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
技術領域：
本發明屬于資源再生技術領域，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：
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，塑料制品經電鍍金屬層后，賦予金屬的性質，具有質量輕、能導電、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點，可代替部分金屬如銅、鋁、不銹鋼等的使用。目前，已大量應用于電子、汽車、摩托車、五金、家庭用品等行業。
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
鍍塑料產品最常見的電鍍金屬層為銅、鎳、絡，約占總重量的3% 15%，若當塑料直接處理會導致大量金屬資源的浪費。目前，國內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報道。
發明內容
本發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，產品附加值高。
4為達到上述目的，本發明采用了如下的技術方案圖4為本發明的工藝流程圖。
如圖4所示本發明采用破碎機對廢電鍍塑料進行前處理；采用硝酸浸出；浸出液經鐵粉置換后，得到海綿銅；余液經黃鈉鐵磯除鐵、
P204萃取去除Fe、 Cu等雜質后，萃余液在電積槽內電積，得到金屬鎳板來實現以上目的。
本發明中，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，實現選擇性浸出銅、鎳，分離鉻的目的。該步反應中，硝酸濃度、反應溫度、反應時間均影響銅、鎳的浸出率，然而硝酸濃度是決定浸出率的關鍵因素。故在保持浸出溫度應為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，故硝酸濃度應控制在4. 0mol/L左右。
本發朋中，采用鐵粉置換法回收單質銅。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，反應溫度為75°C，反應時間為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。
本發明中，采用黃鈉鐵礬法除鐵。工業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，反應溫度為90°C 95°C，沉鐵過程pH值控制在2.0 2.5，反應時間為2h。此時，鐵的去除率大于97%，除鐵效果較好。
本發明中，經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，通過調節pH值
來萃取分離雜質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)。發現當平衡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值繼續增大時，對鎳的萃取能力增強，使鎳損失。本發明中，采用電積槽電積，制備金屬鎳板。深度除雜后的萃余
液經濃縮后將鎳濃度調整至約為60g/L，然后加入適量氫氧化鈉調節 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，導致溶劑的大量蒸發，使操作環境的濕度大，設 備易腐蝕，試驗表明槽內溫度約為50 52"C最合適。電流密度是影 響電積鎳質量的關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；最佳電流密度應控制為200-220A/n^左右(電流 密度對電積鎳質量的影響見附圖3)。 本發明具有如下有益效果
本發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、易于工業化生產。
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的關系圖； 圖3為電流密度對電積鎳質量的影響圖； 圖4為本發明的回收流程圖。
具體實施例方式
以下結合具體實施例來對本發明作進一步的說明，但本發明所要 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，控制反應溫度為60°C，反應時間為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值調節至3. 5，根據溶液中 的銅離子含量計算，加入鐵粉18.89g (1.05倍理論量)，反應溫度為 75°C，機械攪拌，反應時間為3h。反應結束后過濾、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， 調節溶液體系pH值為2.5，控制水溶溫度為95-C,機械攪拌速率為 500r/min，持續反應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
經計算，雜質元素萃取率為99. 95%，鎳的損失率為1.21%。
實施例5
取實施例4中溶液1. 0L，經蒸發濃縮至體積為500ml，調節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。經分析其含鎳為99. 95%，純度較高。
上述各實施例對本發明進行了更詳細的描述，不應將此理解為本 發明的主題范圍僅限于上述實施例。凡基于上述內容所實現的技術均 屬于本發明的范圍。
權利要求
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；(6)采用不溶性金屬陽極電積制備金屬鎳板。
2. 根據權利要求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. 根據權利要求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，反應溫度為60'C，反應時間為6h 8h。
4. 根據權利要求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，反應溫度為75-C，鐵粉加入量為理論值的1.05~1.10倍，反應時間為3h 4h。
5. 根據權利要求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，反應溫度為90°C 95°C，過程pH值控制在2.0 2.5，反應時間為2~2.5h。
6. 根據權利要求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. 根據權利要求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、鎳溶液經鐵粉置換后得高純度海綿銅；余液經黃鈉鐵礬法除鐵，P204萃取除銅、鐵等雜質離子后，得純凈硝酸鎳溶液，經電積處理后可生產金屬鎳板。本發明工藝簡單，原輔料便宜，產品附加值高。
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 優先權日2008年12月12日
發明者徐盛明, 李長東, 黃國勇 申請人:佛山市邦普鎳鈷技術有限公司;清華大學核能與新能源技術研究院;李長東;黃國勇;徐盛明