Способ переработки отходов электронной и электротехнической промышленности

Способ переработки отходов электронной и электротехнической промышленности

Реферат

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения драгоценных металлов из отходов электронной и электротехнической промышленности (электронного лома), преимущественно из электронных плат современной микроэлектроники.

Современные способы переработки лома радиоэлектронной и электронной техники базируются на механическом обогащении сырья, включающего операцию ручной разборки, если материалы по своим особенностям и составу не могут быть переведены в гомогенное состояние. После измельчения проводится разделение компонентов лома методами магнитной и электростатической сепарации с последующим гидрометаллургическим или пирометаллургическим извлечением полезных компонентов.

Недостатки метода связаны с невозможностью выделения таким образом бескорпусных элементов с печатных плат современных компьютеров, содержащих основную массу драгоценных металлов. В связи с миниатюризацией изделий и минимизации содержания в них драгоценных металлов, их количество равномерно распределяется по всей массе сырья после измельчения, что делает дальнейшую переработку неэффективной - низкие степени извлечения на стадии гидро- пирометаллургической переработки.

Известен гидрометаллургический способ выщелачивания драгоценных металлов из лома электронных приборов азотной кислотой. По этому способу лом выщелачивают 30-60%-ной азотной кислотой при перемешивании продолжительностью, достаточной для достижения в растворе концентрации меди, равной 150 г/л. После этого от полученной пульпы отделяют частицы пластмассы, пульпу обрабатывают серной кислотой, доводя ее концентрацию до 40%, отгоняют окислы азота, поглощая и обезвреживая их в специальной колонне. При этом кристаллизуются сульфаты меди, осаждают золото и оловянную кислоту. Затем, из полученной пульпы отделяют раствор и из него выделяют серебро и платиноиды путем цементации их медью, а промытый осадок подвергают плавке, в результате которой получают корольки золота (ГДР, патент №253948 от 01.10.86. VEB Bergbau und Huffen Kombinat "Albert Funk"). Недостатками этого способа являются:

чрезмерно большая масса измельченного лома, подвергаемая азотнокислой обработке из-за двух-трехкратного ее увеличения за счет доизмельчения пластмассовой подложки, на которой крепятся электронные детали, поскольку ручное их отделение требует больших трудовых затрат;

очень высокий расход химикатов, связанный с необходимостью обработки кислотами увеличенной массы измельченного лома и растворения всех балластных металлов;

низкое содержание золота и серебра при высоких содержаниях сопутствующих примесей в осадках, подвергаемых аффинажной очистке;

выделение в воздух токсинов и заражение ими воздуха из-за выделения токсинов при химической деструкции пластмассы крепкими растворами кислоты при повышенных температурах.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ извлечения золота и серебра из отходов электронной и электротехнической промышленности азотной кислотой с отделением электронных деталей. Поэтому способу лом обрабатывают 30%-ной азотной кислотой при 50-70°С до отделения «навесных» деталей электронных схем, которые затем измельчаются и обрабатываются растворами азотной кислоты, доукрепленными после обработки исходного материала до исходной концентрации и ведут обработку при температуре 90°С в течение двух часов, а затем при температуре кипения раствора до полной денитрации его с получением раствора, содержащего благородные металлы (Патент РФ №2066698, кл С22В 7/00, С22В 11/00, опубликовано -1996 г.).

Недостатками этого способа являются: высокий расход реагентов на растворение балластных металлов; безвозвратные потери золота вместе с оловом и свинцом; большие энергетические затраты на операции упаривания и денитрации; безвозвратные потери палладии, платины;

на первой стадии процесса образуются чрезвычайно плохо фильтруемые осадки метаоловянной кислоты, содержащие золото. Осветление продукционного раствора для последующего использования в технологической схеме выделения драгоценных металлов требует очень больших затрат времени, что делает невозможным реализацию процесса в технологической практике.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в устранении вышеуказанных недостатков.

Указанные недостатки устраняются тем, что с целью отделения навесных и бескорпусных деталей электронных схем печатных плат от пластмассовых «несущих» пластин проводят растворение оловянного припоя 5-20%-ным раствором метансульфоновой кислоты с добавками окислителя при температуре 70-90°С в течение двух часов, причем ввод окислителя на стадии растворения припоя метансульфоновой кислотой проводят порционно до достижения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) среды на уровне не более 250 мВ, затем удаляют пластмассу («несущие» пластины), промывают и передают ее на дальнейшую утилизацию, отделяют на сетке навесные и бескорпусные детали, микросхемы, отмывают их от раствора метансульфоновой кислоты, сушат, измельчают до крупности - 0,5 мм, разделяют на магнитном сепараторе на две фракции - магнитную и немагнитную - и перерабатывают их по фракционно гидрометаллургическими методами, причем магнитную фракцию перерабатывают йод-йодидным способом, а немагнитную - «царско-водочным», а оставшуюся суспензию метаоловянной кислоты в растворе метансульфоновой кислоты с примесями золота и свинца коагулируют при кипячении в течении 30-40 минут, фильтруют, отфильтрованный осадок промывают горячей водой, сушат и прокаливают до получения золотосодержащего диоксида олова с последующим извлечением из него золота йод-йодидным способом, а из фильтрата, содержащего свинец, осаждают сульфат свинца, образовавшуюся суспензию фильтруют, фильтрат метансульфоновой кислоты после корректировки повторно используется на стадии растворения припоя, при содержании метансульфоновой кислоты менее 5% значительно снижается скорость растворения припоя, при содержании более 20% наблюдается интенсивное разложение окислителя, окислительно-восстановительный потенциал поддерживают на уровне не более 250 мВ, так как, при значениях выше 250 мВ - интенсивно растворяется медь, а ниже - процесс растворения оловянного припоя замедляется, окислитель вводят при температуре 70-90°С, так как, при температуре выше 90°С наблюдается интенсивное разложение азотной кислоты, при температуре ниже 70°С не удается полностью растворить припой.

Пример. На переработку поступает 100 кг электронных печатных плат персональных компьютеров поколения «Pentium» (материнские платы). В ванну объемом 200 л, снабженную рубашкой для обогрева, в сетчатой корзине с ячейкой 50×50 мм загружают 25 кг печатных плат и приливают 150 л 20%-ной метансульфоновой кислоты. Процесс ведут при встряхивании корзины при температуре 70°С в течение двух часов при порционном вводе (по 200 мл) окислителя для поддержания ОВП раствора на уровне 250 мВ. В результате достигается полное растворение припоя, удерживающего электронные детали, которые осыпаются на дно ванны. Обработанные таким образом платы вынимают в корзине, промывают в промывочной ванне, разгружают, сушат и передают на опробование и дальнейшую утилизацию. На обработанных платах массой 88 кг могут оставаться драгоценные металлы с концентрацией не более: золота - 2,5 г/т, платины и палладия - 2,1 г/т, серебра - 4,0 г/т. Суспензию метаоловянной кислоты в растворе метансульфоновой кислоты вместе с навесными деталями коагулируют путем введения навески ПАВ с последующим кипячением в течении 30 минут. После охлаждения раствор декантируют от осевшей метаоловянной кислоты и навесных деталей в отстойник. Затем сепарируют навесные детали от взвеси метаоловянной кислоты на сетке с размером ячейки 0,2 мм. После сепарации детали промывают водой, промывные воды объединяют с декантатом в отстойнике, объединенный материал отстаивают 12 часов. Осевшую в отстойнике метаоловянную кислоту отфильтровывают на вакуумном фильтре, промывают водой, сушат и прокаливают при температуре 800°С. Выход полученного после прокаливания оксида олова - 6575 грамм. Из фильтрата, содержащего метансульфоновую кислоту, осаждают сульфат свинца серной кислотой. После фильтрации, отмывки и сушки получено 230 г сульфата свинца. Полученный фильтрат корректируют по содержанию метансульфоновой кислоты и используют повторно для растворения припоя со следующей порции плат. Для этого новую порцию плат в количестве 25 кг загружают в корзину и технологический цикл растворения повторяют. Таким образом, перерабатывают все 100 кг сырья. Для извлечения драгоценных металлов отделенные навесные и бескорпусные детали электронных схем печатных плат сушат, гомогенизируют до крупности - 0,5 мм и подвергают магнитной сепарации. Выход магнитной фракции составляет 3430 г., выход немагнитной фракции - 3520 г.

Из магнитной фракции по йод-йодидной технологии извлекается золото. Из немагнитной фракции по «царско-водочной» технологии извлекается: золото, серебро, платина и палладий. Из прокаленного оксида олова по йод-йодидной технологии извлекается золото. Всего из 100 кг электронных печатных плат персональных компьютеров поколения «Pentium» (материнские платы) извлечено, грамм: золота - 15,15; серебра - 3,08; платины - 0,62; палладия - 7,38. Кроме драгоценных металлов получено: оксид олова - 6575 г с содержанием олова 65%, сульфата свинца -230 г с содержанием свинца 67%.

1. Способ переработки отходов электронной и электротехнической промышленности, включающий отделение навесных и бескорпусных деталей от пластмассовых несущих пластин печатных плат с последующим гидрометаллургическим извлечением из них драгоценных металлов, олова и соли свинца, отличающийся тем, что перед отделением пластин проводят растворение оловянного припоя 5-20%-ным раствором метансульфоновой кислоты с добавкой окислителя при температуре 70-90°C в течение двух часов, причем окислитель подают порционно до достижения окислительно-восстановительного потенциала среды не более 250 мВ, затем удаляют пластмассу, промывают, опробуют и отправляют на дальнейшую переработку, отделение навесных и бескорпусных деталей микросхем проводят на сетке, отмывают их от захваченной суспензии, сушат, измельчают до крупности 0,5 мм, разделяют на магнитном сепараторе на две фракции - магнитную и немагнитную, и перерабатывают их пофракционно гидрометаллургическими методами, а оставшуюся суспензию метаоловянной кислоты в растворе метансульфоновой кислоты с примесями золота и свинца коагулируют при кипячении в течение 30-40 мин, фильтруют, отфильтрованный осадок промывают горячей водой, сушат и прокаливают до получения золотосодержащего диоксида олова с последующим извлечением из него золота, а из фильтрата осаждают сульфат свинца, образующуюся суспензию фильтруют, фильтрат метансульфоновой кислоты после корректировки повторно используют на стадии растворения оловянного припоя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что переработку магнитной фракции после магнитной сепарации гомогенизированных навесных деталей электронных схем печатных плат производят йод-йодидным методом.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что переработку немагнитной фракции после магнитной сепарации гомогенизированных навесных деталей электронных схем печатных плат производят с помощью царской водки.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что извлечение золота из прокаленной двуокиси олова проводят с помощью йод-йодидного раствора с последующим восстановлением двуокиси олова углем до получения металлического чернового олова.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют азотную кислоту, перекись водорода и пероксосоединения в виде пербората аммония, калия, перкарбоната натрия.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что коагуляцию метаоловянной кислоты из раствора метансульфоновой кислоты проводят с помощью полиакриламида с концентрацией 0,5 г/л.