廢舊線路板濕法浸出金的研究進展

王寶勝

（赤峰山金銀鉛有限公司，內蒙古 赤峰 025450）

隨著改革開放的深入，中國成為世界第二大經濟體，國內各行各業蓬勃發展，尤其是電子產業取得了長足的進步。工業和信息化部統計數據顯示，2021年，我國手機產量達17.6億臺，微型計算機設備產量達4.7億臺，集成電路產量達3 594億塊。由于電子產品更新換代速度極快，國內每年有數以億計的報廢電子產品，線路板作為電子產品的重要組成部分，也隨著電子產品的更替而被大量廢棄。

廢舊線路板（WPCBs）成分較為復雜，主要含有高分子樹脂、玻璃纖維和多類有價金屬等。據估計，1 t WPCBs大約可回收金1.5 kg、銀30.0 kg、銅130.0 kg、鉛60.0 kg、錫40.0 kg、鎳35.0 kg、銻20.0 kg，其品位遠遠高于金屬礦產資源，由此可見，WPCBs資源化具有可觀的經濟效益，同時可以緩解資源匱乏的狀況，因此實現其資源化利用已是亟待解決的問題之一。傳統處理WPCBs的方法大多為簡單填埋、焚燒或酸液浸泡等，嚴重危害生態環境，同時造成資源浪費。近年來，隨著國內生產技術水平和科研能力的提高，清潔化濕法冶金、超臨界流體技術等新型WPCBs資源化工藝已逐漸成型。

WPCBs富含金屬資源，特別是金具有較高的回收利用價值。目前，濕法浸出WPCBs中金的技術較為成熟，其利用絡合劑和氧化劑使WPCBs中的金浸出到溶液中。濕法工藝具有操作簡單、工藝可控程度高、金屬浸出率可觀、設備要求較低等優點，具有良好的應用前景。本文綜述了WPCBs濕法浸出金的研究進展，分析對比了不同方法，以更好地研究并改進WPCBs金資源化技術，最終實現產業化。

1 廢舊線路板中金的濕法浸出

WPCBs成分與結構復雜，金的濕法浸出一般需要進行預處理，即將WPCBs中金屬元件與非金屬部分分離再進行后續處理。目前，WPCBs預處理技術主要有熱處理、機械處理、化學處理等。采用濕法浸出WPCBs中金的技術比較成熟且方法眾多，具有應用價值的方法主要有氰化法、硫脲法、硫代硫酸鹽法、石硫合劑法和生物法等。

1.1 氰化法

氰化法是在強氧化性氣氛下利用氰化物溶液浸出預處理后WPCBs中的金，是冶金工業中最常用、最成熟的浸金方法，反應如下：

為了適應含金物料不斷復雜化的需要，冶金工作者經過不懈努力研發了新型的氰化浸出金工藝，即強化浸出法。其利用物理方法（加壓浸出法、多段浸出法、覆蓋抑制法等）改變浸出過程動力學，極大提高了金的浸出效率。MONTERO等使用氰化物對預處理后的WPCBs進行柱浸，試驗表明，即使氰化物濃度高達4 g/L，金的浸出率也較低，僅有48%，這是由于WPCBs中銅等堿金屬會增加氰化物的消耗，降低金的回收率。

1.2 硫脲法

硫脲法是利用硫脲在酸性氧化條件下易與金結合成可溶性絡合離子的性質而浸出金，常用的氧化劑為Fe，反應如下：

在這一過程中，Fe被還原為Fe，Au被氧化為[Au(SCNH)]進入溶液中，該反應類似于微電池反應。硫脲法具有低毒、干擾離子少、浸出速率快等優勢，硫脲法浸金是目前的研究熱點，但是該方法對設備的要求較高，仍處在實驗室研發階段，有待進一步研究和完善。黃祥浩等采用硫脲法短時間浸出WPCBs中的金，試驗結果表明，在硫脲濃度12 g/L、浸出時間1 h、溫度30 ℃、Fe質量分數0.45%、pH=1.5的條件下，金的浸出率可達90.93%。

1.3 硫代硫酸鹽法

硫代硫酸鹽法是利用堿性環境下金能與硫代硫酸鹽反應形成穩定絡陰離子的性質而浸出金，同時可以減少雜質離子的浸出率，反應如下：

硫代硫酸鹽法被認為是一種可以代替常規氰化法的無毒浸金方法，該方法可以杜絕一些賤金屬離子對金浸出的干擾，如鋅、鉛、鈷等陽離子。在常用的Cu-NH-SO體系下，硫代硫酸鹽對金的浸出率比常規氰化法要快。除此之外，該方法還具有設備腐蝕性小、生產環境友好、無毒等優點，是一種具有廣泛應用前景的浸出方法。JEON等采用浮選-硫代硫酸銨浸出法從電子垃圾中回收金，通過浮選將金的浸出率從33%提高到51%。

1.4 石硫合劑法

石硫合劑法是由我國首創的新型無毒浸金技術，石硫合劑是由廉價易得的石灰和硫磺合制而成。該方法浸金原理較為復雜，但研究普遍認為多硫化物和硫代硫酸鹽對金起到聯合浸出作用，其有效浸金成分為多硫化鈣（CaS）和硫代硫酸鈣（CaSO），反應如下：

在硫代硫酸鹽浸金體系中，在氧化劑存在的條件下，SO可作為金的配體。石硫合劑法是一種很有應用前景的浸金工藝，相對于其他浸金方法，該方法具有藥劑成本低、工藝流程簡單、無毒、設備腐蝕性小、金的選擇性強、金的浸出速度快等優點，在經濟、環境方面具有明顯的優勢，但是石硫合劑中有效浸金成分不穩定，極易被氧化或分解，成為限制其工業化應用的主要原因。

1.5 生物法

近年來，隨著國內外環保政策的不斷完善和公眾生態保護意識的不斷提高，綠色、生態、新興的生物法應運而生。該方法利用微生物或其代謝產物與金發生氧化、溶解、絡合等反應，從而浸出WPCBs中的金。常用的微生物可分為自養型微生物、真菌、產氰微生物三類。自養型微生物是利用其自身的酸性或酸性水解產物浸出金；真菌是利用自身產生的有機酸或其他代謝產物浸出金；產氰微生物大多為異養微生物，需要額外提供營養物質才能存活并代謝產出CN，從而起到浸出金的作用。

2 金的浸出方法對比分析

不同浸出WPCBs中金的方法原理基本相同，都是利用氧化劑和絡合劑將金浸出到溶液中，但不同方法在技術成熟度、毒性、浸金成本、設備腐蝕性和浸出率等方面存在一定差異，如表1所示。綜合對比發現，硫脲法和石硫合劑法在毒性、成本、設備腐蝕性、浸出率方面具有優勢，是有可能替代氰化法浸金的方法，但在理論研究和產業化方面仍需要進一步探索。

表1 金的浸出方法對比

3 結論

WPCBs含有較多可回收的有價成分，包括金、銀、鉛、銅等貴重金屬，實現WPCBs資源化和無害化處置，可以解決電子廢物堆積問題，是促進金、銀、銅等金屬產業可持續發展的有效途徑，具有可觀的經濟效益和環境效益。在現行較為嚴苛的環保政策下，環境污染嚴重的氰化法將被逐漸淘汰。從金的浸出方法對比分析結果可知，硫脲法和石硫合劑法具有毒性低、成本低、設備要求低、浸出率較為出眾等優點，具有較好的應用前景，但實現產業化還需要進一步研究。