随着科学技术的不断进步和电子产品的频繁更新,电子废弃物已经成为一类增长速度极快和处理难度极大的城市固废。作为电子产品的核心,印刷电路板的物理结构和化学组分复杂、金属资源尤其是贵金属含量丰富,因此,废旧电路板(WPCBs)的回收处理一直备受关注。可惜的是,目前WPCBs资源化技术存在着各种各样的不足,如何既绿色友好、又高效全面地回收废旧电路板尤其是其中的混合金属是亟待解决的问题。液-液相分离合金在凝固过程中会形成两个互不混溶的液相,可以应用于金属提纯与净化。出于环境保护和资源利用两方面的考虑,本文将液-液相分离过程与热解(包括热解炉热解处理、熔融盐热解、超临界水热解)以及低温碱性熔炼等方法结合,探索废旧电路板绿色、高效、全面回收的新方法。主要的研究工作和结果如下:实验研究了手机WPCBs的热解特性、热解炉热解产物以及工艺参数对热解的影响。结果发现有机物分解主要发生在460-790 K温度范围,主要分为三个阶段:第一阶段是弱键断裂、活泼侧基消除,第二阶段是主键断裂,第三阶段是裂解产物再次反应。热解的液态产物主要成分是苯酚和苯酚衍生物,固态产物主要是玻璃纤维、焦炭和混合金属。熔融盐热解可以利用共晶成分的NaOH-KOH同时去除WPCBs中的环氧树脂和玻璃纤维,电路板失重率可达到40%以上,大部分热解产物被熔融碱吸收。超临界水热解处理工艺中,热解效果随温度、时间、水料比的增大而增加,添加铁基非晶合金(Fe78Si8B14)促进羟基自由基的产生,对有机物的降解起到催化作用。在后续研究中,我们选用相对简易、高效的热解炉热解对WPCBs进行预处理。根据热解WPCBs得到的混合金属的成分,研究了 Fe-Cu-Pb三元合金的液-液相分离行为。(Fe0.4Cu0.6)72Pb28三元合金以两次液-液相分离为特征,均一熔体冷却时,首先发生第一次液-液相分离,L→L(Fe)+L(Cu,Pb),之后残余的富(Cu,Pb)液相发生第二次液-液相分离,L’(Cu,Pb)→L(Cu)+L(Pb),最终形成富Fe、富Cu和富Pb相三区分离的结构。建立了热力学模型,计算了 Fe-Cu系和Cu-Pb系合金组元液态难混溶区域,预测了少量元素在分离主金属中的选择性分配。结果发现,C可以作为Fe-Cu系合金的分离剂,A1可以作为Cu-Pb系合金的分离剂和捕集剂。少量元素在主元素Fe、Cu和Pb中选择性分配,Cr、Co、Ni、Si主要富集在富Fe相中,Zn和贵金属Au、Ag富集在富Cu相中,低熔点金属Bi、In、Cd、Sn主要富集在富Pb相中。基于Fe-Cu-Pb合金液-液相分离行为和理论计算,设计了 WPCBs混合多金属自组装分级分离系统。在超重场中利用三层分离或者两个两层分离,将混合金属分离为富Fe、富Cu和富Pb三种不同的金属物料。Cr、Co、Si、Bi、In的回收率均超过90%,Ni、Cd的回收率超过80%,贵金属Au、Ag的回收率分别达到95%和92%。研究了低温碱性熔炼从混合金属中分离两性金属,Al、Pb、Si、Sn和Zn的分离率为99.5%、81.6%、97.8%、88.4%和95.7%。利用Fe-Cu合金自组装液-液分离回收低温碱性熔炼之后的残余金属,发现Cr和Ni主要富集在富Fe物料中,几乎所有的Au和Ag都富集在富Cu物料中,它们的回收率分别可以达到 95.6%、75.4%、98.1%和 99.8%。