Отходы радиоэлектронной промышленности. Технология извлечения драгоценных металлов из отходов электротехники

480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Теляков Алексей Наильевич. Разработка эффективной технологии извлечения цветных и благородных металлов из отходов радиотехнической промышленности: диссертация... кандидата технических наук: 05.16.02 Санкт-Петербург, 2007 177 с., Библиогр.: с. 104-112 РГБ ОД, 61:07-5/4493

Введение

Глава 1. Обзор литературы 7

Глава 2. Изучение вещественного состава радиоэлектронного лома 18

Глава 3. Разработка технологии усреднения радиоэлектронного лома 27

3.1. Обжиг радиоэлектронного лома 27

3.1.1. Сведения о пластмассах 27

3.1.2. Технологические расчеты утилизации обжиговых газов 29

3.1.3. Обжиг радиоэлектронного лома в недостатке воздуха 32

3.1.4. Обжиг радиоэлектронного лома в трубчатой печи 34

3.2 Физические методы переработки радиоэлектронного лома 35

3.2.1. Описание обогатительного участка 36

3.2.2. Технологическая схема участка обогащения 42

3.2.3. Отработка технологии обогащения на промышленных агрегатах 43

3.2.4. Определение производительности агрегатов участка обогащения при переработке радиоэлектронного лома 50

3.3. Промышленные испытания обогащения радиоэлектронного лома 54

3.4. Выводы к 3 главе 65

Глава 4. Разработка технологии переработки концентратов радиоэлектронного лома . 67

4.1. Исследования по переработке концентратов РЭЛ в растворах кислот.. 67

4.2. Опробование технологии получения концентрированного золота и серебра 68

4.2.1. Опробование технологии получения концентрированного золота 68

4.2.2. Опробование технологии получения концентрированного серебра... 68

4.3. Лабораторные исследования по извлечению золота и серебра РЭЛ плавкой и электролизом 69

4.4. Разработка технологии извлечения палладия из сернокислых растворов. 70

4.5. Выводы к главе 4 74

Глава 5. Полупромышленные испытания по плавке и электролизу концентратов радиоэлектронного лома 75

5.1. Плавка металлоконцентратов РЭЛ 75

5.2. Электролиз продуктов плавки РЭЛ 76

5.3. Выводы к 5 главе 81

Глава 6. Изучение окисления примесей при плавке радиоэлектронного лома 83

6.1. Термодинамические расчеты окисления примесей РЭЛ 83

6.2. Изучение окисления примесей концентратов РЭЛ 88

6.2. Изучение окисления примесей концентратов РЭЛ 89

6.3. Полупромышленные испытания по окислительной плавке и электролизу концентратов РЭЛ 97

6.4. Выводы по главе 102

Выводы по работе 103

Литература 104

Введение к работе

Актуальность работы

Современная технология нуждается во все большем количестве благородных металлов. В настоящее время добыча последних резко сократилась и не обеспечивает потребности, поэтому требуется использовать все возможности по мобилизации ресурсов этих металлов, и, следовательно, возрастает роль вторичной металлургии благородных металлов. Кроме того, извлечение Au, Ag, Pt и Pd, содержащихся в отходах, выгоднее, чем из руд.

Изменение хозяйственного механизма страны, включая военно-промышленный комплекс и вооруженные силы, обусловили необходимость создания в отдельных регионах страны комплексов по переработке лома радиоэлектронной промышленности, содержащих драгоценные металлы. При этом обязательным является максимальное извлечение драгметаллов из бедного сырья и уменьшение массы хвостов-остатков. Немаловажным также является то, что наряду с извлечением драгметаллов можно получать дополнительно еще и цветные металлы, например, медь, никель, алюминий и другие.

Целью работы является разработка технологии извлечения золота, серебра, платины, палладия и цветных металлов из ломов радиоэлектронной промышленности и технологических отходов предприятий.

Основные положения, выносимые на защиту

Предварительная сортировка РЭЛ с последующим механическим обогащением обеспечивает получение металлических сплавов с повышенным извлечением в них драгоценных металлов.

Физико-химический анализ деталей радиоэлектронного лома показал, что в основе деталей присутствуют до 32 химических элемента, при этом соотношение меди к сумме оставшихся элементов составляет 50-г60: 50-йО.

Низкий потенциал растворения медно-никелевых анодов, полученных при плавке радиоэлектронного лома, обеспечивает возможность получения

5 шламов благородных металлов, пригодных для переработки по стандартной технологии.

Методы исследования. Лабораторные, укрупненно-лабораторные, промышленные испытания; анализ продуктов обогащения, плавки, электролиза осуществлялся химическими методами. Для исследования использовался метод рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) и рентгенофазового анализа (РФА) с использованием установки "ДРОН-06".

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обусловлены использованием современных и надежных методов исследования и подтверждается хорошей сходимостью результатов комплексных исследований, выполненных в лабораторных, укрупненно-лабораторных и промышленных условиях.

Научная новизна

Определены основные качественные и количественные характеристики радиоэлементов, содержащих цветные и драгоценные металлы, позволяющие спрогнозировать возможность химико-металлургической переработки радиоэлектронного лома.

Установлен пассивирующий эффект свинцовых оксидных пленок при электролизе медно-никелевых анодов, изготовленных из радиоэлектронного лома. Выявлен состав пленок и определены технологические условия подготовки анодов, обеспечивающие отсутствие условия пассивирующего эффекта.

Теоретически рассчитана и подтверждена в результате огневых экспериментов на 75" КИЛ0Г Р амм0ВЬ1Х п Рбах расплава возможность окисления железа, цинка, никеля, кобальта, свинца, олова из медно-никелевых анодов, изготовленных из радиоэлектронного лома, что обеспечивает высокие технико-экономические показатели технологии возврата благородных металлов.

Практическая значимость работы

Разработана технологическая линия по опробованию радиоэлектронных ломов, включающая отделения разборки, сортировки, механического

обогащения плавки и анализа благородных и цветных металлов;

Разработана технология плавки радиоэлектронного лома в индукци
онной печи, совмещенная с воздействием на расплав окислительных радиаль-
но-осевых струй, обеспечивающих интенсивный массо- и теплообмен в зоне
плавления металла;

Разработана и испытана в опытно-промышленном масштабе техноло
гическая схема переработки радиоэлектронных ломов и технологических от
ходов предприятий, обеспечивающая индивидуальную переработку и расчет с
каждым поставщиком РЭЛ.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались: на Международной конференции «Металлургические технологии и оборудование», апрель 2003 г., Санкт-Петербург; Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в металлургии, химии, обогащении и экологии», октябрь 2004 г., Санкт-Петербург; ежегодной научной конференции молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» 9 марта - 10 апреля 2004 г., Санкт-Петербург; ежегодной научной конференции молодых ученых "Полезные ископаемые России и их освоение" 13-29 марта 2006 г., Санкт-Петербург.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 печатных трудах, в том числе 3 патентах на изобретение.

В материалах данной работы представлены результаты лабораторных исследований и промышленной переработки отходов, содержащих драгметаллы, на стадиях разборки, сортировки и обогащения радиоэлектронного лома, плавки и электролиза, проведенные в промышленных условиях предприятия СКИФ-3 на площадках Российского научного центра "Прикладная химия" и механического завода им. Карла Либкнехта.

Изучение вещественного состава радиоэлектронного лома

В настоящее время отсутствует отечественная технология переработки бедных радиоэлектронных ломов. Покупка лицензии у западных компаний нецелесообразна ввиду несхожести законов о драгоценных металлах. Западные компании могут скупать радиоэлектронный лом у поставщиков, складировать и накапливать объем лома до величины, которая соответствует масштабу технологической линии. Получаемые драгоценные металлы являются собственностью производителя.

В нашей стране по условиям денежных расчетов с поставщиками лома каждая партия отходов каждого сдатчика независимо от ее размеров должна пройти полный технологический цикл опробования, включающий вскрытие посылок, проверку масс нетто и брутто, усреднение сырья по составу (механическое, пирометаллургическое, химическое) отбор головных проб, пробоотбор от побочных продуктов усреднения (шлаков, нерастворимых осадков, промывных вод и т.д.), шифрование, анализ, расшифровку проб и аттестацию результатов анализов, расчет количества драгоценных металлов в партии, их принятие на баланс предприятия и оформление всей учетно-расчетной документации.

После получения концентрированных по драгметаллам полупродуктов (например, металл Доре) концентраты сдаются на государственный рафинировочный завод, где после аффинажа металлы поступают в Гохран, а оплата за их стоимость отправляется обратной финансовой цепочкой вплоть до поставщика. Становится очевидным, что для успешной работы перерабатывающих предприятий каждая партия поставщика должна пройти отдельно от материалов других поставщиков весь технологический цикл.

Анализ литературы показал , что одним из возможных способов усреднения радиоэлектронного лома является его обжиг при температуре, обеспечивающей сжигание пластмасс, входящих в состав РЭЛ, после чего возможна плавка спека, получение анода с последующим электролизом.

Для изготовления пластмасс применяют синтетические смолы. Синтетические смолы, в зависимости от реакции их образования разделяют на полиме-ризованные и конденсированные. Различают также термопластичные и термореактивные смолы.

Термопластичные смолы могут многократно плавиться при повторном нагревании, не теряя пластических свойств, к ним относятся: поливинилаце-тат, полистирол, поливинилхлорид, продукты конденсации гликолеи с двухосновными карбоновими кислотами и др.

Термореактивные смолы - при нагревании образуют неплавкие продукты, к ним относятся феноло-альдегидные и мочевино-формальдегидные смолы, продукты конденсации глицерина с многоосновными кислотами и др.

Многие пластмассы состоят только из полимера, к ним относятся: поли-этилены, полистиролы, полиамидные смолы и т.д. Большинство пластмасс (фенопласты, амиопласты, древесные пластики и др.) помимо полимера (связующего) могут содержать: наполнители, пластификаторы, связывающие отверждающие и окрашивающие вещества, стабилизаторы и другие добавки. В электротехнике и электронике применяются следующие пластмассы: 1. Фенопласты- пластмассы на основе фенолоальдегидных смол. К фенопластам относятся: а) литые фенопласты - отвержденные смолы резольного типа, например бакелит, карболит, неолейкорит и др.; б) слоистые фенопласты - например прессованное изделие из ткани и резольной смолы, называется текстолит Фенол-альдегидные смолы получают конденсацией фенола, крезола, ксилола, алкилфенола с формальдегидом, фурфуролом. В присутствии основных катализаторов получают резольные (термореактивные) смолы, в присутствии кислых - новолачные (термопластичные смолы).

Технологические расчеты утилизации обжиговых газов

Все пластмассы в основном состоят из углерода, водорода и кислорода с замещением валентности добавками хлора, азота, фтора. Рассмотрим в качестве примера сжигание текстолита. Текстолит - трудновоспламеняющийся материал, является одной из составляющих электронного лома. Он состоит из прессованной хлопчатобумажной ткани, пропитанной искусственными резольными (формальдегидными) смолами. Морфологический состав радиотехнического текстолита: - хлопчатобумажная ткань - 40-60% (средняя - 50%) - резольная смола - 60-40% (средняя -50%) Брутто-формула хлопковой целлюлозы [СбН702(ОН)з]з, а резольной смолы - (Cg Н702)-m, где m - коэффициент соответствующий продуктам степени полимеризации. Согласно литературным данным при зольности текстолита 8% влажность составит 5%. Химический состав текстолита в пересчете на рабочую массу составит, %: Cp-55,4;Hp-5,8;OP-24,0;Sp-0,l;Np-I,7;Fp-8,0;Wp-5,0.

При сгорании 1 т/час текстолита образуется испарений влаги 0,05т/час и золы 0,08 т/час. При этом поступает на сжигание, т/час: С - 0,554; Н - 0,058; 0-0,24; S-0,001, N-0,017. Состав золы текстолита марки А, Б, Р по данным литературы, % : СаО -40,0; Na, К20 - 23,0; Mg О - 14,0; РпО10 - 9,0; Si02 - 8,0; Al 203 - 3,0; Fe203 -2,7;SO3-0,3. Для проведения экспериментов был выбран обжиг в герметичной камере без доступа воздуха, для этого была изготовлена из нержавеющей стали толщиной Змм коробка размером 100x150x70 мм с фланцевым креплением крышки. Крышка к коробке крепилась через асбестовую прокладку болтовыми соединениями. В торцовых поверхностях коробки были выполнены штуцерные отверстия, через которые осуществлялась продувка инертным газом (N2) содержимого реторты и отвод газовых продуктов процесса. В качестве испытываемых образцов применялись: 1. Очищенные от радиоэлементов плата, распиленные до размеров 20x20 мм. 2. Черные микросхемы с плат (в натуральную величину 6x12 мм) 3. Разъемы из текстолита (распилены до размеров 20x20 мм) 4. Разъемы из термореактивной пластмассы (распилены до размеров 20x20 мм) Эксперимент проводился следующим образом: в реторту загружалось 100 г испытываемого образца, закрывалось крышкой и помещалось в муфель. Содержимое продувалось азотом в течение 10 минут с расходом 0,05 л/мин. В течение всего опыта расход азота поддерживался на уровне 20-30 см3/мин. Отходящие газы щелочным раствором нейтрализовались. Шахта муфеля закрывалась кирпичом и асбестом. Подъем температуры регулировали в пределах 10-15С в минуту. По достижению 600С осуществлялась часовая выдержка, после чего отключалась печь и вынималась реторта. Во время охлаждения расход азота увеличивался до 0,2 л /мин. Результаты наблюдения представлены в таблице 3.2.

Главным отрицательным фактором проводимого процесса является очень сильный, резкий, неприятный запах, выделяющийся как из самого огарка, так и от оборудования, которое "пропиталось" этим запахом после первого же опыта.

Для исследования использовалась трубчатая вращающаяся печь непрерывного действия с косвенным электронагревом производительностью по шихте 0,5-3,0 кг/час. Печь состоит из металлического кожуха (длина 1040 мм, диаметр 400 мм), футерованного огнеупорным кирпичом. Нагревателями служат 6 силитовых стержней с длиной рабочей части 600 мм, питаемых от двух вариаторов напряжения РНО-250. Реактор (общая длина 1560 мм) представляет из себя трубу из нержавеющей стали с наружным диаметром 89 мм с футеровкой из фарфоровой трубы внутренним диаметром 73 мм. Реактор опирается на 4 ролика и снабжен приводом, состоящим из электромотора, редуктора и ременной передачи.

Для контроля температуры в реакционной зоне служит термопара в комплекте с переносным потенциометром, установленная внутри реактора. Предварительно была проведена корректировка ее показаний по непосредственным замерам температуры внутри реактора.

В печь вручную загружался радиоэлектронный скрап при соотношении: очищенные от радиоэлементов платы: черные микросхемы: разъемы из текстолита: разъемы из термопластичной смолы = 60:10:15:15.

Проведение данного эксперимента осуществлялось из предположения, что пластмасса до своего расплавления сгорит, что обеспечит освобождение металлических контактов. Это оказалось недостижимым, так как остается проблема резкого запаха, к тому же как только разъемы достигали зоны температуры «300С, разъемы из термопластичной пластмассы прилипали к внутренней поверхности вращающейся печи и закрывали проход всей массе электронного скрапа. Принудительная подача воздуха в печь, повышение температуры в зоне прилипания не привели к возможности обеспечения обжига.

Термореактивная пластмасса характеризуется также высокой вязкостью и прочностью. Характеристикой этих свойств является то, что при охлаждении в жидком азоте в течение 15 минут разъемы из термореактивной пластмассы разбивались на наковальне с применением десятикилограммового молотка, при этом разрушения разъемов не происходило. Учитывая то, что количество деталей, выполняемых из таких пластмасс, невелико и они хорошо режутся с помощью механического инструмента, целесообразным является их ручная разборка. Например, разрезка или разрубка разъемов по центральной оси приводит к освобождению металлических контактов от пластмассовой основы.

Номенклатура поступающего на переработку лома электронной промышленности охватывает все детали и узлы различных агрегатов и приборов, при изготовлении которых используются драгметаллы.

Основа изделия, содержащего драгметаллы, а соответственно и их лом, может быть изготовлена из пластмассы, керамики, стеклопластика, многослойного материала (ВаТіОз) и металла.

Поступающее с предприятий-сдатчиков сырье направляется на предварительную разборку. На этой стадии из электронно-вычислительных машин и другого электронного оборудования извлекаются узлы, содержащие драгметаллы. Они составляют около 10-15% общей массы ЭВМ. Материалы, не содержащие драгметаллы, направляют на извлечение цветных и черных металлов. Отработанный материал, содержащий драгметаллы (платы с печатным монтажом, штепсельные разъемы, провода и др.), сортируется для удаления золотых и серебряных проводов, позолоченных штырей боковых разъемов печатных плат и других деталей с высоким содержанием драгметаллов. Отобранные детали поступают непосредственно на участок аффинирования драгметаллов.

Опробование технологии получения концентрированного золота и серебра

Пробу золотой губки массой 10,10 г растворили в царской водке, упариванием с соляной кислотой избавились от азотной кислоты и высадили металлическое золото насыщенным раствором сульфата железа (И), приготовленным из растворенного в серной кислоте карбонильного железа. Осадок многократно отмыли кипячением с перегнанной НС1 (1:1), водой и растворили порошок золота в царской водке, приготовленной из перегнанных в кварцевой посуде кислот. Операцию осаждения и промывки повторили и отобрали пробу для эмиссионного анализа, который показал содержание золота на уровне 99,99%.

Для проведения материального баланса были объединены и взвешены остатки отобранных для анализа проб (1,39 г Аи) и золото с сожженных фильтров и электродов (0,48 г), безвозвратные потери составили 0,15 г, или 1,5% от переработанного материала. Такой высокий процент потерь объясняется небольшим количеством вовлеченного в переработку золота и затратами последнего на отлаживайте аналитических операций.

Слитки выделенного из контактов серебра растворили при нагревании в концентрированной азотной кислоте, раствор упарили, охладили и слили с выпавших кристаллов соли. Полученный осадок нитрата промыли перегнанной азотной кислотой, растворили в воде и соляной кислотой высадили металл в виде хлорида, декантированный маточный раствор использовали для отработки технологии рафинирования серебра электролизом.

Отстоявшийся в течение суток осадок хлористого серебра промыли азот 69 ной кислотой и водой, растворили в избытке водного аммиака и профильтровали. Фильтрат обработали избытком соляной кислоты до прекращения образования осадка. Последний промыли охлажденной водой и щелочной плавкой выделили металлическое серебро, которое протравили кипящей НС1, обмыли водой и переплавили с борной кислотой. Полученный слиток промыли горячей HCI (1:1), водой, растворили в горячей азотной кислоте и повторили весь цикл выделения серебра через хлорид. После плавки с флюсом и промывания соляной кислотой слиток дважды переплавлялся в тигле из пирографита с промежуточными операциями по очистке поверхности горячей соляной кислотой. После этого слиток раскатали в пластину, протравили ее поверхность горячей НС1 (1:1) и изготовили плоский катод для очистки серебра электролизом.

Металлическое серебро растворили в азотной кислоте, довели кислотность раствора до 1,3% по HNO3 и провели электролиз этого раствора с серебряным катодом. Операцию повторили, и полученный металл сплавили в тигле из пирографита в слиток массой 10,60 г. Анализ в трех независимых организациях показал, что массовая доля серебра в слитке не менее 99,99%.

Из большого количества работ по извлечению благородных металлов из полупродуктов нами для опробования был выбран способ электролиза в растворе медного купороса.

62 г металлических контактов из разъемов сплавили с бурой и отлили плоский слиток массой 58,53 г. Массовая доля золота и серебра составляет 3,25% и 3,1% соответственно. Часть слитка (52,42 г) подвергали электролизу в качестве анода в подкисленном серной кислотой растворе медного купороса, в результате чего 49,72 г материала анода растворилось. Образовавшийся шлам отделили от электролита и после дробного растворения в азотной кислоте и в царской водке выделили 1,50 г золота и 1,52 г серебра. После сжигания фильтров получили 0,11 г золота. Потери этого металла составили 0,6%; необратимые потери серебра- 1,2%. Установлено явление появления в растворе палладия (до 120 мг/л).

При электролизе медных анодов драгоценные металлы, содержащиеся в нем, концентрируются в шламе, который выпадает на дно электролизной ванны. Однако наблюдается значительный (до 50%) переход палладия в раствор электролита. Для перекрытия начала потерь палладия била выполнена данная работа.

Трудность извлечения палладия из электролитов обусловлена их сложным составом. Известны работы по сорбционно-экстракционной переработке растворов . Целью работы является получение чистых селей палладия и возвращение очищенного электролита в процесс. Для решения поставленной задачи нами использован процесс сорбции металлов на синтетическом ионообменном волокне АМПАН H/SO4. В качестве исходных растворов использовали два раствора: №1 - содержащий (г/л): палладия 0,755 и 200 серной кислоты; №2 - содержащий (г/л): палладия 0,4, меди 38,5, железа - 1,9 и 200 серной кислоты. Для подготовки сорбционной колонки взвешивали 1 грамм волокна АМПАН, помещали его в колонку диаметром 10 мм и замачивали волокно на 24 часа в воде.

Разработка технологии извлечения палладия из сернокислых растворов

Подачу раствора осуществляли снизу при помощи дозирующего насоса. В ходе экспериментов фиксировали объем пропущенного раствора. Пробы, отобранные через равные промежутки времени, атомно-адсорбционным методом анализировали на содержание палладия.

Результаты опытов показали, что палладий, сорбируемый на волокне, де-сорбируется раствором серной кислоты (200 г/л).

На основании результатов, полученных при изучении процессов сорбции -десорбции палладия на раствора №1, был проведен опыт по изучению поведения меди и железа в количествах, близких к содержанию их в электролите, при сорбции палладия на волокне. Опыты проведены по схеме, представленной на рис.4.2 (табл. 4.1-4.3), включающей в себя процесс сорбции палладия из раствора №2 на волокне, промывку палладия от меди и железа раствором 0,5М серной кислоты, десорбцию палладия раствором 200 г/л серной кислоты и промывку волокна водой (рис.4.3).

В качестве исходного сырья для плавок брались продукты обогащения полученные на обогатительном участке предприятия "СКИФ-3". Плавки осуществлялись в печи "Таммана" при температуре 1250-1450С в графито-шамотовых тиглях объемом 200 г (по меди). В таблице 5.1 представлены результаты лабораторных плавок различных концентратов и их смесей. Без осложнений расплавлялись концентраты, составы которых представлены в таблицах 3.14 и 3.16. Концентраты, состав которых представлен в таблице 3.15, требуют для расплавления температуру в интервале 1400-1450С. смеси этих материалов Л-4 и Л-8 требуют для расплавления температуру порядка 1300-1350С.

Промышленные плавки П-1, П-2, П-6, проведенные в индукционной печи с тиглем объемом 75 кг по меди, подтвердили возможность расплавления концентратов, когда на плавку подавался валовой состав обогащенных концентратов.

В процессе исследований выяснилось, что часть электронного лома расплавляется с большими потерями платины и палладия (концентраты из конденсаторов РЭЛ, табл. 3.14) . Механизм потерь был определен при добавлении на поверхность медной расплавленной ванны контактов с поверхностным напылением на них серебра и палладия (содержание палладия в контактах 8,0-8,5%). В этом случае медь с серебром выплавились, оставив на поверхности ванны палладиевую оболочку контактов. Попытка замешать палладий в ванну привела к разрушению оболочки. Часть палладия вылетела с поверхности тигля, не успев раствориться в медной ванне. Поэтому все последующие плавки проводились с покровным синтетическим шлаком (50% S1O2 + 50% соды).

Козырев, Владимир Васильевич

Область деятельности(техники), к которой относится описываемое изобретение

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.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

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;

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

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%.

Формула изобретения

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 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.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

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.

Имя изобретателя: Эрисов Александр Геннадьевич (RU), Бочкарёв Валерий Михайлович (RU), Сысоев Юрий Митрофанович (RU), Бучихин Евгений Петрович (RU)
Имя патентообладателя: Общество с ограниченной ответственностью "Компания "ОРИЯ"
Почтовый адрес для переписки: 109391, Москва, а/я 42, ООО "Компания "ОРИЯ"
Дата начала отсчета действия патента: 22.05.2012

Технология, разрабатываемая в НИИ Гиналмаззолото, ориентирована на получение в основном благородных металлов из элементов и узлов электронного лома, их содержащих. Другой особенностью технологии является широкое использование методов сепарации в жидких средах и некоторых других, характерных для обогащения руд цветных металлов.

ВНИИПвторцветмет специализируется на технологиях переработки отдельных типов лома: печатных плат, электронно-вакуумных приборов, блоков ПТК в телевизорах и др.

По плотности материал платы с большой степенью достоверности делится на две фракции: смесь металлов и неметаллов (+1,25 мм) и неметаллы (-1,25 мм). Такое разделение может быть осуществлено на грохоте. В свою очередь из фракции неметаллов при дополнительной сепарации на гравитационном сепараторе может быть выделена металлическая фракция и тем самым достигнута высокая степень концентрации получаемых материалов.

Часть (80,26%) оставшегося материала +1,25 мм может быть подвергнута повторному дроблению до крупности -1,25 мм с последующим выделением из него металлов и неметаллов.

На заводе «ТЭКОН» в Санкт-Петербурге установлен и эксплуатируется производственный комплекс извлечения драгметаллов. Используя принципы ударно-скоростного дробления исходного лома (изделия для микроволновой техники, считывающие устройства, микроэлектронные схемы, печатные схемы, Pd-катализаторы, печатные платы, отходы гальванотехники) на установках (роторно-ножевой измельчитель, высокоскоростной ударно-роторный дезинтегратор, грохот барабанный, сепаратор электростатический, сепаратор магнитный) получают избирательно дезинтегрированный материал, который далее разделяется методами магнитной и электрической сепарации на фракции, представленные неметаллами, черными металлами и цветными металлами, обогащенными платиноидами, золотом и серебром. Далее драгоценные металлы выделяются посредством аффинажа.

Этот метод предназначен для получения полиметаллического концентрата содержащего серебро, золото, платину, палладий, медь, и другие металлы, с содержанием неметаллической фракции не более 10 %. Технологический процесс позволяет обеспечить извлечение металла в зависимости от качества скрапа на 92-98% .

Отходы электро- и радиотехнического производства, в основном платы, состоят, как правило, из двух частей: элементов монтажа (микросхем), содержащих драгметаллы и не содержащей драгметаллы основы с наклеенной на нее входящей частью в виде проводников из медной фольги. Поэтому по способу, разработанному объединением «Механобр-Техноген», каждая из составляющих подвергается операции разупрочнения, в результате чего слоистый пластик теряет свои первоначальные прочностные характеристики. Разупрочнение производят в узком интервале температур 200-210ºС в течение 8-10 часов, затем сушатся. Ниже 200ºС разупрочнения не происходит, выше материал "плывет". При последующем механическом дроблении материал представляет собой смесь зерен слоистого пластика с дезинтегрированными элементами монтажа, проводящей частью и пистонами. Операция разупрочнения в водной среде предотвращает вредные выделения.

Каждый класс крупности отклассифицированного после дробления материала (-5,0+2,0; -2,0+0,5 и -0,5+0 мм) подвергают электростатической сепарации в поле коронного разряда, в результате чего образуются фракции: проводящая все металлические элементы плат и непроводящая - фракция слоистого пластика соответствующей крупности. Затем из металлической фракции получают припой и шлихи драгметаллов. Непроводящую фракцию после обработки используют либо как наполнитель и пигмент в производстве лаков, красок, эмалей, либо повторно в производстве пластмасс. Таким образом, существенными отличительными признаками являются: разупрочнение электротехнических отходов (плат) перед дроблением в водной среде при температуре 200-210ºС, и классификация по определенным фракциям, каждая из которых затем проходит обработку с дальнейшим использованием в промышленности.

Технология характеризуется высокой эффективностью: проводящая фракция содержит 98,9% металла при его извлечении 95,02%; непроводящая фракция содержит 99,3% модифицированного стеклотекстолита при его извлечении 99,85%.

Известен еще один способ извлечения благородных металлов (патент Российской Федерации RU2276196). Он включает дезинтеграцию радиоэлектронного лома, виброобработку с отделением тяжелой фракции, содержащей благородные металлы, сепарацию и выделение металлов. При этом полученный радиоэлектронный лом сортируют и отделяют металлические детали, оставшуюся часть лома подвергают виброобработке с отделением тяжелой фракции и сепарации. Тяжелую фракцию после сепарации смешивают с предварительно отделенными металлическими деталями и подвергают смесь окислительному плавлению при подаче воздушного дутья в пределах 0,15-0,25 нм3 на 1 кг смеси, после чего проводят электрорафинирование полученного сплава в сульфатном растворе меди и выделяют из образовавшегося шлама благородные металлы. Благодаря способу обеспечивается высокое извлечение благородных металлов, %: золото - 98,2; серебро - 96,9; палладий - 98,2; платина - 98,5.

Непосредственно же программы по системному сбору и утилизации отработавшего электронного и электрического оборудования в России практически отсутствуют.

В 2007 году на территории Москвы и Московской области в соответствии с распоряжением правительства Москвы "О создании городской системы сбора, переработки и утилизации отходов электроники и электротехники" собирались выбрать земельные участки для развития производственных мощностей Экоцентра МГУП "Промотходы" по сбору и промышленной переработке отходов с выделением зон утилизации лома электронной и электротехнической продукции в пределах участков планируемых под объекты санитарной очистки.

По данным на 30.10.2008 проект еще не был воплощен в жизнь, а в целях оптимизации расходов бюджета города Москвы на 2009-2010 годы и плановый период 2011-2012 годов мэр Москвы Юрий Лужков в сложных финансово-экономических условиях распорядился приостановить ранее принятые решения о строительстве и эксплуатации ряда мусороперерабатывающих предприятий и заводов в Москве.

В том числе приостановлены распоряжения:

"О порядке привлечения инвестиций для завершения строительства и эксплуатации мусороперегрузочного комплекса в промзоне Южное Бутово города Москвы";
"Об организационном обеспечении строительства и эксплуатации мусороперерабатывающего завода по адресу: Остаповский проезд, д.6 и д.6а (Юго-Восточный административный округ города Москвы)";
"О внедрении автоматизированной системы контроля оборота отходов производства и потребления в городе Москве";
"О проектировании комплексного предприятия санитарной очистки ГУП "Экотехпром" по адресу: Востряковский проезд, вл.10 (Южный административный округ города Москвы)".

Перенесены на 2011 год сроки реализации распоряжений:

Распоряжение №2553-РП "Об организации строительства производственно-складского технологического комплекса с элементами сортировки и предварительной переработки крупногабаритного мусора в промзоне "Курьяново";
Распоряжение №2693-РП "О создании комплекса по переработке отходов".

Также признано утратившим силу распоряжение «О создании городской системы сбора, переработки и утилизации отходов электроники и электротехники".

Схожая ситуация наблюдается во многих городах Российской Федерации и при этом она усугубляется во время экономического кризиса.

Сейчас в России существует закон, который регулирует обращение с отходами потребления, куда относится и отслужившая бытовая техника, за нарушение которого предусмотрен штраф: для граждан – 4-5 тыс. рублей; для должностных лиц – 30-50 тыс. рублей; для юридических лиц – 300-500 тыс. рублей. Но при этом, выбросить на помойку старый холодильник, радиоприемник или какую-либо часть автомобиля – это по-прежнему наиболее простой способ избавиться от старой техники. Тем более что оштрафовать вас могут только в том случае, если вы решите оставить хлам просто на улице, в непредназначенном для этого месте.

М.Ш. БАРКАН, канд. техн. наук, доцент, кафедра геоэкологии, [email protected]
М.И. ЧИНЕНКОВА, магистрант, кафедра геоэкологии
Санкт-Петербургский государственный горный университет

ЛИТЕРАТУРА

1. Вторичная металлургия серебра. Московский государственный институт стали и сплавов. – Москва. – 2007.
2. Гетманов В.В., Каблуков В.И. Электролитическая переработка отходов
средств вычислительной техники, содержащей драгоценные металлы // МГТУ «Экологические проблемы современности». – 2009.
3. Патент Российской Федерации RU 2014135
4. Патент Российской Федерации RU2276196
5. Комплекс оборудования для переработки и сортировки электроннoго и электротехнического скрапа и кабеля. [Электронный ресурс]
6. Утилизация оргтехники, электроники, бытовой техники. [Электронный ресурс]

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ТЕЛЯКОВ Алексей Наильевич

РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦВЕТНЫХ И БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ОТХОДОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Специальность 05.16.02 – Металлургия черных, цветных

и редких металлов

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете)

Научный руководитель –

доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ В.М.Сизяков

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор И.Н.Белоглазов

кандидат технических наук, доцент А.Ю.Баймаков

Ведущее предприятие – институт «Гипроникель»

Защита диссертации состоится 13 ноября 2007 г. в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.03 при Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт - Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. 2205.

С диссертацией можно познакомится в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

д.т.н., доцент В.Н.Бричкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Современная технология нуждается во все большем количестве благородных металлов. В настоящее время добыча последних резко сократилась и не обеспечивает потребности, поэтому требуется использовать все возможности по мобилизации ресурсов этих металлов, и, следовательно, возрастает роль вторичной металлургии благородных металлов. Кроме того, извлечение Аu, Ag, Pt и Pd, содержащихся в отходах, выгоднее, чем из руд.

Изменение хозяйственного механизма страны, включая военно-промышленный комплекс и вооруженные силы, обусловили необходимость создания в отдельных регионах страны заводов по переработке лома радиоэлектронной промышленности, содержащих драгоценные металлы. При этом обязательным является максимальное извлечение драгметаллов из бедного сырья и уменьшение массы хвостов-остатков. Немаловажным также является то, что наряду с извлечением драгметаллов можно получать дополнительно еще и цветные металлы, например, медь, никель, алюминий и другие.

Цель работы. Повышение эффективности пиро-гидрометаллургической технологии переработки лома радиоэлектронной промышленности с глубоким извлечением золота, серебра, платины, палладия и цветных металлов.

Методы исследования. Для решения поставленных задач основные экспериментальные исследования осуществляли на оригинальной лабораторной установке, включающей печь с радиально расположенными дутьевыми соплами, позволяющими обеспечивать вращение расплавленного металла воздухом без разбрызгивания и за счет этого многократно увеличить подачу дутья (в сравнении с подачей воздуха в расплавленный металл через трубы). Анализ продуктов обогащения, плавки, электролиза осуществлялся химическими методами. Для исследования использовали метод рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) и рентгенофазового анализа (РФА).

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обусловлены использованием современных и надежных методов исследования и подтверждается хорошей сходимостью теоретических и практических результатов.

Научная новизна

Теоретически рассчитана и подтверждена в результате огневых экспериментов на 75-килограммовых пробах расплава возможность окисления железа, цинка, никеля, кобальта, свинца, олова из медно-никелевых анодов, изготовленных из радиоэлектронного лома, что обеспечивает высокие технико-экономические показатели технологии возврата благородных металлов. Определены величины кажущейся энергии активации для окисления в медном сплаве свинца – 42,3 кДж/моль, олова – 63,1 кДж/моль, железа 76,2 кДж/моль, цинка – 106,4 кДж/моль, никеля – 185,8 кДж/моль.

Практическая значимость работы

Разработана технологическая линия по опробованию радиоэлектронных ломов, включающая отделения разборки, сортировки и механического обогащения с получением металлоконцентратов;

Разработана технология плавки радиоэлектронного лома в индукционной печи, совмещенная с воздействием на расплав окислительных радиально-осевых струй, обеспечивающих интенсивный массо- и теплообмен в зоне плавления металла;

Разработана и испытана в опытно-промышленном масштабе технологическая схема переработки радиоэлектронных ломов и технологических отходов предприятий, обеспечивающая индивидуальную переработку и расчет с каждым поставщиком РЭЛ.

Новизна технических решений подтверждена тремя патентами РФ: № 2211420, 2003 г.; № 2231150, 2004 г.; № 2276196, 2006 г.

Апробация работы . Материалы диссертационной работы докладывались: на Международной конференции «Металлургические технологии и оборудование». Апрель 2003 г. Санкт-Петербург; Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в металлургии, химии, обогащении и экологии». Октябрь 2004 г. Санкт-Петербург; Ежегодной научной конференции молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» 9 марта – 10 апреля 2004 г. Санкт-Петерубрг; Ежегодной научной конференции молодых ученых "Полезные ископаемые России и их освоение" 13-29 марта 2006 г. Санкт-Петербург.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 4-х печатных трудах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, 3-х приложений, выводов и списка литературы. Работа изложена на 176 страницах машинописного текста, содержит 38 таблиц, 28 рисунков. Библиография включает 117 наименований.

Во введении обоснована актуальность исследований, изложены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена обзору литературы и патентов в области технологии переработки отходов радиоэлектронной промышленности и способов переработки продуктов, содержащих драгоценные металлы. На основе анализа и обобщения литературных данных сформулированы цели и задачи исследований.

Во второй главе приведены данные по изучению количественного и вещественного состава радиоэлектронного лома.

Третья глава посвящена разработке технологии усреднения радиоэлектронного лома и получения металлоконцентратов обогащения РЭЛ.

В четвертой главе представлены данные по разработке технологии получения металлоконцентратов радиоэлектронного лома с извлечением благородных металлов.

В пятой главе описываются результаты полупромышленных испытаний по плавке металлоконцентратов радиоэлектронного лома с последующей переработкой на катодную медь и шлам благородных металлов.

В шестой главе рассмотрена возможность улучшения технико-экономических показателей процессов, разработанных и проверенных в опытно-промышленном масштабе.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Физико-химические исследования многих разновидностей радиоэлектронного лома обосновывают необходимость предварительных операций разборки и сортировки отходов с последующим механическим обогащением, что обеспечивает рациональную технологию переработки получаемых концентратов с выделением цветных и благородных металлов.

На основании изучения научной литературы и предварительных исследований были рассмотрены и опробованы следующие головные операции переработки радиоэлектронных ломов:

плавка ломов в электрической печи;
выщелачивание ломов в растворах кислот;
обжиг ломов с последующей электрической плавкой и электролизом полуфабрикатов, включающих цветные и благородные металлы;
физическое обогащение ломов с последующей электрической плавкой на аноды и переработкой анодов на катодную медь и шлам благородных металлов.

Три первые способа были отклонены по причине экологических трудностей, которые оказываются непреодолимыми при использовании рассматриваемых головных операций.

Способ физического обогащения был разработан нами и заключается в том, что поступающее сырье направляется на предварительную разборку. На этой стадии из электронно-вычислительных машин и другого электронного оборудования извлекаются узлы, содержащие драгметаллы (таблицы 1, 2). Материалы, не содержащие драгметаллы, направляют на извлечение цветных металлов. Материал, содержащий драгметаллы (платы с печатным монтажом, штепсельные разъемы, провода и др.), сортируется для удаления золотых и серебряных проводов, позолоченных штырей боковых разъемов печатных плат и других деталей с высоким содержанием драгметаллов. Эти детали могут быть переработаны отдельно.

Таблица 1

Баланс электронного оборудования на участке 1-й разборки

№ п/п	Наименование промпродукта	Количество, кг	Содержание, %
1	Пришло для переработки Стойки электронных приборов, машин, коммутационного оборудования	24000,0	100
2 3	Получено после переработки Электронный лом в виде плат, разъемов и т.п. Лом цветных и черных металлов, не содержащий благородных металлов, пластик, органическое стекло Итого:	4100,0 19900,0	17,08 82,92
2 3		24000,0	100

Таблица 2

Баланс электронного лома на участке 2-й разборки и сортировки

№ п/п	Наименование промпродукта	Количество, кг	Содержание, %
1	Получено для переработки Электронный лом в виде (разъемов и плат)	4100,0	100
2 3 4 5	Получено после отделения ручной разборки и сортировки Разъемы Радиодетали Платы без радиодеталей и фурнитуры (на впаянных ножках радиодеталей и на полуде содержатся благородные металлы) Защелки плат, штыри, направляющие плат (элементы не содержащие благородные металлы) Итого:	395,0 1080,0 2015,0 610,0	9,63 26,34 49,15 14,88
2 3 4 5		4100,0	100

Такие детали, как разъемы на термореактивной и термопластиковой основе, разъемы на платах, небольшие платы из фальгированного гетинакса или стеклопластика с отдельными радиодеталями и дорожками, конденсаторы переменной и постоянной емкости, микросхемы на пластиковой и керамической основе, резисторы, керамические и пластмассовые гнезда радиоламп, предохранителей, антенн, выключатели и переключатели, могут быть переработаны приемами обогащения.

В качестве головного агрегата для операции дробления были испытаны молотковая дробилка МД 2х5, щековая дробилка (ДЩ 100х200) и конусно-инерционная дробилка (КИД-300).

В процессе работы выяснилось, что конусная инерционная дробилка должна работать только под завалом материала, т.е. при полном заполнении приемной воронки. Для эффективной работы конусной инерционной дробилки существует верхний предел крупности перерабатываемого материала. Куски большего размера нарушают нормальную работу дробилки. Эти недостатки, главным из которых является необходимость смешивания материалов разных поставщиков, заставили отказаться от использования КИД-300 в качестве головного агрегата для измельчения.

Использование в качестве головного измельчительного агрегата молотковой дробилки в сравнении со щековой оказалось более предпочтительным вследствие ее высокой производительности при дроблении электронного лома.

Установлено, что продукты дробления включают в себя магнитную и немагнитную металлическую фракции, которые содержат основную часть золота, серебра, палладия. Для извлечения магнитной металлической части продукта измельчения был опробован магнитный сепаратор ПБСЦ 40/10. Установлено, что магнитная часть в основном состоит из никеля, кобальта, железа (таблица 3). Определена оптимальная производительность аппарата, которая составила 3 кг/мин при извлечении золота 98,2%.

Немагнитная металлическая часть измельченного продукта была выделена с использованием электростатического сепаратора ЗЭБ 32/50. Установлено, что металлическая часть состоит в основном из меди и цинка. Благородные металлы представлены серебром и палладием. Определена оптимальная производительность аппарата, которая составила 3 кг/мин при извлечении серебра 97,8%.

При сортировке радиоэлектронного лома возможно селективное выделение сухих многослойных конденсаторов, которые характеризуются повышенным содержанием платины - 0,8% и палладия - 2,8% (таблица 3).

Таблица 3

Состав концентратов, получаемых при сортировке и переработке радиоэлектронного лома

N п/п	Содержание, %
N п/п	Cu	Ni	Co	Zn	Fe	Ag	Au	Pd	Pt	Прочие	Сумма
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Серебряно-палладиевые концентраты
1	64,7	0,02	сл.	21,4	0,1	2,4	сл.	0,3	0,006	11,8	100,0
Золотосодержащие концентраты
2	77,3	0,7	0,03	4,5	0,7	0,3	1,3	0,5	0,01	19,16	100,0
Магнитные концентраты
3	сл.	21,8	21,5	0,02	36,3	сл.	0,6	0,05	0,01	19,72	100,0
Концентраты из конденсаторов
4	0,2	0,59	0,008	0,05	1,0	0,2	нет	2,8	0,8	MgO-14,9 CaO-25,6 Sn-2,3 Pb-2,5 R2O3-49,5	100,0