[发明专利]从电子废料等废物中可持续回收金属化合物的湿化学方法

说明书

相关申请交叉引用

本发明涉及从废物回收材料，要求美国临时专利申请61/044877、61/044878和61/044898的优先权，这些文献各自通过参考结合于此。

发明背景

电子装置和电池组领域基本上每年要使用以吨计的金属、金属氧化物、塑料、玻璃和其他材料。3d、4d、5d过渡金属及其氧化物大量用于这些应用中。例如，计算机监视器包含用作玻璃表面上涂覆的荧光粉的镧系金属氧化物。平板显示器装置的电路板和芯片中包含金、银、镍和铂。而且，一些电子装置如荧光灯除了玻璃内表面上的荧光粉涂层以外，还包含汞，因此法律不允许将其置于垃圾填埋场中。如果汞浸析到地下水中或者如果污染土壤，则会造成毒性作用，如果回收，则是一种有价值的原料。

电子装置和用过的原电池组与二次电池组的回收/再循环(而不是废弃)为全世界的政府机构和私人企业提供了一个机遇，因为在该领域中存在大量废物，而没有有效和财政上可行的回收方法。电子废料和电池组废料中包含的金属如果能高效且有效回收，将是有价值的商品。垃圾填埋处置越来越让人不能接受，不仅因为损失了可以回收的有价值的金属，还因为污染物浸析到土壤或地下水中造成了污染。而且，如上所述，特别有害的材料如含汞废料按照目前的法律经常是不能在垃圾填埋场中处置的。

从碱性和碳/锌原电池组回收金属的一般方法是通过以下方式对金属进行再循环：(1)利用金属作为电弧炉中的进料，或者(2)将金属溶解在硫酸中从而最终获得金属硫酸盐。金属硫酸盐和亚硫酸盐本身一般是无法使用的，必须转化成金属氧化物或碳酸盐。因此，必须优选进一步处理硫酸盐或亚硫酸盐，从而能最大程度地用作化学工业的化学进料。

计算机、计算机终端、收音机、VCR播放器、DVD播放器、CD播放器和蜂窝电话之类的电子装置是一定程度上更为复杂的废物(所有这些装置、其他废物电子装置和废物电池组在本文中统称为“电子废物(e-waste)”)，因为这些装置种类繁多、物理体积庞大、其中使用了各种金属，而且与需要从这些装置回收的金属量相比，装置的体积较大。一种再循环电子装置的已知方法是进行拆解以提取最有价值的含金属部件，进行再整修，从而以这种方式对这些装置进行再利用。拆解时，将各部件拆下，分类，然后将各种废料运送到专门对该类废料进行处置或回收的再循环器。

这种对e-废料的拆解要求大量手工劳动，工人接触到e-废料中的有毒金属。目前的回收方法还具有以下缺点：(1)不能从e-废料完全回收有价值的金属，(2)破坏了e-废料中金属的固有高纯度，(3)由于价值低的部件没有再循环利润，所以将其放置在垃圾填埋场中，导致将重金属放置在垃圾填埋场中，或(4)(在电池组回收的情况中)经常要使用硫酸，产生大量不能溶解的有害副产物，这些副产物本身通常必须进一步处理成氧化物或碳酸盐供再利用。

非氧化性无机酸如硫酸、磷酸和盐酸都是可用于溶解过渡金属的非氧化性无机酸。这样做的时候，这些酸释放出氢，需要连续添加更多的酸。

使用硝酸(一种强氧化性酸)作为电子废物的溶解剂具有一些优点。首先，通过将金属溶解在硝酸中形成的许多(如果不是全部的话)金属硝酸盐能溶解在硝酸中。其次，用硝酸溶解金属不会释放出氢(只有少数例外，这些例外不包括或基本不包括电子废物中常见的3d、4d或5d过渡金属或镧系金属)，因此，不会以上述方式破坏所述酸。

设计了一种根据本发明的系统，用以进行本文提出的一种或多种方法，任选包括以下一种或多种：(1)基于高锰酸盐的溶剂再生方法和系统，(2)锌产生方法和系统，(3)SiO₂微粒产生方法，(4)粉碎废塑料的方法，和(5)再溶解金属氧化物和/或金属硝酸盐并沉淀金属氧化物作为颜料的方法。

发明概述

本发明的意图是提出一种以有利润的方式对包含金属的废物、最优选是电子废物进行回收的方法。也可任选破坏和/或回收非金属废物(例如酚类电路板、导线绝缘束、电子芯片等)，作为可以通过利用本发明回到商业使用中的清洁原料。因此，本发明可以对基本上任何种类的废物中的许多金属以及任选其他材料进行再循环。