方法一:硝酸溶解法(湿法冶金)
原理:利用硝酸与银反应生成可溶性硝酸银,再通过还原或电解获得金属银。
步骤:
1. 预处理
- 拆解电池片,去除铝框、玻璃、塑料等非银部件。
- 机械破碎至0.5-1mm颗粒,磁选去除铁杂质。
2. 酸浸溶解
- 将含银碎片浸泡于10%-15%稀硝酸中,加热至60-80℃并搅拌。
- 反应式:\( 3Ag + 4HNO_3 \rightarrow 3AgNO_3 + NO↑ + 2H_2O \)
- 过滤分离硅渣,获得硝酸银溶液。
3. 银还原
- 置换法:加入铜片或铁粉,置换出银泥(纯度约95%)。
反应式:\( 2AgNO_3 + Cu \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag↓ \)
- 电解法:以硝酸银溶液为电解液,电解提纯至99.9%以上高纯银。
4. 环保处理
- 废气(NOx)用碱液吸收,废液中和后回收铜盐。
优点:工艺成熟、回收率高(>95%)。
缺点:硝酸消耗大、废气处理成本高。
方法二:氰化法(传统工艺)
原理:利用氰化物与银反应生成可溶性银氰络合物,再通过置换或电解提银。
步骤:
1. 预处理
- 破碎电池片,高温焚烧(500℃)去除有机物,获得含银粉末。
2. 氰化浸出
- 在pH=10-11的碱性条件下,用氰化钠(NaCN)溶液溶解银。
反应式:\( 4Ag + 8NaCN + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Na[Ag(CN)_2] + 4NaOH \)
- 过滤去除残渣,获得银氰化液。
3. 银提取
- 锌粉置换:加入锌粉置换出银泥。
反应式:\( 2Na[Ag(CN)_2] + Zn \rightarrow Na_2[Zn(CN)_4] + 2Ag↓ \)
- 电解法:电解提纯至99.95%以上纯度。
4. 安全与环保
- 严格密封操作,避免氰化物泄漏;废液需分解处理(如臭氧氧化)。
优点:溶解效率高,适合低品位银回收。
缺点:毒性大,需专业资质和严格安全管理。
方法三:物理-高温熔炼法
原理:通过高温熔融分离银与其他材料,适用于含银量较高的废料。
步骤:
1. 预处理
- 破碎电池片,富集含银层(如静电分选)。
2. 高温熔炼
- 将含银材料与助熔剂(硼砂、碳酸钠)混合,在1200-1300℃熔炼。
- 银与其他金属(如铅)形成合金,硅、玻璃等形成炉渣分离。
3. 电解精炼
- 将银合金制成阳极,电解提纯至高纯度银。
优点:处理量大,适合规模化回收。
缺点:能耗高,银易与硅混合损失。
方法四:硫脲法(环保替代工艺)
原理:用硫脲(\( (NH_2)_2CS \))替代氰化物,在酸性条件下选择性溶解银。
步骤:
1. 预处理
- 破碎电池片,酸洗(稀硫酸)去除表面氧化物。
2. 硫脲浸出
- 在pH=1-2的硫酸溶液中,加入硫脲和氧化剂(如Fe³⁺)。
反应式:\( Ag + 2(NH_2)_2CS + Fe^{3+} \rightarrow Ag[(NH_2)_2CS]_2^+ + Fe^{2+} \)
- 过滤获得含银溶液。
3. 置换或吸附提银
- 用活性炭吸附银络合物,或加入铝粉置换银。
优点:低毒性,环保友好。
缺点:成本较高,反应速度慢。
关键对比与选择建议
| 方法 | 回收率 | 环保性 | 成本 | 适用场景 |
|----------------|------------|------------|------------|----------------------------|
| 硝酸法 | 90%-95% | 中(需处理NOx) | 中 | 中小规模,技术成熟 |
| 氰化法 | 95%-98% | 低(高毒性) | 低 | 需专业资质的大型工厂 |
| 高温熔炼 | 80%-85% | 中(高能耗) | 高 | 含银量高、规模化处理 |
| 硫脲法 | 85%-90% | 高 | 高 | 环保要求严格的区域 |
环保与安全要求
1. 废气处理:硝酸法的NOx需碱液吸收;氰化法需封闭式负压系统。
2. 废液处理:含重金属废水需中和沉淀,氰化物废液需破氰处理。
3. 固废利用:硅渣可加工为建材,玻璃、铝框可分类回收。
4. 操作防护:穿戴防酸服、防毒面具,配备应急冲洗设备。