废弃电路板多金属富集粉末低温碱性熔炼基础研究

废弃电路板是电子废弃物重要组成部分，每年产生量巨大。废弃电路板通过物理分选后，产出多金属富集粉末，富含铜、锡、铅及金、银、铂、钯、铑等有价金属，是典型的复杂有色金属二次资源，回收意义重大。本研究以废弃电路板多金属富集粉末为对象，以有价金属高效分离富集为目标，以冶金熔体多相反应理论为指导，系统研究多金属富集粉末低温碱性熔炼过程行为机制。在对多金属富集粉末体系结构、组元行为以及熔体性质的研究基础上，通过冶金过程热力学分析及界面强化反应动力学研究，考察金属在低温碱性熔炼过程中的分配行为和规律；探索碱性熔体介质和熔炼条件对两性金属转化的影响，确定优化实验参数和调控措施；形成多金属低温碱性熔炼过程的理论基础，为废弃电路板中有价金属低温碱性熔炼分离富集提供理论依据。本研究的开展将促进废弃电路板中有价金属的分离回收高效清洁技术开发，推动我国电子废弃物高效清洁资源化利用。

废弃电路板是电子废弃物的主要部件，其中含有大量的有价金属，但其组成成分复杂、元素含量波动大，常规工艺尚无法实现清洁高效回收。本项目开发了一种有色金属复杂资源处理方法——低温碱性氧化熔炼，在氧化性条件下，通过高活性熔融碱性介质转化废弃电路板多金属富集粉末中的两性金属，实现其中各类有价金属的高效、清洁、短流程回收。.项目对废弃电路板处理现状及研究进展进行了充分的调研，分析了碱性氧化熔炼过程中的熔盐热力学行为，明确了有价金属锡、铅、锌、铝、锑、铜、铁、镍及贵金属金、银等的转化过程，计算了水溶液中金属离子状态分布情况。在理论研究基础上，以3种典型的废弃电路板多金属粉末为基本处理对象，通过系统的实验研究，比较了钠系熔盐与钾系熔盐、氧化剂NaNO3与Na2O2、碱性介质NaOH与Na2CO3、添加剂NaCl等对金属分配的影响，确定了较为适宜的熔炼体系——NaOH-NaNO3混合体系，研究表明此体系具有良好的反应活性、浸润性、流动性等物理化学性能。由于该熔炼过程涉及气、液、固三相，属于多相复杂反应，其动力学特征受多种因素共同影响。项目进行了包括单因素、正交、响应曲面设计等实验，系统研究了熔炼过程中各因素对两性金属转化及分配的影响，单一金属与熔盐间的界面反应，获得了可使锡、铅、锌、铝均达到较高转化率的熔炼区域—— NaOH-CME质量比4.5-5.0，熔炼温度380-450℃，熔炼时间90-120min，在此区域内，锡、锌、铝转化率均可高于95%，铅转化率在80~85%，而98%以上的铜及全部贵金属于渣中富集。.针对熔炼-浸出后得到的高铜渣和高碱溶液，进行了有价金属分离探索，通过分步化学沉淀法，得到了硫酸铜晶体、贵金属富集体、锡酸钠等高附加值产品，同时可实现NaOH、NaNO3的循环利用。.本项目的研究为废弃电路板中有价金属回收提供了新的方法，为多金属复杂资源氧化碱性熔炼提供了理论依据。目前，项目已申请国家发明专利3项，其中授权3项，已发表各类论文9篇，另录用3篇。.