本發(fā)明屬于分析測試領(lǐng)域，涉及一種金屬成分分析方法，尤其涉及一種線路板中金屬成分分析方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，電子產(chǎn)品更新?lián)Q代速度不斷加快，電子廢棄物資源友好再利用一直是全社會關(guān)注的熱點問題，我國也相繼頒布了各項相關(guān)法規(guī)和條例，也表明了國家對廢棄電子電氣產(chǎn)品回收處理的高度重視。
我國電子廢棄物資源中廢舊電路的產(chǎn)量和廢棄量與日俱增，廢舊線路板資源的綜合利用，尤其是環(huán)保友好的回收其中的金屬資源的意義尤為突出。如果能充分利用好其中的資源，既有利于緩解資源匱乏和短缺問題，又有利于減少其對環(huán)境的污染。
CN 104178629A公開了一種從廢棄電子線路板多金屬粉末中回收有價金屬的方法，包括以下步驟：(1)浸出：以廢棄電子線路板多金屬粉末為原料，并采用硝酸為溶劑對原料進(jìn)行浸出，浸出反應(yīng)后經(jīng)液固分離得到浸出溶液和錫泥；(2)除鉛：對浸出溶液加入稀硫酸進(jìn)行除鉛，過濾分離后，得到硝酸銅溶液及硫酸鉛沉淀；(3)電解：對硝酸銅溶液進(jìn)行電解得到金屬銅。
CN 103981366A公開了一種回收線路板上的金屬的方法，其是先提供線路板，其中銅箔形成于線路板上，且金箔形成于銅箔上。然后，將線路板置于酸性溶液中以溶解銅箔，使得金箔自線路板脫落，并得到含銅離子溶液。之后，過濾含銅離子溶液，以得到金箔。
上述方法對于廢舊線路板的研究大多集中在對其中貴重金屬的回收工藝流程等方面，缺少明確針對廢舊線路板中重金屬物質(zhì)定性、定量的測定方法。準(zhǔn)確分析線路板中金屬成分對回收線路板上的金屬有重要意義，通過準(zhǔn)確分析線路板中金屬成分，可以為后續(xù)回收過程帶來指導(dǎo)意義。
目前廢棄線路板的金屬成分分析一直是電子廢棄物綜合再生利用的難題。陳皓等人(“印刷電路板中重金屬含量的分析方法”，同濟(jì)大學(xué)學(xué)報，第40卷第12期，2012年，12月)提出了一種用微波消解溶解廢棄電路板中金屬，然后進(jìn)行金屬分析測試的方法。但是，由于廢棄電路板中固化環(huán)氧樹脂的存在，其在酸的作用下會恢復(fù)活性，吸附金屬離子，造成檢測結(jié)果偏低。
對此，如何研究出一種有效、準(zhǔn)確、穩(wěn)定且適用性廣的線路板金屬成分分析方法具有重要意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)線路板分析測試中，由于環(huán)氧樹脂存在而影響分析測試結(jié)果的問題，本發(fā)明提供了一種線路板中金屬成分分析方法。通過對酸浸后的線路板進(jìn)行高溫處理，破壞線路板中的環(huán)氧樹脂，并對線路板進(jìn)行多次酸浸處理，確保線路板中金屬完全浸出，進(jìn)而準(zhǔn)確測出線路板中的金屬離子含量。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
第一方面，本發(fā)明提供了一種線路板中金屬成分的分析方法，所述方法包括以下步驟：
(1)將線路板進(jìn)行酸浸，固液分離得到浸出渣和浸出液；
(2)將步驟(1)中得到的浸出渣于400℃～800℃下進(jìn)行加熱處理，得到處理渣；
(3)將步驟(2)得到的處理渣進(jìn)行酸浸，固液分離得到浸出渣和浸出液；
(4)測試步驟(1)和步驟(3)中得到的浸出液中金屬離子濃度。
其中，加熱處理溫度可為400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃或800℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
本發(fā)明中，高溫加熱處理對測試結(jié)果具有較大影響，若溫度小于400℃，會使，環(huán)氧樹脂轉(zhuǎn)化為大量的碳，吸附酸浸出的金屬離子，造成檢測結(jié)果偏低；若溫度大于800℃，會使部分金屬損失至煙氣中，造成檢測結(jié)果偏低。
本發(fā)明中，步驟(2)中所述高溫處理的目的在于破壞線路板中環(huán)氧樹脂，以防止其在酸性條件下吸附金屬離子，影響浸出液中金屬離子的測試結(jié)果。
同時，對經(jīng)過高溫處理后的線路板進(jìn)行多次酸浸，以確保線路板中的金屬完全浸出，保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
以下作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，但不作為本發(fā)明提供的技術(shù)方案的限制，通過以下技術(shù)方案，可以更好的達(dá)到和實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的和有益效果。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)中所述線路板經(jīng)過預(yù)處理后進(jìn)行酸浸。
優(yōu)選地，所述預(yù)處理為：將線路板破碎至粒徑≤1cm，例如1cm、0.8cm、0.6cm、0.4cm、0.2cm或0.1cm以及更小粒徑，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
優(yōu)選地，所述破碎方法為機(jī)械和/或人工破碎。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)中所述酸浸中所用酸液為硝酸和/或鹽酸，進(jìn)一步優(yōu)選為鹽酸。
優(yōu)選地，步驟(1)中所述酸浸中所用酸液的濃度為15wt％～35wt％，例如15wt％、17wt％、20wt％、23wt％、25wt％、27wt％、30wt％、33wt％或35wt％等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為30wt％。
優(yōu)選地，步驟(1)中所述酸浸中所用酸液與線路板的液固比為(1～3):1，例如1:1、1.5:1、2:1、2.5:1或3:1等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為3:1。
優(yōu)選地，步驟(1)中所述酸浸的浸出溫度為60℃～100℃，例如60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為90℃。
優(yōu)選地，步驟(1)中所述酸浸的浸出時間為1h～5h，例如1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為2h。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，將步驟(2)中得到的浸出渣于550℃～680℃下進(jìn)行加熱處理，進(jìn)一步優(yōu)選為650℃。
優(yōu)選地，步驟(2)中所述加熱處理的時間為2h～6h，例如2h、3h、4h、5h或6h等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(3)中所述酸浸的次數(shù)≥2次，例如2次、3次、4次或5次以及更多，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為2次。
本發(fā)明中，根據(jù)浸出液濃度調(diào)整浸出次數(shù)。
優(yōu)選地，步驟(3)中所述酸浸中所用酸液為硝酸和/或鹽酸，進(jìn)一步優(yōu)選為硝酸與鹽酸的混合液，其混合比例為硝酸與鹽酸的質(zhì)量比為1:3。
優(yōu)選地，步驟(3)中所述酸浸中所用酸液中HNO3、HCl和H2O的質(zhì)量比為1:3:(2～10)，例如1:3:2、1:3:4、1:3:6、1:3:8、或1:3:10等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為1:3:4。
優(yōu)選地，步驟(3)中所述酸浸所用酸液與線路板的液固比為(2～8):1，例如2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1或8:1等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為(2～6):1，特別優(yōu)選為5:1。
優(yōu)選地，步驟(3)中所述酸浸的浸出溫度為60℃～100℃，例如60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為95℃。
優(yōu)選地，步驟(3)中所述酸浸的浸出時間為1h～5h，例如1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，進(jìn)一步優(yōu)選為2～3h。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(4)中所述測試方法采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀進(jìn)行監(jiān)測。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述方法包括以下步驟：
(1)將線路板破碎至粒徑≤1cm后用濃度為30wt％的鹽酸在90℃下酸浸2h，所述酸液與線路板的液固比為3:1，固液分離得到浸出渣和浸出液；
(2)將步驟(1)中得到的浸出渣于650℃下進(jìn)行高溫處理2h～6h，得到處理渣；
(3)將步驟(2)得到的處理渣用HNO3、HCl和H2O的質(zhì)量比為1:3:4的酸液于95℃下酸浸2次，每次時間為2h～3h，所用酸液與線路板的液固比為5:1，固液分離得到浸出渣和浸出液；
(4)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測試步驟(1)和步驟(3)中得到的浸出液中金屬離子濃度。
第二方面，本發(fā)明提供了上述金屬分析方法的用途，所述方法用于測試線路板中金屬離子的濃度。
優(yōu)選地，所述方法用于電腦主板、手機(jī)主板、電視機(jī)主板或遙控器主板中任意一種或至少兩種的組合的金屬離子的濃度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明通過對酸浸后的線路板進(jìn)行高溫處理，破壞線路板中的環(huán)氧樹脂，防止環(huán)氧樹脂吸附金屬離子；同時，對高溫處理后的線路板進(jìn)行多次酸浸處理，確保線路板中金屬完全浸出，進(jìn)而準(zhǔn)確測出線路板中的金屬離子含量，可使常見金屬離子(如Cu、Au、Au、Ag、Pd、Pb、Sn、Ni、Fe或Zn等)的測試結(jié)果與真值之間的相對誤差＜1％。
附圖說明
圖1是本發(fā)明所述線路板中金屬成分分析方法的工藝流程圖。
具體實施方式
為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但下述的實施例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
如1所示，本發(fā)明具體實施例部分提供了一種線路板中金屬成分分析方法，所述方法包括以下步驟：
(1)將線路板進(jìn)行酸浸，固液分離得到浸出渣和浸出液；
(2)將步驟(1)中得到的浸出渣于400～800℃下進(jìn)行高溫處理，得到處理渣；
(3)將步驟(2)得到的處理渣進(jìn)行酸浸，固液分離得到浸出渣和浸出液；
(4)測試步驟(1)和步驟(3)中得到的浸出液中金屬離子濃度。
以下為本發(fā)明典型但非限制性實施例：
實施例1：
本實施例提供了一種線路板中金屬成分分析方法，用所述方法分析電腦主板中的金屬成分，所述方法包括以下步驟：
(1)將電腦主板破碎至粒徑≤1cm后用濃度為25wt％的鹽酸在80℃下酸浸2h，所述酸液與主板的液固比為2:1，靜置冷卻，過濾，濾渣洗滌干凈，濾液定容至容量瓶中，標(biāo)記為溶液①；
(2)將步驟(1)中得到的濾渣置于馬弗爐中于500℃下進(jìn)行高溫處理3h，冷卻后得到處理渣；
(3)將步驟(2)得到的處理渣移至燒杯中，加入HNO3:HCl:H2O質(zhì)量比為1:3:4的稀王水，于80℃下，酸浸2h，所述稀王水與線路板的液固比為5:1，靜置冷卻、過濾，濾渣洗滌干凈，濾液定容至容量瓶中，標(biāo)記為溶液②；
(4)將步驟(3)得到的濾渣移回?zé)?，加入HNO3:HCl:H2O質(zhì)量比為1:3:4的稀王水，于80℃下，酸浸2h，所述稀王水與線路板的液固比為2:1，靜置冷卻、過濾，濾渣洗滌干凈，濾液定容至容量瓶中，標(biāo)記為溶液③
(4)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測試溶液①、②和③中金屬離子濃度，加和得到電腦主板中金屬離子的濃度。
通過本實施例測定電腦主板中常見金屬(如Cu、Au、Ag、Pd、Pb、Sn、Ni、Fe或Zn等)的檢測結(jié)果與真值相對誤差低于1％。
實施例2：
本實施例提供了一種線路板中金屬成分分析方法，用所述方法分析手機(jī)主板中的金屬成分，所述方法包括以下步驟：
(1)將手機(jī)主板破碎至粒徑≤1cm后用濃度為25wt％的鹽酸在80℃下酸浸2h，所述酸液與線路板的液固比為2:1，靜置冷卻，過濾，濾渣洗滌干凈，濾液定容至容量瓶中，標(biāo)記為溶液①；
(2)將步驟(1)中得到的濾渣置于馬弗爐中于500℃下進(jìn)行高溫處理3h，冷卻后得到處理渣；
(3)將步驟(2)得到的處理渣移至燒杯中，加入HNO3:H2O質(zhì)量比為1:3的稀硝酸，于80℃下，酸浸3h，所述稀硝酸與線路板的液固比為5:1，靜置冷卻、過濾，濾渣洗滌干凈，濾液定容至容量瓶中，標(biāo)記為溶液②；
(4)將步驟(3)得到的濾渣移回?zé)?，加入HNO3:HCl:H2O質(zhì)量比為1:3:4的稀王水，于80℃下，酸浸2h，所述稀王水與線路板的液固比為3:1，靜置冷卻、過濾，濾渣洗滌干凈，濾液定容至容量瓶中，標(biāo)記為溶液③
(4)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測試溶液①、②和③中金屬離子濃度，加和得到手機(jī)主板中金屬離子的濃度。
通過本實施例測定手機(jī)主板中常見金屬(如Cu、Au、Ag、Pd、Pb、Sn、Ni、Fe或Zn等)的檢測結(jié)果與真值相對誤差低于1％。
實施例3：
本實施例提供了一種線路板中金屬成分分析方法，用所述方法分析電視機(jī)主板中的金屬成分，所述方法包括以下步驟：
(1)將電視機(jī)主板破碎至粒徑≤1cm后用濃度為30wt％的鹽酸在60℃下酸浸3h，所述酸液與線路板的液固比為3:1，靜置冷卻，過濾，濾渣洗滌干凈，濾液定容至容量瓶中，標(biāo)記為溶液①；
(2)將步驟(1)中得到的濾渣置于馬弗爐中于600℃下進(jìn)行高溫處理3h，冷卻后得到處理渣；
(3)將步驟(2)得到的處理渣移至燒杯中，加入HNO3:H2O質(zhì)量比為1:3的稀硝酸，于80℃下，酸浸3h，所述稀硝酸與線路板的液固比為4:1，靜置冷卻、過濾，濾渣洗滌干凈，濾液定容至容量瓶中，標(biāo)記為溶液②；
(4)將步驟(3)得到的濾渣移回?zé)校尤際NO3:HCl:H2O質(zhì)量比為1:3:4的稀王水，于90℃下，酸浸2h，所述稀王水與線路板的液固比為2:1，靜置冷卻、過濾，濾渣洗滌干凈，濾液定容至容量瓶中，標(biāo)記為溶液③
(4)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測試溶液①、②和③中金屬離子濃度，加和得到電視機(jī)主板中金屬離子的濃度。
通過本實施例測定電視機(jī)主板中常見金屬(如Cu、Au、Ag、Pd、Pb、Sn、Ni、Fe或Zn等)的檢測結(jié)果與真值相對誤差低于1％。
對比例1：
本對比例提供了一種線路板中金屬成分分析方法，用所述方法分析電腦主板中的金屬成分，所述方法除了不包括步驟(2)中所述的加熱處理外，其他物料用量與處理方法均與實施例1中相同。
通過本實施例測定電腦主板中常見金屬(如Cu、Au、Ag、Pd、Pb、Sn、Ni、Fe或Zn等)的檢測結(jié)果與真值相對誤差為4％以上。
綜合實施例1-5和對比例1中的結(jié)果可以看出，本發(fā)明通過對酸浸后的線路板進(jìn)行高溫處理，破壞線路板中的環(huán)氧樹脂，防止環(huán)氧樹脂吸附金屬離子；同時，對高溫處理后的線路板進(jìn)行多次酸浸處理，確保線路板中金屬完全浸出，進(jìn)而準(zhǔn)確測出線路板中的金屬離子含量，可使常見金屬離子(如Cu、Au、Au、Ag、Pd、Pb、Sn、Ni、Fe或Zn等)的測試結(jié)果與真值之間的相對誤差＜1％。
申請人聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。