《Recycling》：Reclaiming Gold from Integrated Circuits Waste via a Sustainable Physic-Hydrometallurgical Approach
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集成电路是废电气和电子设备的主要组成部分，是金的重要二次来源。然而，由于将金封装在集成电路核心内的高二氧化硅含量以及阻碍选择性纯化的复杂贱金属混合物的存在，从集成电路中回收高纯度金仍然具有挑战性。本研究提出了一种简化的端到端工艺，该工艺集成了机械解离、磁选、氧
集成电路是废电气和电子设备的主要组成部分，是金的重要二次来源。然而，由于将金封装在集成电路核心内的高二氧化硅含量以及阻碍选择性纯化的复杂贱金属混合物的存在，从集成电路中回收高纯度金仍然具有挑战性。本研究提出了一种简化的端到端工艺，该工艺集成了机械解离、磁选、氧化氯化、离子交换纯化以及从独立集成电路中回收金。与传统的多阶段粉碎路线不同，研究人员提出的预处理结合了液压压制、研磨/筛分和磁选，以最大化金的暴露程度，同时减少粉尘产生、金属损失和贱金属干扰，随后对其进行氧化浸出和纯化。通过Taguchi设计确定的最佳提取条件（2.5 M HCl，0.34 M NaClO，40 °C，固液比1 g/40 mL，3 h）实现了89%的金浸出效率。所得的多金属浸出液用强阴离子交换树脂处理，在硫酸介质中硫脲洗脱后，金的纯度从8%提高到86%。最终的金回收通过硼氢化钠还原沉淀完成，实现了完全固化（约100%效率）。比较生命周期评估表明，与初级采矿相比，这种回收路线提供了良好的环境性能。除了实现高效的金回收外，这项工作还为独立的集成电路建立了一条综合回收路线，将工艺简化与积极的环境影响相结合，填补了废弃电器电子产品回收领域的一个重要空白。
随着全球对电子产品需求的显著增长，废弃电器电子设备的产生量急剧上升。废弃电子设备中含有大量如金等高价值金属，其浓度远超原生矿石，是实现资源可持续循环的重要二次来源。集成电路作为电子设备的核心元件，富含金，但其外部被二氧化硅及溴化环氧树脂包裹，内部掺杂大量铜、铁等贱金属。这种坚固的物理化学封装结构给金属回收带来了巨大挑战。传统的处理方法如真空热解能耗高且产生二次污染，超临界分解条件极端，而常规的物理破碎工艺流程复杂、步骤繁多，易导致金属流失，且高温焙烧会产生二恶英。在冶金提取环节，氰化物毒性高，离子液体粘度大且难回收，硫代硫酸盐和硫脲在存在Fe(III)和Cu(II)时易快速氧化消耗。此外，溶剂萃取法对低浓度金溶液效率低下，且针对独立集成电路专用回收路线的生命周期评估研究极为匮乏。为解决上述问题，研究人员开展了一项将简化物理预处理与湿法冶金相结合的研究，旨在实现从集成电路中高纯度回收金，并评估其环境影响，该论文发表在《Recycling》。
在技术方法上，研究人员从本地科技商店收集的废弃电脑主板中拆解集成电路作为样本队列来源。样本先经液压机400 bar加压两次进行物理破碎以暴露金属核心，再通过刀片研磨机均质化并进行磁选分离。随后采用Taguchi实验设计评估浸出阶段HCl与NaClO浓度及固液比影响，并结合电位-pH图确定反应热力学条件。最后使用强碱性阴离子交换树脂进行柱吸附纯化与洗脱，结合X射线荧光光谱与电感耦合等离子体发射光谱等设备进行金属定量分析，并以SimaPro模型开展生命周期评估对比采矿基准。
物理预处理
通过液压压制、研磨均质化及磁选研究得出结论：在400 bar压力下处理两次后仅产生5%粉尘，金属暴露度高且损失极小。磁选成功将富含Fe和Ni的磁性物质分离，使非磁性组分中的Au品位从0.9 wt.%提升至1.5 wt.%，有效减少了后续浸出工序中贱金属的干扰及试剂消耗。
金提取
基于Taguchi设计方差分析研究得出结论：固液比是对金浸出率影响最大的主导因素（贡献占比约78%）。在2.5 M HCl、0.34 M NaClO、固液比1/40 g/mL、40 °C反应3 h的优化条件下，实现了89%的Au浸出率。控制反应时间和温度有效防止了Cl2的过度挥发及金在硅酸盐上的吸附损耗。
金纯化
通过动态吸附柱实验及洗脱研究得出结论：PurogoldTM A194树脂对AuCl4?络合物表现出极高的选择性吸附亲和力，动态吸附容量达31.3 mg/g。在0.25 M CH4N2S和0.5 M H2SO4介质中洗脱120 min后，金的纯度由浸出液中的8%大幅提升至86%，最后经0.5 M NaBH4还原沉淀实现了近乎100%的固化回收。
环境影响：开发工艺与初级开采对比
运用生命周期评估对比全球多处采矿数据得出结论：该研究所开发路线在18项影响指标中的9项表现最优。尽管因葡萄牙水电导致水资源消耗相对偏高，但在全球变暖、化石资源稀缺等多数核心指标上，该工艺的环境影响显著低于依赖不可再生能源及产生二次尾矿的智利、澳大利亚等国原生金矿开采工艺。
讨论部分总结，研究人员成功开发并验证了一条专为独立集成电路设计的物理-湿法冶金全流程综合回收路线。该工艺通过前置磁选富集简化了流程并极大规避了有价金属损失。优化的温和湿法浸出结合阴离子树脂离子交换纯化，不仅实现了高达89%浸出率及86%纯度，洗脱后还原更是达到近乎100%的固化沉淀，处理后的尾液可安全排放。据研究人员总结结论：这是首个专门针对独立集成电路回收开展的生命周期评估研究，证实了其在不同地理区域背景下相较传统初级采矿均具备显著的环保优势。同时，非磁性硅酸盐及磁性含铁副产物的价值化有效践行了循环经济理念，填补了废弃电器电子产品回收领域的重要空白。研究人员指出，后续工业应用需依赖数据驱动模型动态调整吸附等参数，并建议增强自动化拆解水平以提升整体运行效率。
