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上海交通大学
硕士学位论文
废弃印刷电路板中铅、镉、锌、铋金属的真空分离与回收
姓名:詹路
申请学位级别:硕士
专业:环境工程
指导教师:许振明
20090101
摘要
摘要
废弃电路板中蕴含的贵金属是天然矿藏品位的几十倍甚至几百
倍,具有重要的回收价值。目前对金属的回收主要集中在铜和贵金
属(Au、Ag、Pd 等),而对锌、镉、铅、铋等金属则不能有效回收。
这些金属一旦进入环境,就会污染土壤、水体、大气,进而对人类
构成巨大威胁。为此,根据各金属的蒸气压不同,本文提出通过真
空冶金法,将废弃印刷电路板经破碎、高压静电分选后的混合金属
物料进行分离、回收与提纯。首先自主研制出适宜分离混合金属颗
粒的真空设备,然后对纯金属的挥发规律进行了探讨,在此基础上
对二元混合金属、多元混合金属以及蒸馏所得产物的真空分离规律
进行了探索。
自主开发出三段式内热真空电阻炉,最高加热温度为 1000°C,
极限真空度可以达到 。
对锌、镉、铅、铋的真空蒸馏/升华规律进行了研究。发现锌、
镉在真空下直接由固态转变为气态,铋、铅则是先熔化为液态,再
蒸发;得出了相应的升华/蒸发条件,并发现锌、镉的沉积物为一层
金属薄膜,铅、铋则冷凝成为金属小球。
镉-铜、锌-铜、铅-铜、铋-铜-二元混合金属颗粒,在真空度为
1-10Pa,加热温度为 850°C,加热时间分别为 60min、120min、120min、
150min 时,分离率都可以达到 90%以上。
从动力学角度,将真空分离过程划分为升华/蒸发,扩散Ⅰ(即
I
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颗粒间扩散),扩散Ⅱ(即炉膛内扩散),以及冷凝四步,对影响各
步速率的加热温度、加热时间、混匀度、料层厚度、粒径及真空度
等因素进行了研究。
从工艺过程角度,将整个过程进行分段:即升温分离阶段,继
续抽气分离阶段,二次挥发阶段及全面冷凝阶段,便于通过调控操
作参数,来更好的控制各种金属的蒸发与冷凝。
铜与锌、镉、铅、铋的多元金属颗粒混合物进行分离,真空度
为 1-10Pa,在 850°C 下加热 135min,可将混合物中铜的纯度从 %
提高到 %。
真空度为 1-10Pa,在 500°C 下加热 60min,可将镉与锌、铅、
铋分离;800°C 下加热 60min,可以将锌与铅、铋分离。
通过真空冶金法可以实现废弃电路板经破碎、高压静电分选后
混合金属物料的分离和回收,解决目前高蒸气压、低沸点金属无法
有效回收的问题,克服了湿法冶金和常压冶金回收电路板中金属的
一些缺点,为废弃印刷电路板的资源化回收和再利用,提供一种绿
色、无污染、高效的新方法。

关键词:废弃印刷电路板,金属回收,真空冶金








II
Abstract
ABSTRACT
The purity of precious metals contained in the waste printed circuit
boards (WPCBs) is about more than 10 times of rich-content mineral.
Therefore, the recycling of metals is mainly focused on copper and the
precious metals (Au, Ag, Pd and so on). But some other metals like zinc,
lead, cadmium and bismuth are ignored and can not be recycled
effectively. However, once these e into the environment, it
may pollute soil, water and air, eventually our human beings. So
according to the different vapor pressures of various metals, this paper
adopted vacuum metallurgy to separate the mixed metallic particles of
WPCBs after crushing and electrostatic separating. First, the vacuum
equipment is self-developed to separate