废旧线路板湿法浸出金的研究进展

王宝胜

（赤峰山金银铅有限公司，内蒙古 赤峰 025450）

随着改革开放的深入，中国成为世界第二大经济体，国内各行各业蓬勃发展，尤其是电子产业取得了长足的进步。工业和信息化部统计数据显示，2021年，我国手机产量达17.6亿台，微型计算机设备产量达4.7亿台，集成电路产量达3 594亿块。由于电子产品更新换代速度极快，国内每年有数以亿计的报废电子产品，线路板作为电子产品的重要组成部分，也随着电子产品的更替而被大量废弃。

废旧线路板（WPCBs）成分较为复杂，主要含有高分子树脂、玻璃纤维和多类有价金属等。据估计，1 t WPCBs大约可回收金1.5 kg、银30.0 kg、铜130.0 kg、铅60.0 kg、锡40.0 kg、镍35.0 kg、锑20.0 kg，其品位远远高于金属矿产资源，由此可见，WPCBs资源化具有可观的经济效益，同时可以缓解资源匮乏的状况，因此实现其资源化利用已是亟待解决的问题之一。传统处理WPCBs的方法大多为简单填埋、焚烧或酸液浸泡等，严重危害生态环境，同时造成资源浪费。近年来，随着国内生产技术水平和科研能力的提高，清洁化湿法冶金、超临界流体技术等新型WPCBs资源化工艺已逐渐成型。

WPCBs富含金属资源，特别是金具有较高的回收利用价值。目前，湿法浸出WPCBs中金的技术较为成熟，其利用络合剂和氧化剂使WPCBs中的金浸出到溶液中。湿法工艺具有操作简单、工艺可控程度高、金属浸出率可观、设备要求较低等优点，具有良好的应用前景。本文综述了WPCBs湿法浸出金的研究进展，分析对比了不同方法，以更好地研究并改进WPCBs金资源化技术，最终实现产业化。

1 废旧线路板中金的湿法浸出

WPCBs成分与结构复杂，金的湿法浸出一般需要进行预处理，即将WPCBs中金属元件与非金属部分分离再进行后续处理。目前，WPCBs预处理技术主要有热处理、机械处理、化学处理等。采用湿法浸出WPCBs中金的技术比较成熟且方法众多，具有应用价值的方法主要有氰化法、硫脲法、硫代硫酸盐法、石硫合剂法和生物法等。

1.1 氰化法

氰化法是在强氧化性气氛下利用氰化物溶液浸出预处理后WPCBs中的金，是冶金工业中最常用、最成熟的浸金方法，反应如下：

为了适应含金物料不断复杂化的需要，冶金工作者经过不懈努力研发了新型的氰化浸出金工艺，即强化浸出法。其利用物理方法（加压浸出法、多段浸出法、覆盖抑制法等）改变浸出过程动力学，极大提高了金的浸出效率。MONTERO等使用氰化物对预处理后的WPCBs进行柱浸，试验表明，即使氰化物浓度高达4 g/L，金的浸出率也较低，仅有48%，这是由于WPCBs中铜等碱金属会增加氰化物的消耗，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条件下易与金结合成可溶性络合离子的性质而浸出金，常用的氧化剂为Fe，反应如下：

在这一过程中，Fe被还原为Fe，Au被氧化为[Au(SCNH)]进入溶液中，该反应类似于微电池反应。硫脲法具有低毒、干扰离子少、浸出速率快等优势，硫脲法浸金是目前的研究热点，但是该方法对设备的要求较高，仍处在实验室研发阶段，有待进一步研究和完善。黄祥浩等采用硫脲法短时间浸出WPCBs中的金，试验结果表明，在硫脲浓度12 g/L、浸出时间1 h、温度30 ℃、Fe质量分数0.45%、pH=1.5的条件下，金的浸出率可达90.93%。

1.3 硫代硫酸盐法

硫代硫酸盐法是利用碱性环境下金能与硫代硫酸盐反应形成稳定络阴离子的性质而浸出金，同时可以减少杂质离子的浸出率，反应如下：

硫代硫酸盐法被认为是一种可以代替常规氰化法的无毒浸金方法，该方法可以杜绝一些贱金属离子对金浸出的干扰，如锌、铅、钴等阳离子。在常用的Cu-NH-SO体系下，硫代硫酸盐对金的浸出率比常规氰化法要快。除此之外，该方法还具有设备腐蚀性小、生产环境友好、无毒等优点，是一种具有广泛应用前景的浸出方法。JEON等采用浮选-硫代硫酸铵浸出法从电子垃圾中回收金，通过浮选将金的浸出率从33%提高到51%。

1.4 石硫合剂法

石硫合剂法是由我国首创的新型无毒浸金技术，石硫合剂是由廉价易得的石灰和硫磺合制而成。该方法浸金原理较为复杂，但研究普遍认为多硫化物和硫代硫酸盐对金起到联合浸出作用，其有效浸金成分为多硫化钙（CaS）和硫代硫酸钙（CaSO），反应如下：

在硫代硫酸盐浸金体系中，在氧化剂存在的条件下，SO可作为金的配体。石硫合剂法是一种很有应用前景的浸金工艺，相对于其他浸金方法，该方法具有药剂成本低、工艺流程简单、无毒、设备腐蚀性小、金的选择性强、金的浸出速度快等优点，在经济、环境方面具有明显的优势，但是石硫合剂中有效浸金成分不稳定，极易被氧化或分解，成为限制其工业化应用的主要原因。

1.5 生物法

近年来，随着国内外环保政策的不断完善和公众生态保护意识的不断提高，绿色、生态、新兴的生物法应运而生。该方法利用微生物或其代谢产物与金发生氧化、溶解、络合等反应，从而浸出WPCBs中的金。常用的微生物可分为自养型微生物、真菌、产氰微生物三类。自养型微生物是利用其自身的酸性或酸性水解产物浸出金；真菌是利用自身产生的有机酸或其他代谢产物浸出金；产氰微生物大多为异养微生物，需要额外提供营养物质才能存活并代谢产出CN，从而起到浸出金的作用。

2 金的浸出方法对比分析

不同浸出WPCBs中金的方法原理基本相同，都是利用氧化剂和络合剂将金浸出到溶液中，但不同方法在技术成熟度、毒性、浸金成本、设备腐蚀性和浸出率等方面存在一定差异，如表1所示。综合对比发现，硫脲法和石硫合剂法在毒性、成本、设备腐蚀性、浸出率方面具有优势，是有可能替代氰化法浸金的方法，但在理论研究和产业化方面仍需要进一步探索。

表1 金的浸出方法对比

3 结论

WPCBs含有较多可回收的有价成分，包括金、银、铅、铜等贵重金属，实现WPCBs资源化和无害化处置，可以解决电子废物堆积问题，是促进金、银、铜等金属产业可持续发展的有效途径，具有可观的经济效益和环境效益。在现行较为严苛的环保政策下，环境污染严重的氰化法将被逐渐淘汰。从金的浸出方法对比分析结果可知，硫脲法和石硫合剂法具有毒性低、成本低、设备要求低、浸出率较为出众等优点，具有较好的应用前景，但实现产业化还需要进一步研究。