基于電化學(xué)法從廢舊電路板中回收銅制備高純高強(qiáng)度銅箔的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明基于電化學(xué)法從回收廢舊電路板中回收銅制備高純高強(qiáng)度銅箔的工藝，屬于電子產(chǎn)品回收技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]人類(lèi)在進(jìn)入信息時(shí)代以后，數(shù)碼電子產(chǎn)品迅速發(fā)展，更新?lián)Q代速率也越來(lái)越快，廢棄的電子產(chǎn)品制造了大量的垃圾，印刷電路板作為電子產(chǎn)品必不可少的組成部分，廢棄數(shù)量也在急劇增加。廢舊電路板中焊接電子元件的焊錫中有鉛，有些元器件中還含有鎘、汞、鉻等，不恰當(dāng)?shù)奶幚矸绞?，如焚燒等，不僅工序復(fù)雜，而且粉塵大，其中的有毒物質(zhì)進(jìn)入水源和土壤，污染環(huán)境、危害人類(lèi)健康。
[0003]廢棄的電路板功能不同，因此其組成物質(zhì)元素也有差別，但主要構(gòu)成物質(zhì)基本一致，為了達(dá)到快速傳輸電子數(shù)據(jù)的目的，使用了大量的重金屬元素，所占比例達(dá)到50%左右，其中包括金、鉬、銘、銀、銅、鐵、镲等金屬資源，遠(yuǎn)高于自然界中礦石3%?5%的金屬元素含量。因此，廢舊電路板是一個(gè)巨大的金屬資源寶庫(kù)，值得回收循環(huán)利用。
[0004]目前廢舊電路板的回收方法主要分為:物理法、化學(xué)法和生物法。物理方法包括拆卸、破碎、分選等，即根據(jù)材料的密度不同分離出金屬和非金屬。該法回收廢舊印刷電路板不用考慮廢水、廢氣問(wèn)題，相對(duì)其他方法是一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的處理方法，能夠分離并富集金屬與非金屬；但是不能進(jìn)一步將金屬種類(lèi)分開(kāi)，忽略了產(chǎn)品的后續(xù)處理問(wèn)題，所以只能作為處理廢舊印刷電路板的初步回收方法，且物理法需要高質(zhì)量的大型處理設(shè)備，投資較大。
[0005]化學(xué)方法主要包括酸或堿浸出，即廢舊電路板中的銅和其他金屬浸入溶液中，而非金屬物質(zhì)留在渣中，然后經(jīng)過(guò)凈化、沉淀、溶劑萃取、離子交換、置換、過(guò)濾及蒸餾等過(guò)程獲得金屬；但此法所利用的氨性銅萃取劑lix54、N910銅萃取劑、氨水-氯化銨萃取劑等對(duì)人體和環(huán)境存在一定危害、二次污染嚴(yán)重、成本高效益低且后期處理繁瑣。
[0006]生物技術(shù)方法，就是利用微生物細(xì)胞或其代謝產(chǎn)物，通過(guò)物理、化學(xué)、生物等作用吸附金屬離子的過(guò)程。通過(guò)讓培養(yǎng)菌不斷地適應(yīng)培養(yǎng)基，來(lái)獲得在生物浸出時(shí)最大的轉(zhuǎn)化率。該方法在低濃度條件下，生物吸附劑可以選擇性的吸附其中的重金屬，且PH值和溫度適應(yīng)范圍寬，回收貴金屬效率高；但該方法對(duì)適用的藻類(lèi)及菌種的篩選或改造難度較大，處理過(guò)程中浸出時(shí)間長(zhǎng)，現(xiàn)在還仍處于實(shí)驗(yàn)研宄階段，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。
[0007]銅箔作為電子制造行業(yè)的功能性基礎(chǔ)原材料，主要用于覆銅板和印刷線路板的制作。另外鋰離子電池負(fù)極集流體的主要材料是金屬銅箔，電化學(xué)方法制備的銅箔厚度薄、均勻、具有良好的導(dǎo)電性、強(qiáng)度高、耐卷繞和碾壓、成本低等優(yōu)勢(shì)，成為國(guó)內(nèi)外大部分鋰電池廠家制作鋰離子電池負(fù)極集流體的首選材料。因此制備超薄、表面缺陷少、高強(qiáng)度、高純、高導(dǎo)、耐蝕的電銅箔具有很高的實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)物理法、化學(xué)法和生物法等方法回收電子產(chǎn)品的工藝存在的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種以廢舊電路板為原料，通過(guò)電化學(xué)方法高效率選擇性回收銅，并制備出高純度、高強(qiáng)度、高導(dǎo)和耐蝕性好銅箔的方法。
[0009]本發(fā)明提供了一種基于電化學(xué)法從廢舊電路板中回收銅制備高純高強(qiáng)度銅箔的工藝，該工藝以含硫酸銅的溶液為電解液，以廢舊電路板為陽(yáng)極，陽(yáng)極外部設(shè)有陽(yáng)極袋，工業(yè)鈦板或不銹鋼板為陰極，陰極和陽(yáng)極之間設(shè)有隔板，隔板將電解槽分隔成相互獨(dú)立的陽(yáng)極槽和陰極槽，隔板底部設(shè)有液體通道，陽(yáng)極槽和陰極槽中的電解液通過(guò)液體通道連通；采用直流電流或脈沖電流進(jìn)行電解沉積，在陰極得到銅箔；所述的電解液中硫酸銅的濃度為50?200g/L，硫酸的濃度為80?160g/L，氯離子的濃度為5?50mg/L ;所述的直流電流或脈沖電流的大小以維持陰極上的平均電流密度為30?80mA/cm2，其中，脈沖電流的占空比為0.5?0.95，周期為I?10ms ;所述的電解液中包含十二烷基硫酸鈉和/或聚乙二醇。
[0010]本發(fā)明的從回收廢舊電路板中回收銅制備高純高強(qiáng)度銅箔的工藝還包括以下優(yōu)選方案:
[0011]優(yōu)選的方案中電解液的pH為0.5?I。
[0012]優(yōu)選的方案中十二烷基硫酸鈉在電解液中的濃度不大于10g/L。
[0013]優(yōu)選的方案中聚乙二醇分子量為400?4000，其在電解液中的濃度不大于50g/L。優(yōu)選的方案中十二烷基硫酸鈉和聚乙二醇適量的加入使銅箔平整度、光亮度和機(jī)械強(qiáng)度達(dá)到更佳的水平。
[0014]優(yōu)選的方案中電解沉積過(guò)程中電解液的溫度維持在20?80°C之間。
[0015]優(yōu)選的方案中電解沉積時(shí)間為8?20min。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選的方案中銅箔厚度彡16ym，抗拉強(qiáng)度為300?400Mpa，純度>99.9%，電阻率為 2.5Χ1(Γ6 ?4Χ1(Γ6Ω.cm。
[0017]優(yōu)選的方案中廢舊電路板中銅的回收率達(dá)90%以上。
[0018]優(yōu)選的方案中陰極的不銹鋼板或者鈦板在電解沉積前進(jìn)行打磨、酸洗等預(yù)處理，更有利于銅箔的剝離。
[0019]本發(fā)明的基于電化學(xué)法從回收廢舊電路板中回收銅制備高純高強(qiáng)度銅箔的工藝包括以下具體步驟:
[0020]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)施的，具體包括以下步驟:
[0021 ] 步驟一:配制電解液
[0022]將硫酸銅溶于水得到硫酸銅溶液，在硫酸銅溶液中加入硫酸調(diào)節(jié)pH在0.5?I的范圍內(nèi)，再添加十二烷基硫酸鈉和/或聚乙二醇(PEG)，以及微量鹽酸，使硫酸銅溶液中，硫酸銅的濃度為50?200g/L，硫酸的濃度為80?160g/L，氯離子的濃度為5?50mg/L，即得電解液；其中，十二烷基硫酸鈉在電解液中的濃度不大于10g/L ;聚乙二醇在電解液中的濃度不大于50g/L ；
[0023]步驟二:電化學(xué)方法回收銅并制備銅箔
[0024]陽(yáng)極為廢舊電路板，陽(yáng)極置于陽(yáng)極袋中，再放入電解液中，陰極為工業(yè)鈦板或不銹鋼板，陽(yáng)極和陰極之間設(shè)有隔板，電解槽被分隔成獨(dú)立的陰極槽和陽(yáng)極槽，隔板底部設(shè)有液體通道，可以保證陰極槽和陽(yáng)極槽中電解液的連通；維持電解液溫度在20?80°C范圍內(nèi)，采用直流電流進(jìn)行電解沉積，直流電流的大小以維持陰極板上的電流密度為30?80mA/cm2;或者采用脈沖電流進(jìn)行電解沉積，其中，脈沖電流的大小以維持陰極板上的平均電流密度在30?80mA/cm2之間，脈沖電流占空比為0.5?0.95、周期為I?10ms ;陽(yáng)極的廢舊電路板中銅不斷溶解，電解沉積8?20min后，從陰極的鈦板或不銹鋼板得到厚度(16 μ m的銅箔厚度，銅箔抗拉強(qiáng)度為300?400Mpa，純度>99.9%，電阻率為2.5X10—6?4X ICT6 Ω.cm。
[0025]相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有意技術(shù)效果:
[0026]1、首次采用電化學(xué)方法選擇性收廢舊電路板中的銅，相對(duì)物理法、化學(xué)法和生物法具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在成本低(裝置及操作，原料來(lái)源廣)、環(huán)保(不需要采用大量酸浸出)，銅回收率高(達(dá)到90%以上)，利用現(xiàn)有技術(shù)中的成熟的電解工業(yè)裝置即能實(shí)現(xiàn)操作，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。