废旧电路板中钯贵金属逆流离心式萃取装置及提取方法与流程

1.本发明涉及废旧电路板中贵金属提取相关技术领域，具体是废旧电路板中钯贵金属逆流离心式萃取装置及提取方法。


背景技术：

2.废旧电路板中既有许多有害物质，也有大量的有价物质。通常废旧电路板中含30％的塑料，30％的惰性氧化物以及40％的金属(按重量分数计)，其中贱金属(铜、铅、锌等)的含量约占30％，贵金属(金、银、铂、钯等)约占0.3％～0.4％。因此，回收金属尤其是贵金属，是废旧电路板资源化的主要推动力。若不回收，废旧电路板中的金属将可能引起土壤和地下水的污染。所以无论从环境保护还是资源利用的角度，废旧电路板中的金属都应当被回收。
3.由于贵金属浓度极低，不适用于电解，所以通常会采用浸出萃取的方式进行提取。萃取是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。即，是利用物质在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质物质从溶剂内转移到另外溶剂中的方法。
4.现有的萃取装置，在溶解浸出完毕后进行萃取时，通常是将浸出液集中至搅拌罐内，加入萃取剂进行搅拌，由于搅拌罐内的溶液较多，而搅拌杆的搅拌范围有限，难以保证搅拌的均匀性，进而便会对萃取的纯度造成影响，导致最终的贵金属的提取效果不佳。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供废旧电路板中钯贵金属逆流离心式萃取装置及提取方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.废旧电路板中钯贵金属逆流离心式萃取装置，包括底座及固定安装在所述底座上的箱体与罐体，还包括：
8.长条板，所述长条板在所述箱体中通过间距调节机构活动设置有两个，所述长条板上沿其长度方向设置有多个用于对废旧电路板进行固定的夹子，且相邻两个所述夹子之间预留有间隙；
9.横板，所述横板通过往复横移机构活动设置于所述箱体中，所述横板上通过往复驱动机构活动设置有一个曝气头，所述曝气头连接外设的泵气设备；
10.圆筒，所述圆筒通过离心机构设置于所述罐体中，且所述圆筒连接有安装在所述底座上的泵液机构，所述泵液机构用于将所述箱体中的浸出液泵入至所述圆筒中；
11.自动切换机构，所述罐体的底部开设有出液口，所述自动切换机构用于切换所述出液口的导通与非导通状态，且在所述离心机构停止工作后，所述自动切换机构执行对所述出液口的导通状态。
12.作为本发明进一步的方案：所述离心机构包括安装在所述罐体中的高速旋转组件
以及设置于所述圆筒内的螺旋组件，所述高速旋转组件用于驱动所述圆筒在所述罐体内做圆周运动，并使所述螺旋组件触发。
13.作为本发明再进一步的方案：所述高速旋转组件包括转动安装在所述罐体内的立轴及安装在所述底座上且输出端同所述立轴连接的第三电机，所述圆筒固定于所述立轴的外周并位于所述罐体的偏心位置。
14.作为本发明再进一步的方案：所述泵液机构包括安装在所述底座上的水泵以及设置在所述水泵侧部且输出端同所述水泵驱动轴连接的第二电机，所述水泵的进水口通过传输管连通所述箱体；
15.所述立轴的顶端设置有空腔，且所述水泵的出水口通过导管连接所述空腔，所述导管同所述立轴的顶端密封转动连接，所述空腔还通过连通管同所述圆筒连通。
16.作为本发明再进一步的方案：所述螺旋组件包括转动安装在所述圆筒中的螺旋轴、固定安装在所述螺旋轴远离所述罐体底壁一端的齿轮以及固定设置在所述罐体内壁上的齿环，且所述齿轮与所述齿环上的齿牙啮合。
17.作为本发明再进一步的方案：所述自动切换机构包括固定在所述立轴上的两根横杆、滑动设置在两根所述横杆上的滑板以及通过两个弹性片设置在所述滑板上的从动板件；
18.所述从动板件与所述圆筒的底部密封滑动贴合，且所述从动板件上开设有一个通孔，所述通孔与所述圆筒底部的出液孔重合，且所述横杆的外周还套设有柱形弹簧，所述柱形弹簧的一端连接所述滑板，另一端同所述横杆远离所述立轴的一端连接。
19.作为本发明再进一步的方案：往复横移机构包括转动安装在所述箱体中的单向丝杆、固定安装在所述箱体中的第一导向杆以及安装在所述箱体的外壁上且输出端同所述单向丝杆一端连接的第一电机，所述单向丝杆与所述第一导向杆均贯穿所述横板，且所述横板与所述单向丝杆螺纹连接，同所述第一导向杆滑动连接。
20.所述箱体中还转动安装有一根通过传动带同所述单向丝杆连接的传动轴，且所述横板上转动安装有套管，所述套管通过限位结构与所述传动轴滑动连接。
21.作为本发明再进一步的方案：所述往复驱动机构包括安装在所述横板上的动力组件与滑动配合结构，所述滑动配合结构包括开设在所述横板上的通槽以及滑动嵌合在所述通槽中的往复块，所述曝气头固定于所述往复块上，且所述往复块的底部还设置有条形凹槽。
22.作为本发明再进一步的方案：所述动力组件包括转动安装在所述横板上的两个链轮、连接两个所述链轮的链条以及设置在所述链条上的圆柱，其中一个所述链轮的转动轴通过锥齿轮组连接所述套管，且所述圆柱伸入至所述条形凹槽中并与所述往复块滑动连接。
23.应用所述逆流离心式萃取装置对废旧电路板中钯贵金属进行提取的方法，包括以下步骤：
24.步骤一，通过间距调节机构调整两个长条板之间的距离，使用夹子将废旧的电路板夹持固定于箱体中，并保持悬空状态；
25.步骤二，向箱体中加入使用0.3mol/l硫氰酸盐、二氧化锰15g/l浸取，加入硫酸调节ph值，使ph值控制在1-2，常温反应2-3h；
26.步骤三，溶解浸出完毕后，向浸出液中加入二正辛基硫醚进行反应，完成后分离余液，使用5％的稀盐酸清洗两遍，再加入3mol/l氨水；
27.步骤四，泵液机构工作与离心机构同步工作，泵液机构将箱体中的溶液间断性地泵入圆筒中，离心机构间断工作，将圆筒中的溶液导出至罐体中；
28.步骤五，将罐体中的溶液导出静置，最后对制得的钯贵金属进行精炼。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计新颖，在萃取过程中，泵液机构间断工作，可将箱体中的溶液间断逐步分批次的泵入至圆筒中，且离心机构也为间断工作的方式，每当离心机构停止工作后，自动切换机构便可将圆筒中的溶液导出，泵液机构再向圆筒中补充溶液，在各个机构的有序配合下，实现了对箱体中浸出液进行逐步分批的处理功能，大大提升了萃取过程中混合的充分性，有效提高了萃取的纯度以及最终对钯贵金属提取的效果。
附图说明
30.图1为废旧电路板中钯贵金属逆流离心式萃取装置实施例的结构示意图。
31.图2为废旧电路板中钯贵金属逆流离心式萃取装置实施例另一角度的结构示意图。
32.图3为废旧电路板中钯贵金属逆流离心式萃取装置实施例又一角度的结构示意图。
33.图4为废旧电路板中钯贵金属逆流离心式萃取装置实施例中箱体与罐体的内部结构示意图。
34.图5为图4中a处的结构放大图。
35.图6为图4中b处的结构放大图。
36.图7为图4中c处的结构放大图。
37.图8为废旧电路板中钯贵金属逆流离心式萃取装置实施例中自动切换机构的结构示意图。
38.图9为废旧电路板中钯贵金属逆流离心式萃取装置实施例中往复驱动机构的结构示意图。
39.图中：1、底座；2、箱体；3、罐体；4、曝气头；5、横板；6、伸缩软管；7、往复块；8、链轮；9、链条；10、圆柱；11、单向丝杆；12、第一导向杆；13、第一电机；14、传动轴；15、套管；16、锥齿轮组；17、长条板；18、夹子；19、双向丝杆；20、第二导向杆；21、水泵；22、第二电机；23、第三电机；24、立轴；25、圆筒；26、导管；27、传输管；28、连通管；29、螺旋轴；30、齿轮；31、齿环；32、横杆；33、滑板；34、弹性片；35、从动板件。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另
一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
42.请参阅图1-9，本发明实施例中，废旧电路板中钯贵金属逆流离心式萃取装置，包括底座1及固定安装在所述底座1上的箱体2与罐体3，还包括长条板17，所述长条板17在所述箱体2中通过间距调节机构活动设置有两个，所述长条板17上沿其长度方向设置有多个用于对废旧电路板进行固定的夹子18，且相邻两个所述夹子18之间预留有间隙。
43.所述间距调节机构包括转动安装在所述箱体2中的双向丝杆19以及固定安装在所述箱体2中的第二导向杆20，所述双向丝杆19与所述第二导向杆20均贯穿两个长条板17，且其中，所述双向丝杆19与两个所述长条板17螺纹连接，所述第二导向杆20同两个所述长条板17滑动连接；
44.在所述箱体2的外壁还设置有一个转轮(未标号)，所述转轮同所述双向丝杆19的一端固定，在实际使用时，通过所述转轮对双向丝杆19进行转动，第二导向杆20对两个长条板17进行导向，于是，两个长条板17便可相互远离或靠近运动，实现了相对的两个夹子18之间的距离调整，以便于工作人员能够顺利地将废旧电路板夹持固定在箱体2中并保持悬空状态。
45.在使用时，通过两个长条板17上的夹子18可将废旧的电路板夹持固定于两个长条板17之间，使得电路板在箱体2中处于悬空状态，又由于相邻两个所述夹子18之间预留有间隙，这样便可有效避免因电路板之间存在堆叠而导致溶解浸出彻底性不高的问题，提升了最终对钯贵金属萃取提取的彻底性。
46.所述箱体2中通过往复横移机构活动设置有横板5，所述横板5上通过往复驱动机构活动设置有一个曝气头4，所述曝气头4连接外设的泵气设备。
47.进一步来说，所述泵气设备包括气泵，所述气泵的出气口通过伸缩软管6同所述曝气头4连接，便于在箱体2中对废旧电路板进行溶解浸出处理时，所述气泵工作，通过曝气头4向箱体2中曝气，以此来提升溶解浸出的效率。
48.在所述罐体3的底部还设置有一个出料管(未标号)，且所述出料管上设置有阀门，在圆筒25的底部导通后，其中的溶液便流出至罐体3中，以便于后续，工作人员将所述阀门打开，将罐体3中的溶液导出再进行进一步的处理。
49.请再次参阅图4与图7,往复横移机构包括转动安装在所述箱体2中的单向丝杆11、固定安装在所述箱体2中的第一导向杆12以及安装在所述箱体2的外壁上且输出端同所述单向丝杆11一端连接的第一电机13，所述单向丝杆11与所述第一导向杆12均贯穿所述横板5，且所述横板5与所述单向丝杆11螺纹连接，同所述第一导向杆12滑动连接。所述箱体2中还转动安装有一根通过传动带同所述单向丝杆11连接的传动轴14，且所述横板5上转动安装有套管15，所述套管15通过限位结构与所述传动轴14滑动连接。
50.进一步来说，所述限位结构包括沿圆周固定设置在所述传动轴14外周上的多个限位突起以及沿圆周开设在所述套管15内壁上的多个限位凹槽，所述限位凹槽与所述限位突起均呈长条状设置并滑动适配，且二者与所述传动轴14的中心轴线平行，所述传动轴14与所述套管15二者的中心轴线重合。
51.具体地来说，所述横板5的侧部开设有两个贯通孔，两个所述贯通孔分别用于供所
述单向丝杆11和所述第一导向杆12贯穿，且其中供所述单向丝杆11穿过的贯通孔内壁上设置有与所述单向丝杆11咬合的螺纹。
52.此外，所述第一电机13采用输出端可双向驱动的伺服电机，优选的，采用4ik/80yyjt型号电机，该型号电机性能稳定，也可采用其他型号电机，只要满足驱动要求即可，本技术对此不作具体限定，可根据实际情况进行选择。
53.请再次参阅图9，所述往复驱动机构包括安装在所述横板5上的动力组件与滑动配合结构，所述滑动配合结构包括开设在所述横板5上的通槽以及滑动嵌合在所述通槽中的往复块7，所述曝气头4固定于所述往复块7上，且所述往复块7的底部还设置有条形凹槽。所述动力组件包括转动安装在所述横板5上的两个链轮8、连接两个所述链轮8的链条9以及设置在所述链条9上的圆柱10，其中一个所述链轮8的转动轴通过锥齿轮组16连接所述套管15，且所述圆柱10伸入至所述条形凹槽中并与所述往复块7滑动连接。
54.详细地来说，所述锥齿轮组16包括固定安装在所述套管15外周上的一号锥齿轮和固定安装在所述链轮8转动轴上的二号锥齿轮，且所述二号锥齿轮与所述一号锥齿轮相互啮合。
55.第一电机13在驱动单向丝杆11正反向往复转动时，第一导向杆12对横板5进行导向，于是，横板5便会与单向丝杆11进行螺纹配合而在箱体2中进行往复直线运动，与此同时，套管15在传动轴14上进行往复滑动，单向丝杆11还通过传动带带动传动轴14转动，传动轴14便通过其外壁上的限位突起与套管15内壁上限位凹槽配合从而带动套管15转动，进而，套管15便通过锥齿轮组16带动链轮8转动，使链条9驱使圆柱10运动，圆柱10的运动轨迹与链条9的外形相一致，在圆柱10的行程末端，圆柱10将通过所述条形凹槽与往复块7进行滑动配合，继续拖动往复块7在横板5上的通槽中滑动，如此循环往复，则实现了往复块7在横板5上进行往复滑动的效果；
56.综上，单向丝杆11的转动可驱动横板5在箱体2中进行往复直线运动，使得曝气头4在箱体2中的水平位置不断改变，而同时，往复块7又可带动曝气头4沿着横板5上的通槽进行往复运动，这样一来，便大大提升了曝气的范围，提升对废旧电路板溶解浸出的效果。
57.需要加以说明的是，若将所述曝气头4设为静止，其曝气范围便需要较大，这样一来，为了保证曝气的有效性，外设泵气设备中电机的输出功率则需要较高的要求，而本发明中的曝气方式则弥补了这一缺陷。
58.所述罐体3中通过离心机构活动设置有一个圆筒25，且所述圆筒25连接有安装在所述底座1上的泵液机构，所述泵液机构用于将所述箱体2中的浸出液泵入至所述圆筒25中。所述罐体3的底部开设有出液口，所述离心机构连接有自动切换机构。
59.所述离心机构包括安装在所述罐体3中的高速旋转组件以及设置于所述圆筒25内的螺旋组件，所述高速旋转组件用于驱动所述圆筒25在所述罐体3内做圆周运动，并使所述螺旋组件触发。
60.请再次参阅图5，所述高速旋转组件包括转动安装在所述罐体3内的立轴24及安装在所述底座1上且输出端同所述立轴24连接的第三电机23，所述圆筒25固定于所述立轴24的外周并位于所述罐体3的偏心位置。
61.请再次参阅图3，所述泵液机构包括安装在所述底座1上的水泵21以及设置在所述水泵21侧部且输出端同所述水泵21驱动轴连接的第二电机22，所述水泵21的进水口通过传
输管27连通所述箱体2。所述立轴24的顶端设置有空腔，且所述水泵21的出水口通过导管26连接所述空腔，所述导管26同所述立轴24的顶端密封转动连接，所述空腔还通过连通管28同所述圆筒25连通。
62.其中，需要注意的是，所述导管26为硬管，以在第三电机23工作驱动立轴24转动时，所述导管26可与所述立轴24维持密封转动连接状态，进而所述导管26保持静止，保证立轴24正常的高速转动。
63.当废旧的电路板在箱体2中完成溶解浸出后，第二电机22将驱动水泵21工作，于是，水泵21通过传输管27对箱体2中的浸出液进行抽取，便通过导管26泵入至立轴24顶端的腔室中，浸出液再通过连通管28由立轴24顶端的腔室进入圆筒25中，进行离心萃取处理。
64.请再次参阅图5与图8，所述螺旋组件包括转动安装在所述圆筒25中的螺旋轴29、固定安装在所述螺旋轴29远离所述罐体3底壁一端的齿轮30以及固定设置在所述罐体3内壁上的齿环31，且所述齿轮30与所述齿环31上的齿牙啮合。
65.第三电机23工作驱动立轴24转动时，立轴24便带动圆筒25在罐体3中进行圆周运动，此过程中，齿轮30便跟随圆筒25一同运动并在齿环31的作用下而发生转动，进而，齿轮30带动螺旋轴29转动，螺旋轴29的转动将使得圆筒25中的溶液向上涌动，再配合立轴24为圆筒25提供的离心力，使得圆筒25中的溶液不断混合，加强了混合的彻底性，提升最终的萃取效果及效率。
66.请再次参阅图8，所述自动切换机构包括固定在所述立轴24上的两根横杆32、滑动设置在两根所述横杆32上的滑板33以及通过两个弹性片34设置在所述滑板33上的从动板件35。所述从动板件35与所述圆筒25的底部密封滑动贴合，且所述从动板件35上开设有一个通孔，所述通孔与所述圆筒25底部的出液孔重合，且所述横杆32的外周还套设有柱形弹簧，所述柱形弹簧的一端连接所述滑板33，另一端同所述横杆32远离所述立轴24的一端连接。
67.其中，需要提出的是，两根所述横杆32与所述立轴24的中心轴线空间垂直，设置所述弹性片34的目的是为了提升从动板件35与所述圆筒25底部之间密封滑动的效果，确保从动板件35对圆筒25底部出液口封堵的可靠性。
68.第三电机23在驱动立轴24高速转动时，在离心力的作用下，滑板33便会在两根横杆32上朝向远离立轴24的方向滑动一段距离并在立轴24高速转动的过程中保持静止，从动板件35跟随滑板33一同进行位置改变，使得在立轴24处于高速转动状态下，从动板件35上的通孔与圆筒25底部的出液孔处于错开状态，于是，从动板件35对圆筒25底部的通孔便处于封堵状态，此过程中，横杆32外周上的柱形弹簧处于压缩状态，在后续第三电机23停止工作后，柱形弹簧便反弹，使得滑板33带动从动板件35复位，从动板件35上的通孔与圆筒25底部的出液孔再次重合，进而，圆筒25中经逆流离心处理后的溶液便流出至罐体3中。
69.需要强调的是，每当第二电机22工作，在将箱体2中的溶液泵入圆筒25中时，第三电机23应当在第二电机22之前工作，以保证在向圆筒25中泵入溶液的过程中，从动板件35上的通孔与圆筒25底部的出液孔处于错开状态，即保证圆筒25能够顺利地存留于圆筒25中进行后续的逆流离心处理。
70.所述废旧电路板中钯贵金属逆流离心式萃取装置在具体实施时，转动双向丝杆19，第二导向杆20对两个长条板17进行导向，于是，两个长条板17便可相互远离或靠近运
动，实现了相对的两个夹子18之间的距离调整，通过夹子18将废旧的电路板夹持固定于箱体2中，并保持悬空状态；
71.向箱体2中加入浸泡液对电路板进行溶解浸出，第一电机13工作驱动单向丝杆11转动，第一导向杆12对横板5进行导向，于是，横板5便会与单向丝杆11进行螺纹配合而在箱体2中进行往复直线运动，与此同时，套管15在传动轴14上进行往复滑动，单向丝杆11还通过传动带带动传动轴14转动，传动轴14便通过其外壁上的限位突起与套管15内壁上限位凹槽配合从而带动套管15转动，进而，套管15便通过锥齿轮组16带动链轮8转动，使链条9驱使圆柱10运动，圆柱10的运动轨迹与链条9的外形相一致，在圆柱10的行程末端，圆柱10将通过所述条形凹槽与往复块7进行滑动配合，继续拖动往复块7在横板5上的通槽中滑动，如此循环往复，则实现了往复块7在横板5上进行往复滑动的效果；
72.单向丝杆11的转动可驱动横板5在箱体2中进行往复直线运动，使得曝气头4在箱体2中的水平位置不断改变，而同时，往复块7又可带动曝气头4沿着横板5上的通槽进行往复运动，这样一来，便大大提升了曝气的范围，提升对废旧电路板溶解浸出的效果；
73.溶解浸出处理完毕后，向箱体2中加入萃取剂，第二电机22与第三电机23工作，第二电机22将驱动水泵21工作，于是，水泵21通过传输管27对箱体2中的浸出液进行抽取，便通过导管26泵入至立轴24顶端的腔室中，浸出液再通过连通管28由立轴24顶端的腔室进入圆筒25中，待圆筒25中的溶液满时，第二电机22停止工作，且第三电机23持续工作，驱动立轴24高速转动，立轴24便带动圆筒25在罐体3中进行圆周运动，此过程中，齿轮30便跟随圆筒25一同运动并在齿环31的作用下而发生转动，进而，齿轮30带动螺旋轴29转动，螺旋轴29的转动将使得圆筒25中的溶液向上涌动，再配合立轴24为圆筒25提供的离心力，使得圆筒25中的溶液不断混合，实现了逆流离心萃取功能，提升萃取效果及效率，在离心力的作用下，滑板33便会在两根横杆32上朝向远离立轴24的方向滑动一段距离并在立轴24高速转动的过程中保持静止，从动板件35跟随滑板33一同进行位置改变，使得在立轴24处于高速转动状态下，从动板件35上的通孔与圆筒25底部的出液孔处于错开状态，于是，从动板件35对圆筒25底部的通孔便处于封堵状态，此过程中，横杆32外周上的柱形弹簧处于压缩状态，在后续第三电机23停止工作后，柱形弹簧便反弹，使得滑板33带动从动板件35复位，从动板件35上的通孔与圆筒25底部的出液孔再次重合，进而，圆筒25中经逆流离心处理后的溶液便流出至罐体3中，如此循环往复，则实现了对箱体2中浸出液的逐步逆流离心式萃取功能，大大提升了萃取的充分性及有效性。
74.应用所述逆流离心式萃取装置对废旧电路板中钯贵金属进行提取的方法，包括以下步骤：
75.步骤一，通过间距调节机构调整两个长条板17之间的距离，使用夹子18将废旧的电路板夹持固定于箱体2中，并保持悬空状态；
76.步骤二，向箱体2中加入使用0.3mol/l硫氰酸盐、二氧化锰15g/l浸取，加入硫酸调节ph值，使ph值控制在1-2，常温反应2-3h；
77.步骤三，溶解浸出完毕后，向浸出液中加入二正辛基硫醚进行反应，完成后分离余液，使用5％的稀盐酸清洗两遍，再加入3mol/l氨水；
78.步骤四，泵液机构工作与离心机构同步工作，泵液机构将箱体2中的溶液间断性地泵入圆筒25中，离心机构间断工作，将圆筒25中的溶液导出至罐体3中；
79.步骤五，将罐体3中的溶液导出静置，最后对制得的钯贵金属进行精炼。
80.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
81.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。