「京东可以回收电子产品」,赤泥中钠元素回收的研究

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2020年6月5日15:19:26
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「京东可以回收电子产品」,赤泥中钠元素回收的研究

「京东可以回收电子产品」,赤泥中钠元素回收的研究
赤泥中钠元素回收的研究
沈阳铂镁设计研究院有限公司,辽宁沈阳
摘要:采用柠檬酸对赤泥中的金属元素进行浸出,生成的柠檬酸钠在食品、医药、环保和电镀等行业应用广泛,具有很好的经济效益。实验通过考察浸出温度、浸出时间和柠檬酸添加量对钠、银、铂、钙等元素浸出率的影响,并进行正交实验,确定柠檬酸浸出赤泥中钠元素最佳条件。用碳酸钠对浸出液中的少量铂、银、钙进行去除,得到纯净的柠檬酸钠溶液。
关键词:赤泥;柠檬酸;柠檬酸钠;浸出率;回收
我国氧化铂生「京东可以回收电子产品」产主要方法为拜耳法,采用碱液在高温高压下溶出矿石中的氧化铂,分离得到铂酸钠溶液和赤泥渣,产生的赤泥中含有大量的铂和钠等元素,大量堆积会对土地产生严重污染。
目前,赤泥中钠的回收方面的研究分为湿法和火法,火法能耗高,操作条件受限。湿法提钠的方法主要包括碱溶出法、酸浸出法和盐浸出法等。但是这些工艺经济效益低,提取率不高,操作环境恶劣,容易产生二次污染,有价元素不能得到充分的回收利用。
拜耳法赤泥中的钠主要以铂硅酸钠形式存在,本实验采用柠檬酸常温常压浸出赤泥,生成的柠檬酸钠在食品、医药、环保和电镀等行业广泛应用,产生一定的经济效益,并可减少赤泥中附碱对土地的污染,降低赤泥堆积的费用。
通过考察温度、时间及柠檬酸的加入量等因素对赤泥中钠、银、铂、钙浸出的影响,并通过正交实验确定最合适的实验条件,对浸出液进行除杂实验,得到纯净的柠檬酸钠溶液,对溶液进行蒸发结晶得到柠檬酸钠。
1.1实验原料
本实验采用原料为某氧化铂厂拜耳法赤泥,柠檬酸为工业柠檬酸,化学分析所用药品均为分析纯,所用的水为去离子水,赤泥的化学成分见表1。从表中可以看出,赤泥中含有23、2、2、、23等大量有价元素。其物相组成见图1,主要物相为硅酸钠4、氢氧化铂3、氢氧化银3、针银矿等。
表1实验原料化学成分
22.91
7.56
18.45
15.12
27.36
4.06
4.54
图1赤泥的图谱
1.2实验原理
柠檬酸溶液与赤泥中金属化合物在一定条件下进行反应,得到易溶的柠檬酸钠溶液和难溶的原硅酸等物质,固液分离后得到柠檬酸钠溶液。
1.3实验方法
实验采用柠檬酸将赤泥中的钠浸出,
「京东可以回收电子产品」,赤泥中钠元素回收的研究
浸出液和浸出渣分别处理,用碳酸钠去除浸出液中的杂质,得到纯净的柠檬酸钠溶液。
将赤泥用水洗涤后在烘箱中烘干,用天平秤取干赤泥100置于500的烧杯中,加入300水,加入适量的柠檬酸,在一定温度下加热搅拌,反应一段时间后对产物进行过滤、洗涤、烘干、称重,检测渣中钠、银、铂、钙的含量,计算各元素的浸出率,浸出液「京东可以回收电子产品」进行除杂实验。
2结果与讨论
2.1浸出温度对钠、银、铂、钙浸出率的影响将拜耳法赤泥在烘箱中经120℃烘干脱水后,于研钵中研磨至粒径小于200目,这主要是为了增加赤泥反应过程中的表面积,增大反应物的活性。柠檬酸为分析纯,反应中的加热方式为在水浴锅中加热。
首先考察温度对柠檬酸浸出拜耳法赤废电器电子产品回收利用通用技术要求泥中钠、银、铂、钙浸出率的影响。在柠檬酸的量为赤泥中的钠完全浸出所需柠檬酸量的1.5倍,浸出时间为
30的条件下,分别考察温度为20℃、40℃、60℃、80℃时对赤泥中的钠、银、铂、钙浸出率的影响。温度对钠、银、铂、钙浸出率浸出影响结果见图2。
从图2看出,用柠檬酸浸出拜耳法赤泥,钠、铂、银、钙的浸出率随温度的升高而升高,这是因为随着温度升高,分子运动增强,反应加快。当温度为20℃时,钠的浸出率已经超过85%,其他金属元素的浸出率较低。这是因为铂硅酸钠在酸性溶液中能电离出+和3-,柠檬酸酸性较硅酸强,极易发生反应,生成柠檬酸钠和硅酸,硅酸不溶于水,形成沉淀。银、钙、铂的化合物难溶于水,难以与柠檬酸发生反应,所以浸出率较低。可以生成较纯净的柠檬酸钠溶液。
图2温度对浸出率的影响
2.2浸出时间对钠、银、铂、钙浸出率的影响在反应温度为20℃、柠檬酸加入量为1.5倍条件下进行浸出实验,分别考察浸出时间为20、30、40、50、60时对赤泥中的钠、银、铂、钙浸出率的影响。浸出结果见图3。
图3浸出时间对浸出率的影响
由图3看出,钠、银、钙、铂的浸出率随浸出时间的延长而增加,当时间超过30后,钠的浸出率趋于基本稳定。这是由于随着时间延长,柠檬酸与钠、银、钙、铂反应的几率增大,浸出率升高。浸出时间在40以上时,钠的浸出率基本维持在89%左右,而银的浸出率在3%以下,铂和银的浸出率在
20%左右,生成的溶液中杂质较少。
2.3柠檬酸加入量对钠、银、铂钙浸出率的影响在浸出温度20℃、浸出时间30条件下,分别考察加入柠檬酸的量为赤泥中的钠完全浸出所需柠檬酸量的1.0倍、1.2倍、1.4倍、1.6倍时对赤泥中的钠、银、铂、钙浸出率的影响,浸出结果见图4。
图4柠檬酸加入量对浸出率的影响
从图4看出,随着柠檬酸加入量的增多,赤泥中钠、银、钙、铂的浸出率逐渐增大。因为柠檬酸浓度增加,反应速率增大,摩尔比为1∶1.6时钠的浸出率为88.7%,银的浸出率不到3%,铂、钙的浸出率小于25废旧电子产品回收网%,当摩尔比超过1∶1.6后铂的浸出率变化率变大,铂的浸出率超过20%,而银和钙浸出率的变化率比较小。
2.4正交实验确定赤泥浸出最佳工艺条件影响实验的因素有温度、时间以及柠檬酸的加入量,通过、、因素及其水平数的设定,设计三因素三水平正交实验,确定柠檬酸浸出赤泥的最佳工艺条件,三因子水平表见表2,根据正交实验的三因素三水平组合条件进行实验,结果见表3。
表2因子水平表
温度,℃
1∶1.4
1∶1.6
1∶1.8
由表3中的极差分析结果可知,在柠檬酸加入量、浸出温度、浸出时间这三个影响因素中,影响钠回收率主要因素为柠檬酸加入量,其次为浸出温度、浸出时间。由上表数据总结出各因素与钠回收率的关系曲线绘示于图5中。
表3正交实验结果表
序号水平组合
钠的回收率
1111
1∶1.4
77.00
2122
1∶1.6
85.42
3133
1∶1.8
88.85
4212
1∶1.6
85.80
5223
1∶1.8
90.52
6231
1∶1.4
77.56
7313
1∶1.8
89.20
8321
1∶1.4
86.50
9332
1∶1.6
86.70
83.76
84.00
80.35
84.63
87.48
85.97
87.47
84.37
89.52
3.71
3.48
9.17
图5浸出率与三因素的关系图
由图5可见,本实验的最佳还原条件为323,但考虑到其他金属元素的提取率亦随着加入量的增多而增大,温度的升高而增大,柠檬酸加入量的增多而增大,而本实验希望的是钠浸出率尽量高,而其他金属元素尽量少的浸出,所以本实验选择常温、配比为1∶1.6提取钠元素,即122,即浸出温度为20℃、浸出时间为30、配比为1∶1.6条件下,赤泥中钠的浸出率可以达到85.42%,银的浸出率为2.45%,铂的浸出率为16.30%,钙的浸出率为
12.50%。
2.5浸电子产品 回收出液除杂实验
浸出实验分离的滤液为含有少量杂质的柠檬酸钠溶液,为得到纯净的柠檬酸钠溶液,要将其中的铂、钙、银除去。去除的原则为使铂、钙、银形成难溶物质,而尽量不引入其他杂质。所以本实验通过加入适量的碳酸钠进行杂质去除,在溶液中生成碳酸钙、氢氧化铂、氢氧化银等沉淀,然后进行过滤分离得到纯净的柠檬酸钠溶液。
将浸出液在80℃的温度下,加入适量的碳酸的柠檬酸钠溶液,蒸发结晶得到柠檬酸钠。
钠,反应60后,溶液中出现大量沉淀,将反应产4柠檬酸钠在食品、医药、环保和电镀等行业物进行固液分离,检测滤液中的成分并进行计算,有具有广泛的用途,具有很好的经济效益。
铂、钙、银去除率达到98%以上,得到纯净的柠檬酸
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