一种用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备及其回收方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备及其回收方法，该设备包含能够固定龙门挂架的环形链条式行车设备。该回收方法包含：选取菌种进行驯化培养；将龙门挂架固定在环形链条式行车设备上，制备9K培养基注入该设备下部所设的浸出槽中，使龙门挂架浸没在其中；向浸出槽底部持续曝气，浸出时间为4~6天；收集浸出液并过滤，将所得滤液依次进行萃取、反萃取和电解，得到金属铜。本发明提供的用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备及其回收方法，无废水和废气产生，实现了溶液的循环利用，设备能耗低，占地面积小，龙门挂架与溶液充分接触，浸出槽底部曝气时形成搅拌系统，运行高效，获得的铜纯度高。
【专利说明】一种用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备及其回收方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种固体废弃物资源化和有色金属回收的方法及其回收设备，具体地，涉及一种用于龙门挂架中表面零价铜的回收方法及其使用的链条式行车设备。
【背景技术】
[0002]线路板是电子工业的基础，是各类电子产品的核心，随着我国电器产品不断的更新换代，我国对线路板的需求量也急剧增加。2006年我国线路板的生产量为1.3亿平方米，居世界第一，2012年我国线路板的生产量以及销售额已占全球总产量的40%，预计未来三五年内将会接近全球的459Γ50%。我国每年需要生产大量的线路板，而在线路板生产过程中，龙门挂架用于固定线路板基板。
[0003]龙门挂架如图1所示。旋钮a用于调节龙门挂架宽度，旋钮b固定龙门挂架上端，线路板基板被旋钮e固定在挂架零件c和挂架表面d之间，线路板基板被镀铜的同时，龙门挂架表面d及挂架零件c表面都不可避免的被镀上金属铜。对龙门挂架表面铜的回收，不仅可以实现资源的回收利用，同时也可以减少企业的耗铜成本，具有非常重要的价值和意义。
[0004]目前，一些企业采用硫酸和双氧水试剂浸取龙门挂架表面的附着零价铜，最终将铜氧化溶解为硫酸铜。此种技术所用硫酸易产生硫酸雾和蒸汽，刺激人体器官和皮肤，而且酸洗废液难处理，对人体和环境会造成严重的危害。此外，酸性作用容易腐蚀设备，且产生的废液需要进行后续处理才能排放，对企业生产和经济效益产生不利影响。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种用于回收龙门挂架表面零价铜的方法及设备，该方法所用浸取液不会对人体产生危害，而且浸取液循环利用，无废水排放，所用设备根据龙门挂架特性设计，可以高效运行，提高铜的浸出率。
[0006]为了达到上述目的，本发明提供了一种用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备，其中，所述的设备包含能够固定龙门挂架的环形链条式行车设备。所述的环形链条式行车设备包含浸出槽、环形链条轨道、悬挂支架、悬挂链条、支柱和主架；所述的浸出槽为环形槽，其外侧的外壁和内侧的内壁为同心圆柱形，该浸出槽的横截面为“凹”形，所述的龙门挂架悬挂在浸出槽的所述外壁和所述内壁之间；浸出槽的所述外壁和所述内壁之间的距离大于龙门挂架的两侧边之间的距离；所述的环形链条轨道由两条成同心圆的链条轨道组成，其设置在浸出槽的顶端，该两条链条轨道的半径分别与浸出槽的外壁和内壁相适配；所述的两条链条轨道之间沿同心圆的半径方向设有若干杆状的悬挂支架；每个悬挂支架下方分别设有两根悬挂链条，每根悬挂链条的末端分别设有一个活扣，所述的活扣能够与龙门挂架的侧边顶端连接固定；所述的环形链条轨道的内侧由同心圆的圆心处向外设有若干杆状的主架，每个主架的末端分别与环形链条轨道固定，每个主架上分别设有一个支柱。
[0007]上述的用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备，其中，所述的龙门挂架的两个侧边的顶端分别设有一个封闭圈，所述的封闭圈能够与所述悬挂链条的末端的所述活扣连接固定。
[0008]上述的用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备，其中，所述的环形链条式行车设备能够与驱动装置连接，驱动各悬挂支架带动其下的龙门挂架随环形链条轨道以3?4圈/min的速度持续绕圈运行。
[0009]上述的用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备，其中，所述的设备还包含能够进行过滤的储液池，能够用于萃取的混合澄清槽和能够用于萃取后的萃余液存储的萃余液存储池，能够用于反萃取的反萃池，以及能够用于电解的电解槽。
[0010]本发明还提供了一种使用上述设备回收龙门挂架中表面零价铜的方法，其中，该方法是通过微生物来浸取龙门挂架表面铜，所述的方法包含:步骤1，选取菌种进行驯化培养；步骤2，将龙门挂架固定在所述的环形链条式行车设备上，制备9K培养基并注入所述的浸出槽，使所述的龙门挂架浸没在所述浸出槽的9K培养基中；步骤3，用硫酸将浸出槽中的9K培养基的初始pH值调整为1.8^2.5，按接种量10%向浸出槽中的9K培养基中接种步骤I驯化培养所得的菌种，在常温26?3(TC条件下，向所述的浸出槽底部持续曝气形成搅拌，同时对龙门挂架的表面铜进行浸出，浸出时间为4飞天；步骤4，浸出过程完成后，收集浸出液(又称浸取液)并过滤，得到滤液(上清液)；优选地采用自吸泵将浸出液移入储液池，进行过滤。步骤5，将所得滤液依次进行萃取、反萃取和电解，得到金属铜，其纯度可高达99%。
[0011]上述的回收龙门挂架中表面零价铜的方法，其中，步骤I所述的菌种为氧化亚铁硫杆菌，通过9K培养基进行驯化培养。
[0012]上述的回收龙门挂架中表面零价铜的方法，其中，所述的驯化培养，其过程包含:以10%的接种量，将所述菌种接种至9K培养基，于室温条件、200r/min下振荡培养；在其处于对数生长期时，加入一个龙门挂架的配件，测定浸出液的PH值，待pH开始下降并趋向稳定后，再次以10%的接种量取所得的浸出液接种至新的9K培养基并投加两个龙门挂架的配件；重复该过程并依次逐个提高龙门挂架的配件数量，最终得到所需的驯化菌种，保存待用。
[0013]上述的回收龙门挂架中表面零价铜的方法，其中，所述的9K培养基中包含10?40g/L 的 FeS04--7H20、0.75?3g/L 的(NH4)2SO4^0.125?0.5g/L 的 Κ2ΗΡ04、0.025?0.lg/L的 KC1、0.125 ?0.5g/L 的 MgS04--7H20、0.0025?0.0 lg/L 的 Ca (NO3)2,以及去离子水。
[0014]上述的回收龙门挂架中表面零价铜的方法，其中，步骤5所述的滤液优选地进入混合澄清槽中进行萃取，对其使用萃取剂进行萃取时萃取相比0/A (即有机相与水相的体积比)为1:1，萃取后静置分层，使其中经过萃取后所得的负载铜的有机相进入反萃过程，该反萃过程优选地在反萃池中进行，萃余液优选地进入萃余液存储池，在其中刮去浮油后返回浸出槽内循环利用；对所述的负载铜的有机相使用反萃取剂进行反萃取，反萃取相比0/A (即有机相与水相的体积比)为1:1，反萃取后静置分层，其中经过反萃取后所得的富铜溶液优选地进入电解槽，进行电解过程，贫铜有机相则返回到混合澄清槽中的萃取过程循环利用；所述的富铜溶液经过电解后得到金属铜，剩余的贫铜电解液补加硫酸后作为反萃剂返回到反萃池中的反萃取过程循环利用。
[0015]上述的回收龙门挂架中表面零价铜的方法，其中，所述的萃取剂为铜萃取剂RE609，优选体积分数为15%的RE609 ;反萃取剂为硫酸，优选浓度为180g/L的硫酸。
[0016]上述的回收龙门挂架中表面零价铜的方法，其中，所述的电解，其条件为电流密度20(T250A/m2，电压为2?2.2V，阳极板为铅合金板，阴极板为不锈钢板。
[0017]本发明提供的用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备及其回收方法具有以下优占-
^ \\\.(I)本发明采用微生物方法浸取龙门挂架表面的铜，浸取液经过萃取-反萃取-电解工艺可以得到高纯度铜，而且本发明的溶液循环利用，无废水废气产生，对环境和人体没有危害。
[0018](2)本发明采用环形的链条式行车和浸出槽，通过链条与活扣将龙门挂架固定在行车的悬挂支架上，不仅节省设备的占地面积，保证龙门挂架与浸出液充分接触，浸取过程稳定高效，而且浸出槽底部曝气形成了搅拌系统，能耗低，可以带来更大的效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为现有的龙门挂架示意图。
[0020]图2为本发明的用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备示意图。
[0021]图3为本发明的回收龙门挂架中表面零价铜的方法流程图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步地说明。
[0023]如图2所示，本发明提供的用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备，其包含能够固定龙门挂架10的环形链条式行车设备。
[0024]该环形链条式行车设备包含浸出槽11、环形链条轨道3、悬挂支架4、悬挂链条7、支柱2和主架I。
[0025]浸出槽11为环形槽，其外侧的外壁5和内侧的内壁6为同心圆柱形，该浸出槽11的横截面为“凹”形，龙门挂架10悬挂在浸出槽11的外壁5和内壁6之间。浸出槽11的外壁5和内壁6之间的距离大于龙门挂架10的两侧边之间的距离。
[0026]环形链条轨道3由两条成同心圆的链条轨道31组成，其设置在浸出槽11的顶端，该两条链条轨道31分别与浸出槽11的外壁5和内壁6相适配；
两条链条轨道31之间沿同心圆的半径方向设有若干杆状的悬挂支架4 ;每个悬挂支架4下方分别设有两根悬挂链条7，每根悬挂链条7的末端分别设有一个活扣8，活扣8能够与龙门挂架10的侧边顶端连接固定；龙门挂架10的两个侧边的顶端分别设有一个封闭圈9，封闭圈9能够与悬挂链条7的末端的活扣8连接固定。悬挂链条7与龙门挂架10形成了稳定的三角阵，使龙门挂架10稳定的固定在悬挂支架4上，防止龙门挂架10东倒西歪。
[0027]该环形链条式行车设备能够与驱动装置连接，驱动各悬挂支架4带动其下的龙门挂架10随环形链条轨道3以:Γ4圈/min的速度持续绕圈运行。
[0028]环形链条轨道3的内侧由同心圆圆心处向外设有若干杆状的主架1，每个主架I的末端分别与环形链条轨道3固定，每个主架I上分别设有一个支柱2。
[0029]本发明提供的用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备，还包含能够进行过滤的储液池，能够用于萃取的混合澄清槽和能够用于萃取后的萃余液存储的萃余液存储池，能够用于反萃取的反萃池，及能够用于电解的电解槽。以上图中均未示出。
[0030]如图3所示，本发明还提供了使用上述设备回收龙门挂架10中表面零价铜的方法，该方法是通过微生物来浸取龙门挂架10表面铜。
[0031]该方法包含:
步骤I (SI)，选取氧化亚铁硫杆菌，通过9K培养基进行驯化培养；氧化亚铁硫杆菌是嗜酸性无机化能自氧菌，对铜的回收浸取效果很好。利用9K培养基驯化培养可以提高微生物的活性，增强微生物的适应性，保证生物量，提高微生物的浸取效率。9K培养基中包含10?40g/L 的 FeS04--7H20、0.75?3g/L 的(NH4)2SO4^0.125?0.5g/L 的 Κ2ΗΡ04、0.025?0.lg/L的 KC1、0.125 ?0.5g/L 的 MgS04--7H20、0.0025?0.0 lg/L 的 Ca (NO3)2,以及去离子水。
[0032]该驯化培养的过程包含:以10%的接种量，将菌种接种至9K培养基，于室温条件、200r/min下振荡培养；在其处于对数生长期时，加入一个龙门挂架10的配件，测定浸出液的PH值，待pH开始下降并趋向稳定后，再次以10%的接种量取所得的浸出液接种至新的9K培养基并投加两个龙门挂架10的配件；重复该过程并依次逐个提高龙门挂架10的配件数量，最终得到所需的驯化菌种，保存待用。
[0033]步骤2(S2)，将龙门挂架10固定在链条式行车设备上，制备与步骤I同样的9K培养基并注入浸出槽11，使龙门挂架10浸没在浸出槽11的9K培养基中。
[0034]步骤3 (S3)，用硫酸将浸出槽11中的9K培养基的初始pH值调整为1.8?2.5、按接种量10%向浸出槽11中的9K培养基中接种步骤I驯化培养所得的菌种，在常温26?30°C条件下，向浸出槽11底部持续曝气造成搅拌，并对龙门挂架10表面铜进行浸出，龙门挂架10表面附着铜会被氧化溶解为二价铜离子形成硫酸铜溶液。浸出时间为4飞天；在浸出过程中环形链条式行车设备带动龙门挂架10以3?4圈/min的速度持续运行。
[0035]步骤4 (S4)，浸出过程完成后，收集浸出液并过滤，得到滤液(上清液)。优选地采用自吸泵将浸出液移入储液池，进行过滤。
[0036]步骤5 (S5)，将所得滤液依次进行萃取(S5.1 )、反萃取(S5.2)和电解(S5.3)，实现金属铜的富集分离，最终获得高纯度铜，其纯度可高达99%。
[0037]滤液优选地进入混合澄清槽中进行萃取，使用萃取剂进行萃取时萃取相比0/A为1: 1，萃取后静置分层，使其中经过萃取后所得的负载铜的有机相进入反萃取过程，萃余液优选地进入萃余液存储池，在其中刮去浮油后返回到浸出槽11内循环利用。
[0038]负载铜的有机相优选地进入反萃池，在其中使用反萃取剂进行反萃取，反萃取相比0/A为1: 1，反萃取后静置分层，使其中经过反萃取后所得的富铜溶液进入电解过程，贫铜有机相优选地返回到混合澄清槽中进行的萃取段循环利用。
[0039]以上的萃取剂为铜萃取剂RE609，市售，优选体积分数为15%的RE609。反萃取剂为硫酸，市售，优选浓度为180g/L的硫酸。
[0040]富铜溶液经过电解后得到金属铜，其纯度可高达99%。电解条件为电流密度20(T250A/m2，电压为Π.2V，阳极板为铅合金板，阴极板为不锈钢板。剩余的贫铜电解液补加硫酸后作为反萃剂返回到反萃取过程循环利用。
[0041]以上过程实现了本发明无废水排放，节省资源的目标。
[0042]下面结合实施例对本发明做进一步阐述。
[0043]实施例1。
[0044]配制9K 培养基，其成分含量=FeSO4.7H20 为 40g/L、(NH4) 2S04 为 3g/L、K2HPO4 为
0.5g/L、KCl 为 0.lg/L、MgSO4.7H20 为 0.5g/L、Ca(NO3)2 为 0.01g/L，其余为去离子水。将培养驯化好的氧化亚铁硫杆菌按接种量10%接种到浸出槽11中，与培养基形成浸取液。用硫酸调浸取液初始PH为2.50，搅拌速度200r/min，在28°C下浸取4d。经检测计算浸出液中铜总量为140g。
[0045]实施例2。
[0046]配制1/2的9K培养基，即实施例1中的各成分含量减半，其中=FeSO4.7Η20为20g/L、(NH4)2SO4 为 1.5g/L,K2HPO4 为 0.25g/L、KCl 为 0.05g/L、MgS04.7Η20 为 0.25g/L、Ca (NO3) 2为0.005g/L，其余为去离子水。将培养驯化好的氧化亚铁硫杆菌按接种量10%接种到浸出槽11中，与培养基形成浸取液。用硫酸调浸取液初始PH为2.0，搅拌速度200r/min，在常温下26°C浸取5d。经检测计算得出浸出液中铜含量为100g。
[0047]实施例3。
[0048]配制1/4的9K培养基，即实施例1中各成分含量为原培养基的1/4，其中:FeSO4.7Η20 为 10g/L、(NH4)2SO4 为 0.75g/L、K2HPO4 为 0.125g/L、KCl 为 0.025g/L、MgS04.7Η20为0.125g/L、Ca(NO3)2为0.0025g/L，其余为去离子水。将培养驯化好的氧化亚铁硫杆菌按接种量10%接种到浸出槽11中，与培养基形成浸取液。用硫酸调浸取液初始pH为1.8，搅拌速度200r/min，在34°C条件下浸取6d。经检测计算得出浸出液中铜含量为120g。
[0049]本发明提供的用于回收龙门挂架10中表面零价铜的设备及其回收方法，是采用链条式行车利用微生物方法浸取龙门挂架10表面的铜。将龙门挂架10固定在浸出槽11中链条式行车的悬挂支架4上，再利用微生物浸取龙门挂架10表面的铜，反应一段时间，龙门挂架10表面铜被氧化溶解为硫酸铜，过滤后，滤液经过萃取-反萃取-电解工艺后获得高纯度铜，萃取后的萃余液再返回浸出工段进行循环利用。在铜的回收过程中，本发明方法的溶液全部循环使用，无废水和废气产生，最终产品为高纯度铜，本发明所用的设备链条式行车为环形，通过悬挂链条7与活扣8可将龙门挂架10固定在行车的悬挂支架4上，该设备运行稳定，节省占地，浸出槽11底部曝气时形成搅拌系统，能耗低，运行高效。
[0050]尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备，其特征在于，所述的设备包含能够固定龙门挂架(10)的环形链条式行车设备； 所述的环形链条式行车设备包含浸出槽(11)、环形链条轨道(3)、悬挂支架(4)、悬挂链条(7)、支柱(2)和主架(I)； 所述的浸出槽(11)为环形槽，其外侧的外壁(5)和内侧的内壁(6)为同心圆柱形，该浸出槽(11)的横截面为“凹”形，所述的龙门挂架(10)悬挂在浸出槽(11)的所述外壁(5)和所述内壁(6 )之间；浸出槽(11)的所述外壁(5 )和所述内壁(6 )之间的距离大于龙门挂架(10)的两侧边之间的距离； 所述的环形链条轨道(3)由两条成同心圆的链条轨道(31)组成，其设置在浸出槽(11)的顶端，该两条链条轨道(31)的半径分别与浸出槽的外壁(5)和内壁(6)相适配； 所述的两条链条轨道(31)之间沿同心圆的半径方向设有若干杆状的悬挂支架(4);每个悬挂支架(4 )下方分别设有两根悬挂链条(7 )，每根悬挂链条(7 )的末端分别设有一个活扣(8)，所述的活扣(8)能够与龙门挂架(10)的侧边顶端连接固定； 所述的环形链条轨道(3)的内侧由同心圆的圆心处向外设有若干杆状的主架(1)，每个主架(I)的末端分别与环形链条轨道(3 )固定，每个主架(I)上分别设有一个支柱(2 )。
2.如权利要求1所述的用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备，其特征在于，所述的龙门挂架(10)的两个侧边的顶端分别设有一个封闭圈(9)，所述的封闭圈(9)能够与所述悬挂链条(7 )的末端的所述活扣(8 )连接固定。
3.如权利要求2所述的用于回收龙门挂架中表面零价铜的设备，其特征在于，所述的环形链条式行车设备能够与驱动装置连接，驱动各悬挂支架(4)以:Γ4圈/min的速度运行。
4.一种使用如权利要求f 3中任意一项所述的设备回收龙门挂架中表面零价铜的方法，其特征在于，该方法是通过微生物来浸取龙门挂架(10)的表面铜，所述的方法包含: 步骤I，选取菌种进行驯化培养； 步骤2，将龙门挂架(10)固定在所述环形链条式行车设备上，制备9K培养基并注入所述的浸出槽(11)，使所述的龙门挂架(10)浸没在所述浸出槽(11)的9K培养基中； 步骤3，用硫酸将浸出槽(11)中的9K培养基的初始pH值调整为1.8^2.5，按接种量10%向浸出槽(11)中的9K培养基中接种步骤I驯化培养所得的菌种，在常温26?30°C条件下，向所述的浸出槽(11)底部持续曝气同时对龙门挂架(10)的表面铜进行浸出，浸出时间为4飞天；浸出过程中龙门挂架(10)在所述的环形链条式行车设备驱动下以3?4圈/min的速度持续运行； 步骤4，浸出过程完成后，收集浸出液并过滤，得到滤液； 步骤5，将所得滤液依次进行萃取、反萃取和电解，得到金属铜。
5.如权利要求4所述的回收龙门挂架中表面零价铜的方法，其特征在于，步骤I所述的菌种为氧化亚铁硫杆菌，通过9K培养基进行驯化培养。
6.如权利要求5所述的回收龙门挂架中表面零价铜的方法，其特征在于，所述的驯化培养，其过程包含:以10%的接种量，将所述菌种接种至9K培养基，于室温条件、200r/min下振荡培养；在其处于对数生长期时，加入一个龙门挂架(10)的配件，测定浸出液的pH值，待PH开始下降并趋向稳定后，再次以10%的接种量取所得的浸出液接种至新的9K培养基并投加两个龙门挂架(10)的配件；重复该过程并依次逐个提高龙门挂架(10)的配件数量，最终得到所需的驯化菌种，保存待用。
7.如权利要求6所述的回收龙门挂架中表面零价铜的方法，其特征在于，所述的9K培养基中包含 10?40g/L 的 FeS04--7H20、0.75?3g/L 的(NH4)2S04、0.125?0.5g/L 的 Κ2ΗΡ04、0.025^0.lg/L 的 KC1、0.125?0.5g/L 的 MgS04--7H20、0.0025?0.01g/L 的 Ca (NO3) 2，以及去离子水。
8.如权利要求4所述的回收龙门挂架中表面零价铜的方法，其特征在于，对步骤5所述的滤液使用萃取剂进行萃取，其萃取相比0/A为1:1，经过萃取后所得的负载铜的有机相进入反萃取过程，萃余液则在刮去浮油后返回浸出槽(11)中循环利用； 对所述的负载铜的有机相使用反萃取剂进行反萃取，反萃取相比0/A为1: 1，经过反萃取后所得的富铜溶液进入电解过程，贫铜有机相则返回到萃取过程循环利用； 所述的富铜溶液经过电解后得到金属铜，剩余的贫铜电解液补加硫酸后作为反萃剂返回到反萃取过程循环利用。
9.如权利要求8所述的回收龙门挂架中表面零价铜的方法，其特征在于，所述的萃取剂为铜萃取剂RE609 ;所述的反萃取剂为硫酸。
10.如权利要求8所述的回收龙门挂架中表面零价铜的方法，其特征在于，所述的电解，其条件为电流密度20(T250A/m2，电压为2?2.2V，阳极板为铅合金板，阴极板为不锈钢板。
【文档编号】C22B3/18GK104232903SQ201410467450
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】白建峰, 费彦肖, 张承龙, 王景伟, 苑文仪 申请人:上海第二工业大学