贵金属废料的回收利用方法主要分为火法冶金、湿法冶金、生物冶金三大类,此外还有新兴的绿色技术和智能化辅助手段。以下是具体方法及其特点、应用场景的详细解析:
一、火法冶金法
原理:通过高温熔融废料,利用贵金属与其他物质的熔点差异或化学性质差异实现分离提纯。
1. 高温熔炼法
流程:
废料破碎→与熔剂(如硼砂、碳酸钠)混合→高温熔炼(1000-1600℃)→形成贵金属富集的 “合金相” 或 “金属珠”→进一步精炼。
应用场景:
高品位废料:如首饰废料、大块贵金属合金。
含杂质较少的废料:如牙科合金、部分电子元件。
优点:
处理速度快,适合大规模生产。
对废料形态要求低(块、粒、粉末均可)。
缺点:
能耗高,需耐高温设备。
易挥发贵金属(如铑、锇)可能损失。
2. 灰吹法
原理:将含银废料熔融后,通入空气使铅、铜等贱金属氧化成炉渣,银留存于灰皿中。
应用场景:传统银废料(如银币、银饰、含银合金)的提纯。
缺点:产生铅氧化物等有毒气体,需配套环保设施。
二、湿法冶金法
原理:利用化学试剂溶解贵金属,通过沉淀、还原、萃取等手段分离提纯。
1. 王水溶解法
试剂:浓盐酸 + 浓硝酸(体积比 3:1)。
流程:
废料粉碎→王水溶解(贵金属转化为氯络合物)→过滤除杂→加入还原剂(如亚硫酸钠、铁粉)→沉淀贵金属→洗涤精炼。
应用场景:
镀金、镀银废料:如电路板、首饰边角料。
铂族金属废料:如催化剂中的铂、钯。
优点:溶解能力强,适合多种贵金属混合废料。
缺点:
产生大量氮氧化物(NOx)有毒气体,需尾气处理。
王水腐蚀性强,对设备要求高。
2. 氰化法
试剂:氰化钠(NaCN)或氰化钾(KCN)溶液。
原理:氰化物与金、银形成可溶性络合物(如 [Au (CN)₂]⁻),再用锌粉置换回收。
应用场景:低品位金矿、银矿及相关废料(如电镀废液)。
缺点:
氰化物剧毒,操作风险高,环保监管严格。
仅适用于金、银,对铂族金属无效。
3. 硫脲浸出法
试剂:硫脲(CS (NH₂)₂)+ 酸性溶液(如硫酸)。
原理:在酸性条件下,硫脲与金形成络合物,通过电解或还原剂回收。
优点:
,环保性优于氰化法。
浸出速度快,适合含金废料(如电子废料)。
缺点:成本较高,硫脲易氧化失效。
4. 氯化法
原理:通入氯气或加入氯盐(如 NaClO₃),使贵金属转化为可溶性氯化物(如 H₂PtCl₆),再通过萃取(如 TOPO、TBP)或沉淀分离。
应用场景:铂、钯、铑等铂族金属废料(如汽车催化器、化工催化剂)。
三、生物冶金法
原理:利用 ** 微生物(如、)** 的代谢活动或分泌物溶解贵金属。
1. 浸出法
菌种:氧化亚铁硫杆菌、嗜酸硫杆菌等。
流程:
废料粉碎→接入菌液→调节 pH(1-2)和温度(25-40℃)→微生物氧化浸出贵金属→溶液回收处理。
应用场景:
低品位矿石或复杂废料(如含砷、硫的金矿)。
环保要求高的场合(如城市矿山修复)。
优点:
能耗低,无化学污染。
适合处理传统方法难以回收的废料。
缺点:浸出周期长(数天至数月),菌种易受杂质抑制。
四、新兴绿色技术
1. 无氰浸出技术
试剂:氨水 + 过氧化氢、硫代硫酸盐(如 Na₂S₂O₃)等。
优势:替代氰化物,降低毒性,已应用于金、银废料回收。
2. 离子交换与吸附法
原理:利用树脂(如螯合树脂、阴离子交换树脂)选择性吸附贵金属离子,再洗脱回收。
应用:从废液(如电镀废水、湿法浸出液)中富集贵金属。
3. 电化学溶解法
原理:通过电解使贵金属从阳极溶解进入溶液,阴极还原析出纯金属。
优势:纯度高(可达 99.99%),适合精炼环节(如金、银电解提纯)。
五、智能化辅助技术
1. 光谱分析技术
应用:X 射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)快速测定废料中贵金属种类及含量,指导回收工艺选择。
2. 机器人拆解与分选
案例:苹果 “Daisy” 机器人自动拆解手机,分离含贵金属的元件;磁选、静电分选设备分离金属与非金属杂质。