無毒清除玻璃、陶瓷再生金屬元件的方法
2023-10-27 19:14:47
專利名稱：無毒清除玻璃、陶瓷再生金屬元件的方法
技術領域：
本發明屬於化學清洗和金屬元件再生技術，主要提出一種將玻璃、陶瓷與金屬元件分離的化學方法，用於再生由於融粘有玻璃、陶瓷而拋棄的金屬(電子)元件。
電子工業、醫療儀器工業生產過程中，涉及有大量不合格產品，一些金屬(電子)元件本身仍符合使用要求，但因融粘有玻璃或陶瓷而不能直接回收利用；而這些金屬元件一般價格昂貴，有些則需外匯從國外進口，這樣就給企業和國家帶來較大經濟損失，如玻殼廠(顯像管廠)的生產中大量不合格玻殼中的銷釘，陽極帽等不能回收利用，需花費較大資金從國外買進；目前人們溶解除去玻璃所用的化學方法為H2F2(氟化氫)或H2F2水溶液(即氫氟酸)或間接產生H2F2的化學藥品如NH4F、H2SiF6(氟化銨、矽氟酸)；這些方法存在的問題是1、有毒氣產生，汙染環境。2、對金屬(除鉛、銀外)元件有腐蝕。3、工藝過程難以控制。另外，氟資源緊張、成本昂貴，H2F2不能作為商品上市，使用廠家都是現用現制，因而建廠一次性投資往往要比原計劃大一倍；這些原因決定這種工藝路線無法採用，僅僅用於小規模的玻璃蝕刻工藝品等方面。
本發明的目的即是提出一種無毒無汙染的化學方法，將金屬(電子)元件和與其融粘一體的玻璃、陶瓷分離，即清除玻璃、陶瓷的方法，使金屬(電子)元件無損再生，並使該方法具有合理可行、工藝路線簡單的特點。
本發明採取的技術方案是根據所需回收利用的金屬(電子)元件的特性和與其融粘一體的玻璃、陶瓷的特性，選擇一種溶劑，使其可對載體材料即玻璃陶瓷具有滲透溶解作用，從而將玻璃、陶瓷溶解、清除，並對金屬元件不存在腐蝕作用，發明人經過多次試驗，選擇無毒且對金屬元件無損的苛性鹼作為清除玻璃、陶瓷的溶劑，也可選擇與玻璃、陶瓷生成水玻璃的物質作為溶劑，這些物質包括純鹼、硫化鈉、硫化鉀、硫酸鈉、硫酸鉀、碳酸鉀。
用苛性鹼作溶劑是因為所有的鉀鹽、鈉鹽包括鉀鈉的矽酸鹽都能溶於水，苛性鹼的分子間引力和分子結構的鍵能(共用電子對)都較小，當將苛性鹼升溫至熔融狀態，其導電性能就足以證明它們已部分或全部電離成K+、Na+、OH-了，當外界條件具備時其公用電子對也較容易轉變成
，即外界存在非金屬氧化物時，這個反應就較容易進行；再根據阿佛加德羅滲透壓力的研究，已熔為液態的苛性鹼如苛性鈉或苛性鉀，其滲透壓(力)的大小固然與其濃度有關，也與溫度有關，更與物質本身的解離，特性有關， 其具體滲透壓的大小決定於阿佛加德羅常數R與以上關係的乘積。我們可以發現，苛性鹼鍵能小，離解度大，在高溫的幫助下極有利於滲溶非金屬氧化物包括矽玻璃在內的物質，事實也證明了這一點，600-700℃時，苛性鈉或苛性鉀溶液與SiO2就能起沸騰反應。純鹼、硫化鈉、硫化鉀、硫酸鈉、硫酸鉀、碳酸鉀同樣能形成氧化鈉、氧化鉀等形式的分子結構，與矽玻璃陶瓷反應。
本發明提出的方案用苛性鹼或可與玻璃、陶瓷反應生成水玻璃的物質清除玻璃或陶瓷的方法包括加熱升溫以加速清除的反應速度和效果，加熱溫度可以苛性鹼或可間接生成鉀、鈉氧化物的物質的熔解溫度為低限溫度，考慮保證化學動力學所需的過熱溫度，其工作溫度區間在400℃以上，在所需回收金屬元件的相變溫度或金屬元件改變幾何形狀的溫度以下。
圖1為二元物系相圖。
根據二元物系(相圖)，互溶物均勻固液線的知識要將這樣均相物重新熔解所需的過熱溫度往往要超過相線幾十度到幾百度，才能保證化學動力學所需的過熱溫度，而平衡相圖與實際情況又有一定的差異，如起始狀態的不同、傳熱方式不同、受熱面大小不同以致所用的時間不同，我們利用起始狀態不同，以一定的過熱溫度等關係，因先將苛性鹼(可為苛性鈉、苛性鉀)或前所述其它溶劑物熔化，升溫再投入SiO2等玻璃物質，在其達到勻態前液態的苛化鈉與固態的玻璃質即開始在其接觸介面互滲互溶乃至發生化學反應，若將反應生成物隨時除去，則即使SiO2/NaOH很高，仍有極快的除去玻璃的效果，即總保證溶液處在最佳選擇區的工作條件中。
由此本發明的技術方案考慮在物系介面達到平衡狀態之前，即利用起始階段尚未達到平衡時所起的物理作用和化學作用，在開始同一溫度條件下，苛性鹼(如苛性鈉、苛性鉀)或其它溶劑物已溶解為液體，但玻璃或陶瓷還是固態，先開始互滲互溶，在溫度達到反應溫度時，介面(及滲溶區)開始出現化學反應，如苛性鈉伴隨有氣泡出現和翻滾沸騰現象，在液面出現有固體泡沫狀的漂浮物，(因在這一溫度，水玻璃尚為固態)這時可以將漂浮物除去，以提高苛性鹼的利用率。
本發明所涉及的容器可為石墨坩堝或鋼鐵等金屬容器；所需溫度加熱可採取底部加熱、頂部加熱、感應加熱、馬弗爐加熱、隔熱室加熱或蓄熱室加熱均可。
在容器內先投入苛性鹼或其它溶劑物後加熱至熔融，再加入粘附有玻璃的金屬元件，以完全淹沒為宜。
在採用其它溶劑(除苛性鹼外)時也可採用將溶劑物與融粘於金屬元件的玻璃、陶瓷混配後投入容器同時加溫處理。
繼續升溫到產生沸騰(假沸騰)，待沸騰終了，保持一段時間。
翻或操金屬元件，消滅死角現象，操作溫度視需回收的金屬元件性質而確定，以不超過金屬元件相變溫度和金屬元件改變幾何形狀的溫度為宜。
本發明所具有的特點1、不需預先除去玻璃或陶瓷。
2、無毒氣產生，無毒物排放，無有環境汙染。
3、對金屬不腐蝕，能保持金屬元件的原有理化性能。
4、生產效率高，便於自動化控制。
5、經濟效益好，變無法處理的工業垃圾為有用的資源，節省國家大量外匯。
實施例清除玻殼(顯像管)玻璃，以回收利用銷釘、陽極帽；採用NaOH苛性鈉作為溶劑，將金屬容器準備好，在燃氣噴咀下加熱將NaOH全部熔化，再投入銷釘、陽極帽(顯像管中元件，融粘有玻璃)，以完全淹沒為宜，繼續升溫到產生強烈的化學反應，出現假沸騰現象，反應終了翻動元件，消除死角。控制溫度不超過800℃，金屬元件略見櫻紅色(780℃左右)，除去或不除去漂浮液面上的固體物質。經過一段時間高溫的玻璃即使仍保留原形狀未變，但由於Na2O等物質滲透進入玻璃體，它已變質，在開水中煮一段時間即可溶淨。將清除已淨的銷釘，陽極帽除去帶水玻璃成分的粘附物，鹼煮，清水煮，噴砂(控制表面(光潔度)表比數)，在專用設備中氧化處理並升溫至1100℃左右滲氫若干時間，防爆技術處理。降溫至800℃左右氧化。其中從噴砂開始的表面處理過程均採用現有技術，其在現有顯像管的銷釘，陽極帽的生產中已有成套的成熟處理技術。
權利要求
1.一種無毒清除玻璃、陶瓷再生金屬元件的方法，本發明的特徵是a、採用無毒且對金屬元件無損的苛性鹼作為清除融粘有金屬元件的玻璃、陶瓷的溶劑；b、採用可與玻璃、陶瓷反應生成鈉玻璃、鉀玻璃的物質作為溶劑；c、對容器內的溶劑和融粘有金屬元件的玻璃、陶瓷加熱，其加熱溫度以溶劑的熔解溫度為低限溫度，其工作溫度區間在400℃以上，在所需回收金屬元件的相變溫度或金屬元件改變幾何形狀的溫度以下。
2.根據權利要求1所述的一種無毒清除玻璃、陶瓷再生金屬元件的方法，其特徵是將溶劑在容器內加熱至完全熔化，再投入融粘有金屬元件的玻璃、陶瓷，繼續升溫以加快反應速度。
3.根據權利要求1所述的一種無毒清除玻璃、陶瓷再生金屬元件的方法，其特徵是可將溶劑與融粘有金屬元件的玻璃、陶瓷混配投入容器同時加溫處理。
4.根據權利要求1所述的一種無毒清除玻璃、陶瓷再生金屬元件的方法，其特徵是可採用純鹼作為溶劑。
5.根據權利要求1所述的一種無毒清除玻璃、陶瓷再生金屬元件的方法，其特徵是可採用硫化鈉作為溶劑。
6.根據權利要求1所述的一種無毒清除玻璃、陶瓷再生金屬元件的方法，其特徵是可採用硫化鉀作為溶劑。
7.根據權利要求1所述的一種無毒清除玻璃、陶瓷再生金屬元件的方法，其特徵是可採用硫酸鈉作為溶劑。
8.根據權利要求1所述的一種無毒清除玻璃、陶瓷再生金屬元件的方法，其特徵是可採用硫酸鉀作為溶劑。
9.根據權利要求1所述的一種無毒清除玻璃、陶瓷再生金屬元件的方法，其特徵是可採用碳酸鉀作為溶劑。
全文摘要
本發明屬於化學清洗和金屬元件再生技術,用於再生由於與玻璃陶瓷融粘於一體而拋棄的金屬(電子)元件。其採用苛性鹼和其它能和玻璃、陶瓷反應生成鈉、鉀玻璃的物質作為溶劑,並加熱進行反應,其溫度以能使溶劑熔解為低限溫度,工作溫度區間可在400℃以上,以所需回收的金屬元件的相變溫度和改變幾何形狀溫度為上限溫度。本發明在生產過程中無毒無汙染且對金屬元件無損,保證原有理化性能,同時具有工藝路線簡單的特點。
文檔編號B08B3/04GK1188161SQ9710171
公開日1998年7月22日 申請日期1997年1月11日 優先權日1997年1月11日
發明者路志清 申請人:路志清