【摘要】：電子廢物成為全球產(chǎn)生量增長最快的固體廢物，并且由于直接產(chǎn)生于人類消費(fèi)過程，含有豐富的有色金屬等有價材料和潛在的重金屬、持久性有機(jī)污染物等環(huán)境風(fēng)險，已經(jīng)成為環(huán)境領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)之一。資源化利用成為解決電子廢物問題、促進(jìn)有色金屬產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的最有效途徑。而電路板和鋰離子電池是為消費(fèi)電子優(yōu)化電路分布、提供電源供應(yīng)最典型的部件，其中這些部件中元器件的剝離、正極材料的分離以及其深度資源化是電子廢物資源化技術(shù)研究的核心與關(guān)鍵。 為了評價電子廢物及其部件可回收性，根據(jù)材料的賦存和結(jié)合特征，建立了材料品位分級方法，并結(jié)合信息論統(tǒng)計(jì)熵原理，構(gòu)建了電子廢物可回收性和處理難度評估模型，結(jié)果表明，與其他電子廢物相比，廢電路板和廢鋰離子電池是主要可回收性較低、處理難度較大的電子廢物部件。二者的結(jié)構(gòu)均為熱凝固結(jié)合，考慮方便回收利用，選擇水溶性離子液體作為傳熱介質(zhì)，基于熱傳導(dǎo)的傅里葉定律，理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了拆解廢電路板、回收焊錫的工藝參數(shù)，以及分離廢鋰離子電池鋁箔和正極材料的工藝過程。當(dāng)加熱溫度、停留時間和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速分別達(dá)到250℃、12min和45rpm時，廢電路板的焊錫回收率超過90%；對于廢鋰離子電池，當(dāng)加熱溫度、停留時間和攪拌速度分別達(dá)到180℃、25min和300rpm，鋁箔的分離回收率和品位將達(dá)到99%和95%。 對于廢鋰離子電池處理過程產(chǎn)生的鈷酸鋰殘?jiān)�，利用草酸浸提回收鈷、鋰金屬可有效縮短傳統(tǒng)的回收過程。當(dāng)控制停留時間150min，加熱溫度為95℃，固液比為15g/L，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為400rpm時，鈷和鋰的平均浸提回收率分別為97%和98%。研究還發(fā)現(xiàn)，草酸溶液浸提鈷酸鋰殘?jiān)鼘儆谝?固相非催化反應(yīng)，相比膜擴(kuò)散，草酸浸提鈷酸鋰材料的過程主要受其中化學(xué)反應(yīng)控制。研究還得出了草酸與含有金屬鋁、鐵等的鈷酸鋰材料發(fā)生反應(yīng)的順序和條件，這為選擇性回收鈷、鋰金屬找到了理論基礎(chǔ)。 本論文建立的電子廢物可回收性評價模型將為電子廢物的回收處理及管理提供借鑒和指導(dǎo)。研究開發(fā)的離子液體拆解剝離電子廢物部件、草酸浸提鈷酸鋰材料，回收焊錫、鋁、鈷、鋰等有色金屬的新工藝，為廢電路板、廢鋰離子電池的資源化問題的解決提供了技術(shù)依據(jù)和理論支撐。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：X705
【圖文】：

CRT電路板焊錫分布

電動汽車廢鋰離子電池的外觀特征

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2729277