專利名稱：一種從廢舊印刷線路板中制備高純氧化銅超細粉體的方法
技術領域：
本發明屬于電子廢棄物資源化技術領域，特別涉及一種從廢舊印刷線路板中制 備高純氧化銅超細粉體的方法。
背景技術：
氧化銅超細粉體作為一種用途廣泛的功能無機材料，具有獨特的電、磁、催化 性能，被廣泛地應用于催化劑、傳感器以及電極活性材料等重要領域。廢舊印刷線路板 中富含有大量的化學元素，如銅、銀、金、汞等金屬，如果得不到妥善的處理，將會對 人類健康和生存環境安全造成極大地危害。同時，廢舊印刷線路板中含有大量的金屬， 尤其是銅的含量最高。因此，開發經濟高效且環境友好的回收處理工藝從廢舊印刷線路 板中制備氧化銅，即可以創造經濟價值又可降低廢物對環境的危害。目前，制備氧化銅超細粉體的方法已有一些文獻及專利涉及，包括凝膠法、混 合溶劑前驅體法，微波輻射法、冷凍干燥法、溶劑熱法等。文獻《銅氨絡合物冷凍干燥 法制備氧化銅納米粉體的實驗研究》(《真空》，2008，45(5) 6)以硫酸銅、氫氧化鈉 和濃氨水為原料，采用冷凍干燥法來制備氧化銅超細粉體。該工藝無法涉及廢舊印刷線 路板的回收利用問題，且采用的強堿容易腐蝕設備及危害操作人員的安全。專利《利用廢棄印刷線路板中的金屬粉體制備超細氧化銅的方法》(專利申請 號201010023088.0)采用微乳液界面沉淀法，主要包括預處理、浸銅、萃取、沉淀和 煅燒五個步驟，廢棄印刷線路板通過粉碎、篩選、洗滌、機械預靜電處理后得到高含銅 量金屬粉體。將金屬粉體浸于硫酸中，再經過萃取、草酸溶液沉淀和高溫煅燒來制備超 細氧化銅粉體。該工藝能達到電子廢棄物資源化利用的目的，但由于采用的強酸幾乎能 溶解所有的金屬，使所制備的氧化銅粉體中引入其他雜質；同時，強酸也會嚴重腐蝕設 備，與金屬反應產生有害氣體造成二次污染。

發明內容
基于以上技術的弱點，本發明的目的在于提出一種從廢舊印刷線路板中制備高 純氧化銅超細粉體的新方法。本發明方法工藝簡單、高效率和對環境無污染，可制備出 高純度的氧化銅超細粉體，且氧化銅超細粉體的粒徑為0.8 1.2微米。本發明所提供的從廢舊印刷線路板中制備高純氧化銅超細粉體的方法，是采取 機械預處理一濕法冶金一噴霧干燥聯合處理技術，其工藝流程見圖1，所述的從廢舊印刷 線路板中制備高純氧化銅超細粉體的方法1)廢舊印刷線路板粉碎料的制備人工將廢舊印刷線路板粗破碎成小于 IOcmX IOcm的碎片，再用強力塑料破碎機和密封式制樣粉碎機將其粉碎，得到廢舊印刷 線路板粉碎料，所述的廢舊印刷線路板粉碎料的粒徑<10目。2)含銅浸出液的制備取步驟1)所得廢舊印刷線路板粉碎料浸于氨水中，在室 溫和電磁攪拌機攪拌條件下向浸取液中滴加雙氧水，控制反應時間為6 10小時，待反應結束后，取出廢料，進行固液分離，所得濾液即為含銅浸出液，其中廢舊印刷線路板 粉碎料、雙氧水與氨水的質量比為1 (0.5 2.5) (8 20)；所述氨水的摩爾濃度為 5 12mol/L ；所述的雙氧水的質量百分比濃度為25 30% ；3)前驅體粉體的制備將步驟2)所得含銅浸出液放入噴霧干燥機的反應容器 中，采用蠕動泵驅動移液管的方式來吸取含銅浸出液并對含銅浸出液進行噴霧干燥過 程，所得粉體即為前驅體粉體；所述前驅體粉體是采用噴霧干燥法制備，且噴霧干燥機 的進風口溫度為100 150°C、蠕動泵的轉動速率為100 200轉/分鐘、高壓氣體流量 計的出氣量為5 20升/分鐘；4)氧化銅超細粉體的制備將步驟3)所得的前驅體粉體放入馬弗爐中進行煅燒 處理，溫度控制在300 400°C，時間為1 2小時，隨后隨著馬弗爐冷卻至室溫，最終 得到氧化銅超細粉體。所述的氧化銅超細粉體的純度以質量百分比計為99.9%以上。本發明的優點和特點1.本發明的制備方法中，用氨水取代強酸或強堿溶液來選擇性浸出廢舊印刷線 路板粉碎料中的銅，不會引入溶液中其他雜質，確保了氧化銅超細粉體的高純度，所得 氧化銅超細粉體的純度以質量百分比計為99.9%以上；在銅浸出過程中，不會產生有害 氣體，從而避免產生二次污染；且浸出濾渣可用來回收其他金屬和非金屬材料；2.本發明采用噴霧干燥法，有利于獲得制備氧化銅超細粉體前驅物，排風口所 得氣體經冷凝后可用于含銅浸出液的制備中；3.本發明能得到平均粒徑小，粒度分布范圍窄的氧化銅超細粉體，氧化銅超細 粉體的粒徑為0.8 1.2微米。


圖1為本發明利用廢舊印刷線路板制備高純氧化銅超細粉體的工藝流程圖。圖2為本發明所得產物氧化銅超細粉體的X射線衍射圖。圖3為本發明所得產物氧化銅超細粉體的掃描電鏡圖。
具體實施例方式現將本發明的具體實施例敘述于下，但本發明的實施方式不限于此。實施例11)廢舊印刷線路板粉碎料的制備人工將廢舊印刷線路板粗破碎成小于 IOcmX IOcm的碎片，再用強力塑料破碎機和密封式制樣粉碎機將其粉碎，得到廢舊印刷 線路板粉碎料，所述的廢舊印刷線路板粉碎料的粒徑為10目；2)含銅浸出液的制備取IOg步驟1)所得廢舊印刷線路板粉碎料浸于氨水中， 在室溫和電磁攪拌機攪拌條件下向浸取液中滴加雙氧水，控制反應時間為10小時，待反 應結束后，取出廢料，進行固液分離，所得濾液即為含銅浸出液，其中廢舊印刷線路板 粉碎料、雙氧水與氨水的質量比為1 25 20;所述氨水的摩爾濃度為12mol/L ；所述 的雙氧水的質量百分比濃度為30% ；3)前驅體粉體的制備將步驟2)所得含銅浸出液放入噴霧干燥機的反應容器中，采用蠕動泵驅動移液管的方式來吸取含銅浸出液并對含銅浸出液進行噴霧干燥過 程，所得粉體即為前驅體粉體；所述前驅體粉體是采用噴霧干燥法制備，且噴霧干燥機 的進風口溫度為120°C、蠕動泵的轉動速率為150轉/分鐘、高壓氣體流量計的出氣量為 10升/分鐘；4)氧化銅超細粉體的制備將步驟3)所得的前驅體粉體放入馬弗爐中進行煅 燒處理，溫度控制在350°C，時間為1.5小時，隨后隨著馬弗爐冷卻至室溫，最終得到氧 化銅超細粉體。從X射線衍射圖可知，粉體材料為氧化銅；經檢測，該氧化銅超細粉體 的純度以質量百分比計算計為99.92% ；從掃描電鏡照片圖可知，氧化銅超細粉體形貌完 整，粒徑為0.8 1.2微米，分散性好。實施例21)廢舊印刷線路板粉碎料的制備人工將廢舊印刷線路板粗破碎成小于 IOcmX IOcm的碎片，再用強力塑料破碎機和密封式制樣粉碎機將其粉碎，得到廢舊印刷 線路板粉碎料，所述的廢舊印刷線路板粉碎料的粒徑為30目；2)含銅浸出液的制備取IOg步驟1)所得廢舊印刷線路板粉碎料浸于氨水中， 在室溫和電磁攪拌機攪拌條件下向浸取液中滴加雙氧水，控制反應時間為8小時，待反 應結束后，取出廢料，進行固液分離，所得濾液即為含銅浸出液，其中廢舊印刷線路板 粉碎料、雙氧水與氨水的質量比為1 1.5 15;所述氨水的摩爾濃度為lOmol/L ；所述 的雙氧水的質量百分比濃度為28% ；3)前驅體粉體的制備將步驟2)所得含銅浸出液放入噴霧干燥機的反應容器 中，采用蠕動泵驅動移液管的方式來吸取含銅浸出液并對含銅浸出液進行噴霧干燥過 程，所得粉體即為前驅體粉體；所述前驅體粉體是采用噴霧干燥法制備，且噴霧干燥機 的進風口溫度為150°C、蠕動泵的轉動速率為200轉/分鐘、高壓氣體流量計的出氣量為 20升/分鐘；4)氧化銅超細粉體的制備將步驟3)所得的前驅體粉體放入馬弗爐中進行煅燒 處理，溫度控制在40(TC，時間為2小時，隨后隨著馬弗爐冷卻至室溫，最終得到氧化銅 超細粉體。從X射線衍射圖可知，粉體材料為氧化銅；經檢測，該氧化銅超細粉體的純 度以質量百分比計算計為99.95% ；從掃描電鏡照片圖可知，氧化銅超細粉體形貌完整， 粒徑為0.8 1.2微米，分散性好。實施例31)廢舊印刷線路板粉碎料的制備人工將廢舊印刷線路板粗破碎成小于 IOcmX IOcm的碎片，再用強力塑料破碎機和密封式制樣粉碎機將其粉碎，得到廢舊印刷 線路板粉碎料，所述的廢舊印刷線路板粉碎料的粒徑為60目；2)含銅浸出液的制備取IOg步驟1)所得廢舊印刷線路板粉碎料浸于氨水中， 在室溫和電磁攪拌機攪拌條件下向浸取液中滴加雙氧水，控制反應時間為9小時，待反 應結束后，取出廢料，進行固液分離，所得濾液即為含銅浸出液，其中廢舊印刷線路板 粉碎料、雙氧水與氨水的質量比為1 1 12;所述氨水的摩爾濃度為8mol/L ；所述的 雙氧水的質量百分比濃度為28% ；3)前驅體粉體的制備將步驟2)所得含銅浸出液放入噴霧干燥機的反應容器 中，采用蠕動泵驅動移液管的方式來吸取含銅浸出液并對含銅浸出液進行噴霧干燥過程，所得粉體即為前驅體粉體；所述前驅體粉體是采用噴霧干燥法制備，且噴霧干燥機 的進風口溫度為100°c、蠕動泵的轉動速率為100轉/分鐘、高壓氣體流量計的出氣量為 5升/分鐘；4)氧化銅超細粉體的制備將步驟3)所得的前驅體粉體放入馬弗爐中進行煅燒 處理，溫度控制在30(TC，時間為1小時，隨后隨著馬弗爐冷卻至室溫，最終得到氧化銅 超細粉體。從X射線衍射圖可知，粉體材料為氧化銅；經檢測，該氧化銅超細粉體的純 度以質量百分比計算計為99.93% ；從掃描電鏡照片圖可知，氧化銅超細粉體形貌完整， 粒徑為0.8 1.2微米，分散性好。實施例41)廢舊印刷線路板粉碎料的制備人工將廢舊印刷線路板粗破碎成小于 IOcmX IOcm的碎片，再用強力塑料破碎機和密封式制樣粉碎機將其粉碎，得到廢舊印刷 線路板粉碎料，所述的廢舊印刷線路板粉碎料的粒徑為120目；2)含銅浸出液的制備取IOg步驟1)所得廢舊印刷線路板粉碎料浸于氨水中， 在室溫和電磁攪拌機攪拌條件下向浸取液中滴加雙氧水，控制反應時間為6小時，待反 應結束后，取出廢料，進行固液分離，所得濾液即為含銅浸出液，其中廢舊印刷線路板 粉碎料、雙氧水與氨水的質量比為1 0.5 8;所述氨水的摩爾濃度為5mol/L;所述的 雙氧水的質量百分比濃度為25% ；3)前驅體粉體的制備將步驟2)所得含銅浸出液放入噴霧干燥機的反應容器 中，采用蠕動泵驅動移液管的方式來吸取含銅浸出液并對含銅浸出液進行噴霧干燥過 程，所得粉體即為前驅體粉體；所述前驅體粉體是采用噴霧干燥法制備，且噴霧干燥機 的進風口溫度為130°C、蠕動泵的轉動速率為170轉/分鐘、高壓氣體流量計的出氣量為 15升/分鐘；4)氧化銅超細粉體的制備將步驟3)所得的前驅體粉體放入馬弗爐中進行煅燒 處理，溫度控制在350°C，時間為2小時，隨后隨著馬弗爐冷卻至室溫，最終得到氧化銅 超細粉體。從X射線衍射圖可知，粉體材料為氧化銅；經檢測，該氧化銅超細粉體的純 度以質量百分比計算計為99.98% ；從掃描電鏡照片圖可知，氧化銅超細粉體形貌完整， 粒徑為0.8 1.2微米，分散性好。
權利要求
1. 一種從廢舊印刷線路板中制備高純氧化銅超細粉體的方法，其特征在于1)廢舊印刷線路板粉碎料的制備人工將廢舊印刷線路板粗破碎成小于 IOcmX IOcm的碎片，再用強力塑料破碎機和密封式制樣粉碎機將其粉碎，得到廢舊印刷 線路板粉碎料，所述的廢舊印刷線路板粉碎料的粒度<10目；2)含銅浸出液的制備取步驟1)所得廢舊印刷線路板粉碎料浸于氨水中，在室溫和 電磁攪拌機攪拌條件下向浸取液中滴加雙氧水，控制反應時間為6 10小時，待反應結 束后，取出廢料，進行固液分離，所得濾液即為含銅浸出液，其中廢舊印刷線路板粉碎 料、雙氧水與氨水的質量比為1 (0.5 2.5) (8 20)；所述氨水的摩爾濃度為5 12mol/L ；所述的雙氧水的質量百分比濃度為25 30% ；3)前驅體粉體的制備將步驟2)所得含銅浸出液放入噴霧干燥機的反應容器中，采 用蠕動泵驅動移液管的方式來吸取含銅浸出液并對含銅浸出液進行噴霧干燥過程，所得 粉體即為前驅體粉體；所述前驅體粉體是采用噴霧干燥法制備，且噴霧干燥機的進風口 溫度為100 150°C、蠕動泵的轉動速率為100 200轉/分鐘、高壓氣體流量計的出氣 量為5 20升/分鐘；4)氧化銅超細粉體的制備將步驟3)所得的前驅體粉體放入馬弗爐中進行煅燒處 理，溫度控制在300 400°C，時間為1 2小時，隨后隨著馬弗爐冷卻至室溫，最終得 到氧化銅超細粉體。
全文摘要
本發明屬于電子廢棄物資源化技術領域，涉及一種從廢舊印刷線路板中制備高純氧化銅超細粉體的方法。本發明的主要特征在于機械預處理-濕法冶金-噴霧干燥聯合處理技術，其主要步驟為先對廢舊印刷線路板進行機械粉碎處理，再用氨水和雙氧水選擇性浸出廢舊印刷線路板粉碎料中的金屬銅，過濾，得到含銅浸出液；將含銅浸出液放入噴霧干燥機的反應容器中，采用噴霧干燥法制備前驅體粉體；最后將所述的前驅體粉體放入馬弗爐中煅燒，獲得高純氧化銅超細粉體。本發明方法中采用氨水取代強酸或強堿溶液來選擇性浸出廢舊印刷線路板粉碎料中的金屬銅，從而確保了氧化銅超細粉體的高純度；該方法工藝簡單，無污染；而且能達到電子廢棄物資源化利用的目的。
文檔編號C01G3/02GK102011008SQ20101057990
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者吳玉鋒, 左鐵鏞, 張永志, 王維, 程會強, 章啟軍 申請人:北京工業大學