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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:锡净双提——从废料到精锡的绿色跃迁
学校名称:江西现代职业技术学院
参赛队伍:锡净双提——从废料到精锡的绿色跃迁
队伍编号:212116
参赛学生:牛栋 李心童 张小兰 徐佩瑶  
指导老师:张三英 罗锋华  
投票日期:2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

DES 新型退锡法:高效环保的锡回收创新技术

锡作为电子等领域的关键金属,含锡废料(如单晶电路板)的回收既关乎资源循环,也对环保与经济性提出高要求。“DES 新型退锡法” 正是针对这一需求研发的创新技术,实现了锡回收在环保性、经济性、纯度上的多重突破。

一、技术原理与工艺流程

DES(深共熔溶剂)是核心介质,由以下组分协同制备:
  • 氯化胆碱:作为氢键受体(HBA)
  • 甲磺酸:作为氢键供体(HBD)
  • 丙酸:调节粘稠度、维系氢键网络;
  • 四氯化锡:参与反应,最终形成深共熔溶剂 。

工艺流程(从含锡废料到高纯锡产品):

  1. 预处理:单晶电路板经破碎、磁选除铁,减少杂质干扰;
  2. DES 浸出:预处理后物料在  下,经 DES 浸出 ,锡以特定形态溶解;
  3. 固液分离:分离浸出液与固体残渣;
  4. 电解回收锡:对含锡浸出液施加200 - 400 A/m²的电流密度,电解得到纯度>99.9% 的阴极锡板
  5. 溶剂回收:通过蒸发浓缩,回收 DES 溶剂,实现循环利用。

二、三大核心创新点

创新点 1:首创 DES 析锡技术,提升浸出效率与选择性

  • 溶解与催化:甲磺酸促使锡以  形式高效溶解,四氯化锡催化氧化反应,使锡浸出率提升至 98.5%(传统酸浸法仅 85% - 92%);
  • 金属分离:DES 对铜有选择性抑制作用,铜留存率>99%,实现锡与铜的高效分离;
  • 反应优化:退锡液与反应物 “结构空间重叠度高”“分子表面可接触溶剂的总面积持续稳定”,丙酸调节黏度至最佳范围,反应时间缩短至 30 - 60 分钟
  • 技术验证:通过 “原子吸收光谱测定  浓度”“摩尔比梯度实验” 等手段,验证技术可靠性,从 “浸出效率”“反应时长” 维度实现突破。

创新点 2:自研选择性金属浸出与分离技术,保障高纯度回收

  • 定向浸出:通过温度、液固比、反应时间的精准控制,实现锡的 “定向浸出”,避免其他金属过度溶解;
  • 预处理 + 电解协同:结合 “磁选预处理(除铁率>95%)” 与 “隔膜电解技术(电流效率 97.5%)”,不仅锡浸出率达 98.5%,还能得到超高纯产物:
    • 阴极锡板纯度>99.7%
    • 铜粉纯度>99.5%
       
      相较传统回收(纯度仅 99.4%),纯度提升了0.3% - 1.7%,实现锡、铜等金属的 “高效分离 + 高纯度回收”。

创新点 3:首创 DES 闭环再生技术,实现资源循环与环保

  • 溶剂循环:突破传统溶剂 “不可循环” 的局限,通过蒸馏器去除 DES 中杂质离子,实现溶剂再生循环使用,再生次数>10 次,减少原料成本30%
  • 性能稳定:再生 DES 的 “黏度、电导率、pH 值” 与新鲜 DES 性能相近,保障浸出效果稳定;
  • 环保零排放:配套 “尾气排放装置”,确保废气零排放,符合《大气污染物综合排放标准》(),形成 “浸出 - 电解 - 再生” 的闭环工艺,兼顾环保与经济。
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