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一種從廢電鍍塑料中分離回收銅、鎳及再生塑料的方法

文檔序號:3419717閱讀:438來源:國知局
專利名稱:一種從廢電鍍塑料中分離回收銅、鎳及再生塑料的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于資源再生技術(shù)領(lǐng)域,更具體是涉及一種從廢電鍍塑料中分離回收銅、鎳及再生塑料的方法。
背景技術(shù)
塑料因其可塑性強、表面細致、價格低廉等特點用途廣泛。其中,塑料制品經(jīng)電鍍金屬層后,賦予金屬的性質(zhì),具有質(zhì)量輕、能導(dǎo)電、外表較普通塑料光澤性、整平性好等特點,融合了塑料及金屬的優(yōu)點,可代替部分金屬如銅、鋁、不銹鋼等的使用。目前,已大量應(yīng)用于電子、汽車、摩托車、五金、家庭用品等行業(yè)。
然而,普通塑料可通過加溫熔融后,擠出造粒等方法直接再生利用,廢電鍍塑料若采用同樣的方法處理,其殘留的金屬會影響再生塑料的強度、外觀及粘接性能,大大降低其回收利用的價值。再次,電
鍍塑料產(chǎn)品最常見的電鍍金屬層為銅、鎳、絡(luò),約占總重量的3% 15%,若當塑料直接處理會導(dǎo)致大量金屬資源的浪費。目前,國內(nèi)外還鮮有從廢電鍍塑料中分離回收有價金屬及再生塑料的相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種以廢電鍍塑料為原料,回收有價金屬銅、鎳及再生塑料的方法。該工藝原料來源豐富,加工成本低,產(chǎn)品附加值高。
4為達到上述目的,本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案圖4為本發(fā)明的工藝流程圖。
如圖4所示本發(fā)明采用破碎機對廢電鍍塑料進行前處理;采用硝酸浸出;浸出液經(jīng)鐵粉置換后,得到海綿銅;余液經(jīng)黃鈉鐵磯除鐵、
P204萃取去除Fe、 Cu等雜質(zhì)后,萃余液在電積槽內(nèi)電積,得到金屬鎳板來實現(xiàn)以上目的。
本發(fā)明中,以來自于汽車、塑料玩具車、電動車等的ABS電鍍塑
料為研究對象。其主要成分見下表
元素
含:
NiCuCr ABS
1.5 8.0 1.0 10 1.0 6.0 76.0 96.5
本發(fā)明中,采用PC-B-250型破碎機將廢電鍍塑料破碎至粒徑約5mm的碎片后,因硝酸對銅、鎳有良好的溶解性,而金屬鉻因表面鈍化形成致密的保護膜,不溶于硝酸,故選用硝酸處理廢電鍍塑料,實現(xiàn)選擇性浸出銅、鎳,分離鉻的目的。該步反應(yīng)中,硝酸濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間均影響銅、鎳的浸出率,然而硝酸濃度是決定浸出率的關(guān)鍵因素。故在保持浸出溫度應(yīng)為60°C,浸出時間為6h的條件下,比較了硝酸初始濃度對銅、鎳浸出率的影響(見圖1)。從圖中可看出,隨著硝酸濃度的增加,鎳、銅浸出率逐漸增大,當濃度為4. Omol/L時,原料中鎳、銅的浸出率已達到99.0%左右。硝酸濃度繼續(xù)增加時,對鎳、銅浸出率影響較小,而過量的酸會增加后期處理負擔(dān),故硝酸濃度應(yīng)控制在4. 0mol/L左右。
本發(fā)朋中,采用鐵粉置換法回收單質(zhì)銅。鐵粉價格便宜,而且工藝簡單。其試驗條件如下pH值控制為3.5-4.0,反應(yīng)溫度為75°C,反應(yīng)時間為3h,鐵粉加入量為理論值的1.05倍,機械攪拌速率為500r/min。過濾后烘干,經(jīng)磁選除掉少量殘留的鐵粉,.得到純凈的海綿銅。此時,金屬銅的置換率為98.97%,溶液中殘留的銅含量小于0.2g/L。
本發(fā)明中,采用黃鈉鐵礬法除鐵。工業(yè)上常見的除鐵方法有黃鈉鐵礬法、針鐵礦法、中和水解法等。其中,黃鈉鐵磯法所得沉淀顯結(jié)晶狀,不同于氫氧化鐵的絮狀,易于沉淀、過濾與洗滌。其試驗條件控制在攪拌強度500r/min,反應(yīng)溫度為90°C 95°C,沉鐵過程pH值控制在2.0 2.5,反應(yīng)時間為2h。此時,鐵的去除率大于97%,除鐵效果較好。
本發(fā)明中,經(jīng)除鐵后的含鎳溶液中還含有少量的銅、鐵等,需采
用P204萃取深度除雜。P204是一種常見的有機磷酸萃取劑,其萃取
的金屬對pH的順序是
Fe3+<Zn2+<Cu2+<Ca2+<Co2+<Mg2+<Ni2+從上式來看,平衡pH值對金屬萃取率影響很大,通過調(diào)節(jié)pH值
來萃取分離雜質(zhì)元素與鎳的操作是合理的。該步工藝中,在控制有機相為20°/^204+80%260#溶劑油,相比為1.0,五級逆流萃取的情況下,比較了不同平衡pH值下P204的除雜效果(見圖2)。發(fā)現(xiàn)當平衡pH值為4.5時,銅、鐵基本完全進入有機相,鎳仍保留在水相中,損失較小。當平衡pH值繼續(xù)增大時,對鎳的萃取能力增強,使鎳損失。本發(fā)明中,采用電積槽電積,制備金屬鎳板。深度除雜后的萃余
液經(jīng)濃縮后將鎳濃度調(diào)整至約為60g/L,然后加入適量氫氧化鈉調(diào)節(jié) 體系pH值至2.5 3.0。所用電積槽采用聚丙烯材料制成,陽極材料 為釕鈦陽極,同極間距為250mm,陰、陽極面積比為1.2: 1,電積 時間為10h。該步工序中,溫度控制很重要溫度過低,槽電壓過高, 能耗大;溫度過高,導(dǎo)致溶劑的大量蒸發(fā),使操作環(huán)境的濕度大,設(shè) 備易腐蝕,試驗表明槽內(nèi)溫度約為50 52"C最合適。電流密度是影 響電積鎳質(zhì)量的關(guān)鍵因素電流密度過低時,電積時間長,能耗高;
電流密度過高,鎳中雜質(zhì)含量高,電積鎳塊表面有毛刺,陰極析氫嚴
重,電流效率低下;最佳電流密度應(yīng)控制為200-220A/n^左右(電流 密度對電積鎳質(zhì)量的影響見附圖3)。 本發(fā)明具有如下有益效果
本發(fā)明提供了一種處理廢電鍍塑料的方法,并得到了高純度的海 綿銅、金屬鎳板,投資少、收益高、易于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為硝酸濃度對鎳、銅浸出率的影響圖; 圖2為銅、鐵的萃取率與pH的關(guān)系圖; 圖3為電流密度對電積鎳質(zhì)量的影響圖; 圖4為本發(fā)明的回收流程圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合具體實施例來對本發(fā)明作進一步的說明,但本發(fā)明所要 求保護的范圍并不局限于實施例所描述之范圍。 實施例1
本試驗中所用ABS電鍍塑料經(jīng)分析,成分如下
NiCuCrABS塑料
百分含量/%6. 353. 132. 1988. 33
取1Kg上述電鍍塑料用破碎機加工成粒徑小于5mm的碎片后,投 入1. 5升4mol/L硝酸溶液中,控制反應(yīng)溫度為60°C,反應(yīng)時間為4h, 過濾、洗滌后,將濾液定容至2.0L,測得溶液中各金屬含量如下
Ni CuCr
單位(g/U31.23 15.500. 12
經(jīng)計算,鎳的浸出率為98.35%,銅的浸出率為99.05%,鉻的浸出率
僅為1. 1%。
實施例2
取實例1中浸出液1U將溶液的pH值調(diào)節(jié)至3. 5,根據(jù)溶液中 的銅離子含量計算,加入鐵粉18.89g (1.05倍理論量),反應(yīng)溫度為 75°C,機械攪拌,反應(yīng)時間為3h。反應(yīng)結(jié)束后過濾、洗滌,將溶液 定容至原體積,分析其各金屬含量如下
Ni FeCuCr
單位(g/L)31.20 13.240. 160. 11
經(jīng)計算,銅的置換率為98.97%。將濾渣烘干、磁選分離鐵后,得海綿銅21.01g,經(jīng)分析其含銅量為99. 85%。
實施例3:
取實施例2中溶液1. OL,置于3L燒杯中,加入硫酸鈉13.43g, 調(diào)節(jié)溶液體系pH值為2.5,控制水溶溫度為95-C,機械攪拌速率為 500r/min,持續(xù)反應(yīng)2. 5h后,過濾,濾出黃色的黃鈉鐵磯沉淀后, 將濾液定容至原體積,分析濾液成分如下
NiFeCuCr
單位(g/L)31. 150. 390. 140. 11
經(jīng)計算,鐵離子的去除率為97.05%。 實施例4
取實施例3中溶液1. 0L,配制有機相1. 0L (其組成為20%P507 + 80。%260#溶劑油,有機相先用NaOH皂化,皂化率為60%),五級 逆流萃取,萃取平衡pH值控制為4. 5。萃取分離后,剩余水相溶液 定容至1.0L,分析其成分如下
NiCuCrCaFe
單位(mg/L)3077310. 926.214. 030. 03
經(jīng)計算,雜質(zhì)元素萃取率為99. 95%,鎳的損失率為1.21%。
實施例5
取實施例4中溶液1. 0L,經(jīng)蒸發(fā)濃縮至體積為500ml,調(diào)節(jié)PH值 為2.0,將溶液直接放入電積槽中(盛液尺寸長200咖X寬150mmX 高100mm),加入硼酸15g,采用直流穩(wěn)定電源、釕鈦陽極,鈦板為陰 極(尺寸60mmX85mm),同極間距為250mm,電流密度為200A/m2,電積時間為10h,得到電積鎳30. lg,電流效率為97. 8%,電積鎳表面 平整。經(jīng)分析其含鎳為99. 95%,純度較高。
上述各實施例對本發(fā)明進行了更詳細的描述,不應(yīng)將此理解為本 發(fā)明的主題范圍僅限于上述實施例。凡基于上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均 屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種從廢電鍍塑料中分離回收銅、鎳及再生塑料的方法,其特征在于包含如下技術(shù)步驟(1)采用破碎機將廢電鍍塑料破碎;(2)采用稀硝酸將塑料表面的銅、鎳等金屬溶解;(3)采用鐵粉置換浸出液中的銅,經(jīng)過濾、干燥、磁選分離得海綿銅;(4)采用黃鈉鐵礬除鐵;(5)采用P204萃取去除殘留Fe、Cu等雜質(zhì);(6)采用不溶性金屬陽極電積制備金屬鎳板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種從廢電鍍塑料中分離回收銅、鎳及再生塑料的方法,其特征在于(1)步驟中,選用PC-B-250型破碎機,破碎后廢塑料粒徑約為5mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種從廢電鍍塑料中分離回收銅、鎳及再生塑料的方法,其特征在于(2)步驟中,采用稀硝酸浸出時,硝酸濃度為4.0 4.2mol/L,反應(yīng)溫度為60'C,反應(yīng)時間為6h 8h。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種從廢電鍍塑料中分離回收銅、鎳及再生塑料的方法,其特征在于(3)步驟中,采用鐵粉置換銅時,料液pH值控制為3.5-4.0,反應(yīng)溫度為75-C,鐵粉加入量為理論值的1.05~1.10倍,反應(yīng)時間為3h 4h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種從廢電鍍塑料中分離回收銅、鎳及再生塑料的方法,其特征在于(4)步驟中,采用黃鈉鐵礬除鐵時,硫酸鈉與鐵元素摩爾比為0.4:1,攪拌速度500r/min,反應(yīng)溫度為90°C 95°C,過程pH值控制在2.0 2.5,反應(yīng)時間為2~2.5h。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種從廢電鍍塑料中分離回收銅、鎳及再生塑料的方法,其特征在于(5)步驟中,采用P204除雜時,有機相為20% 204+80%260#溶劑油,相比為O/A=1.0,五級逆流萃取,平衡pH值為4.3 4.5。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種從廢電鍍塑料中分離回收銅、鎳及再生塑料的方法,其特征在于(6)步驟中,電積溶液中鎳的濃度為50 60g/L,硼酸加入量為30g/L, pH值應(yīng)控制在2.5 3.0,溫度為50 52°C,電流密度200 220A/m2,電積時間為10h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從廢電鍍塑料中分離回收銅、鎳及再生塑料的方法。其主要特點是將廢電鍍塑料用破碎機破碎后,采用硝酸將表面銅、鎳等金屬溶解,不溶物過濾洗滌后得純凈塑料,可用于再生處理;而含銅、鎳溶液經(jīng)鐵粉置換后得高純度海綿銅;余液經(jīng)黃鈉鐵礬法除鐵,P204萃取除銅、鐵等雜質(zhì)離子后,得純凈硝酸鎳溶液,經(jīng)電積處理后可生產(chǎn)金屬鎳板。本發(fā)明工藝簡單,原輔料便宜,產(chǎn)品附加值高。
文檔編號C22B7/00GK101476041SQ20081021987
公開日2009年7月8日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者徐盛明, 李長東, 黃國勇 申請人:佛山市邦普鎳鈷技術(shù)有限公司;清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院;李長東;黃國勇;徐盛明
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