，其余常规金属也能够进入溶液。.3）通过XRD、XPS、SEM和ΔG分析，可以得到以下结论：在球磨过程中，过硫酸钾和氯化钠分别起到氧化剂和络合剂的作用，过硫酸钾中有活性的氧起到氧化作用，氯化钠的添加则降低了反应的ΔG，使得反应更容易进行。在此过程中，球磨的破碎、混合作用，使得能够发生的化学反应位点增加，球与球、球与罐之间碰撞所提供的能量，使得常温下不能发生的固态反应能够发生。.4）机械化学活化法能够有效促进废弃线路板中金属和阻燃剂回收，在最优条件下，铜的回收率为98.0%，阻燃剂的回收率为88.7%。