无氰浸出药剂及其处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺的制作方法

本发明涉及湿法冶金，尤其涉及一种无氰浸出药剂及其处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺。

背景技术：

1、印刷电路板(pcbs)通常包括电子元件(ecs)、丝网印刷、焊接掩模、连接材料、金属涂层以及聚合物基板。废弃的印刷电路板(wpcbs)俗称电子垃圾，含有多达60种元素，其中金属元素有40多种，包括贱金属(如cu、fe、al、sn)和贵金属(如ag、au、pd、pt)。如果直接将电子垃圾丢弃，不仅造成金属资源的浪费而且污染环境。而电子垃圾的独特结构和复杂成分使其与天然矿物有很大的不同，因此电子垃圾中金属的回收成为冶金领域最具挑战的研究之一。

2、目前，处理电子垃圾的工艺以火法为主，通过高温加热使金属融化，进而回收。然而该工艺在生产过程中会产生大量的重金属蒸气，不仅对工作人员的身体健康危害大，而且严重污染环境。

3、为了解决上述问题，湿法冶金工艺被不断研究。例如，2020年oraby和eksteen(extraction of copper and the co-leaching behaviour of other metals fromwaste printed circuit boards using alkaline glycine solutions.resour.conserv.recycl.154,104624.)研究了用碱性甘氨酸溶液从废弃印刷电路板中提取铜和其他金属的共浸行为，该方法对铜的浸出率较高，但是对其他金属尤其是金的浸出率很低。为了提高贵金属的浸出率，2022年，li等(development of an integrated glycine-based processfor base and precious metals recovery from waste printed circuit boards.resour.conserv.recycl.187,106631)提出了甘氨酸三段浸出工艺，先用氨-甘氨酸体系高效浸出cu，使cu几乎完全浸出；将获得的残留物再用低浓度氰化物-甘氨酸协同体系浸出cu和au，cu和au的浸出率分别为51.4％、82.0％；接着将残留物用酸性体系浸出sn、pb和au，sn、pb、au的浸出率分别为36.0％、2.0％、71.0％。该方法虽然在一定程度上提高了au的浸出率，但是sn和pb浸出率较低；且该过程中需要使用毒性较大的氰化物，同时工艺流程长。另外电子垃圾的收集-处理-回收-利用等一系列工艺流程的工作场地通常靠近城市郊区，氰化物的使用为该地区的环境与安全增加了不确定性。

4、有鉴于此，有必要设计一种改进的无氰浸出药剂及其处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种无氰浸出药剂及其处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺，无氰浸出药剂以咪唑为分子骨架引入功能化官能团，在保证药剂在水中溶解性能的基础上，对其进行改性，在其结构上引入功能化官能团，制备出一系列衍生物。在浸出金属过程中，通过严格控制浸取条件，在梯度式逐步氧化、特定氧化结构的无氰浸出药剂的分子空间结构与不同官能团间的相互协同作用下高效实现电子垃圾中锡、铅、铜、金的选择性浸出。

2、为实现上述发明目的，本发明提供了一种无氰浸出药剂，所述无氰浸出药剂是以咪唑为分子骨架引入功能化官能团，其结构通式如下：

3、

4、其中，r为氢、甲基、乙基、丙基。

5、本发明还提供了一种无氰浸出药剂处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺，采用上述的无氰浸出药剂来浸取电子垃圾中的锡、铅、铜、金，包括如下步骤：

6、s1.将待处理电子垃圾粉碎至粒径小于50目得到物料，向物料中加水搅拌，得到预设浓度的矿浆；

7、s2.向所述矿浆中加入所述无氰浸出药剂中的一种或几种，使所述无氰浸出药剂达到预设浓度；

8、s3.加入氢氧化钠，将矿浆的ph值调至10-14，搅拌预设时间，浸出锡、铅；

9、s4.加入过氧化氢，搅拌预设时间，浸出铜；

10、s5.加入高锰酸钾，搅拌预设时间，浸出金。

11、作为本发明的进一步改进，步骤s2中，矿浆中所述无氰浸出药剂的预设浓度为0.1-1mol/l。

12、作为本发明的进一步改进，步骤s4中，矿浆中过氧化氢的浓度为5-20ml/l。

13、作为本发明的进一步改进，步骤s5中，矿浆中高锰酸钾的浓度为0.1-1g/l。

14、作为本发明的进一步改进，步骤s1中，所述物料中粒度小于50目的部分占矿粉总质量的90％；矿浆的质量浓度为5％-30％。

15、作为本发明的进一步改进，步骤s3中，搅拌时矿浆温度为20℃-80℃，搅拌时间为0.5-6h。

16、作为本发明的进一步改进，步骤s4中，搅拌时矿浆温度为20℃-80℃；搅拌时间为6-24h。

17、作为本发明的进一步改进，步骤s5中，搅拌时矿浆温度为20℃-80℃；搅拌时间为6-48h。

18、作为本发明的进一步改进，步骤s1、步骤s3、步骤s4以及步骤s5中，搅拌速度为100-300r/min

19、本发明的有益效果是：

20、(1)本发明提供的无氰浸出药剂，以咪唑为分子骨架引入功能化官能团，在保证药剂在水中溶解性能的基础上，对其进行改性，在其结构上引入功能化官能团，制备出一系列衍生物。在浸出金属过程中，将电子垃圾粉末及矿浆浓度控制在合理的范围内，依次向其中加入无氰浸出药剂、ph调节剂、不同的氧化剂，将电子垃圾中的锡、铅、铜、金高效转变为金属离子，通过严格控制浸取条件，利用不同的氧化环境对不同的金属和无氰浸出药剂进行逐步氧化，同时通过严格控制无氰浸出药剂分子结构中的杂环结构的种类、引入的官能团的种类、数量和位置关系，高效实现电子垃圾中锡、铅、铜、金的浸出。即在梯度式逐步氧化、特定氧化结构的无氰浸出药剂的分子空间结构与不同官能团间的相互协同作用下高效实现电子垃圾中锡、铅、铜、金的选择性浸出。

21、(2)本发明拓展了传统浸出药剂的种类，为后续寻找可工业化、大规模使用的新型浸出药剂，提供了思路与筛选方向。

22、(3)本发明提供的无氰浸出药剂处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺，利用无氰浸出药剂对电子垃圾进行处理，避免了氰化物的使用；同时工艺流程简单，便于操作；解决了目前处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的湿法冶金工艺所面临的氰化物的使用、工艺流程复杂、繁琐等问题。

技术特征：

1.一种无氰浸出药剂，其特征在于，所述无氰浸出药剂是以咪唑为分子骨架引入功能化官能团，其结构通式如下：

2.一种无氰浸出药剂处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺，其特征在于，采用权利要求1所述的无氰浸出药剂来浸取电子垃圾中的锡、铅、铜、金，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的无氰浸出药剂处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺，其特征在于，步骤s2中，矿浆中所述无氰浸出药剂的预设浓度为0.1-1mol/l。

4.根据权利要求2所述的无氰浸出药剂处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺，其特征在于，步骤s4中，矿浆中过氧化氢的浓度为5-20ml/l。

5.根据权利要求2所述的无氰浸出药剂处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺，其特征在于，步骤s5中，矿浆中高锰酸钾的浓度为0.1-1g/l。

6.根据权利要求2所述的无氰浸出药剂处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺，其特征在于，步骤s1中，所述物料中粒度小于50目的部分占矿粉总质量的90％；矿浆的质量浓度为5％-30％。

7.根据权利要求2所述的无氰浸出药剂处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺，其特征在于，步骤s3中，搅拌时矿浆温度为20℃-80℃，搅拌时间为0.5-6h。

8.根据权利要求2所述的无氰浸出药剂处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺，其特征在于，步骤s4中，搅拌时矿浆温度为20℃-80℃；搅拌时间为6-24h。

9.根据权利要求2所述的无氰浸出药剂处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺，其特征在于，步骤s5中，搅拌时矿浆温度为20℃-80℃；搅拌时间为6-48h。

10.根据权利要求2所述的无氰浸出药剂处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺，其特征在于，步骤s1、步骤s3、步骤s4以及步骤s5中，搅拌速度为100-300r/min。

技术总结本发明提供了一种无氰浸出药剂及其处理电子垃圾中锡、铅、铜、金的工艺，该无氰浸出药剂以咪唑为分子骨架引入功能化官能团，在保证药剂在水中溶解性能的基础上，对其进行改性，在其结构上引入功能化官能团，制备出一系列衍生物。在浸出金属过程中，将电子垃圾粉末及矿浆浓度控制在合理的范围内，依次向其中加入无氰浸出药剂、pH调节剂、不同的氧化剂，通过严格控制浸取条件，利用不同的氧化环境对不同的金属和无氰浸出药剂进行逐步氧化，同时通过严格控制无氰浸出药剂分子结构中的杂环结构的种类、引入的官能团的种类、数量和位置关系，高效实现电子垃圾中锡、铅、铜、金的浸出；浸取过程避免了氰化物的使用，同时工艺流程简单，便于操作。技术研发人员：郝福来,郑晔,张世镖,张晏铭,高歌受保护的技术使用者：长春黄金研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5