Реактор на извлечение драгметаллов радиодеталей

Реактор на извлечение драгметаллов радиодеталей

Отходы электронной техники разного назначения – это, как правило, печатные платы, на которых присутствуют различные радиодетали. По мере выхода электронных плат из строя без возможности ремонта (а нередко и просто без попыток ремонта) таковые отправляются в утиль. Между тем, на свалку или в утиль, по сути, отправляют драгоценные металлы. Существует ли способ на извлечение драгметаллов радиодеталей, включая серебро, золото, платину и ещё целый ряд менее ценных металлов? Практика показывает — существует.

Электрохимический реактор под извлечение драгметаллов

Картинка ниже показывает конструкцию реактора габаритных размеров (в*ш*т) 340*120*100 мм под извлечение драгметаллов радиодеталей. Аппарат наделён сетчатым катодом, окружённым псевдоожиженной областью инертных частиц. Катод фактически представляет титановую сетку, площадь поверхности которой составляет 0,0135 м2.

Реактор под извлечение драгметаллов радиодеталей имеет сетчатый электрод, погруженный в область (250 см3) инертных частиц (стеклянных шариков) диаметром 590-840 мкм. Инертные частицы псевдоожижаются при соответствующем расходе электролита для улучшения массопереноса реагенты.

На входе католитной камеры (нижняя часть реактора) установлен распределитель для обеспечения равномерного распределения скорости потока рабочей жидкости. Потенциал катода контролируется с помощью капиллярного зонда Луггина.

Конструкция зонда дополнена насыщенным каломельным электродом сравнения, имеющим потенциал +0,245 вольта. Анод, используемый для получения кислорода из анолита 1 кмоль м-3 H2SO4, представлен сетчатой конструкцией на основе веществ Ti/Ta2O5-IrO2.

Реактор извлечение драгметаллов из радиодеталей + экспериментальный
Электрохимический реактор на извлечение драгметаллов из радиодеталей: 1 – сетчатый анод; 2 – мембрана; 3 – сетчатый катод; 4 – пример конструкции электродов

Приложенный потенциал катода реактора с псевдоожиженным слоем контролируется по отношению к насыщенному каломельному электроду с помощью управляемого компьютером потенциометра. Одновременно измеряется ток. Анолит и католит разделены ион-проницаемой мембраной.

Обе области работают на извлечение драгметаллов радиодеталей в режиме периодической рециркуляции с резервуарами. Объём каждого анодного и катодного отсеков реактора составляет 0,5 дм3. Общий объём рабочих жидкостей — анолита и католита, циркулирующих в каждой системе, достигает 2 дм3.

Точка отбора проб расположена сразу после резервуара с католитом. Здесь, через фиксированные промежутки времени отбираются пробы католита. Скорость потока выщелачивающих растворов измеряется расходомером. Реактор предусматривает регистрацию данных устройством сбора.

Извлечение драгметаллов радиодеталей экспериментальная установка

Схема экспериментальной установки показана на картинке ниже. Экспериментальное извлечение драгметаллов из радиодеталей проводилось так: образцы разбавлялись в матрице 4 кмоль м-3 HCl перед анализом концентрации металлов с использованием анализатора индуктивно-связанной плазмы (оптический эмиссионный спектрометр).

Морфология металлических отложений на титановой сетке, полученной при различных потенциалах, с псевдоожиженными инертными частицами и без таковых, изучалась посредством сканирующего электронного микроскопа. Также исследовалось влияние приложенного потенциала катода питателя и расхода электролита на характеристики реактора с псевдоожиженным слоем.

Реактор извлечение драгметаллов из радиодеталей + схема устройства
Принципиальная схема на реактор электрохимический экспериментальный: 1 – сеточный анод (Ti/Ta2O5-IrO2); 2 – титановый катод сетчатый; 3 – сравнивающий электрод (зонд Луггина); 4 – ион-проницаемая мембрана; 5 — псевдоожиженный слой стеклянных шариков; 6, 7 – расходомер; А – анолит; К — католит

Как выяснилось, при низкой концентрации ионов драгметаллов в отходах электроники, таких как:

трёхмерный катод с большой площадью поверхности на единицу объёма и высокими коэффициентами массопереноса является лучшим вариантом для извлечения металла. Реактор с катодом с циркулирующим слоем частиц допустимо использовать для извлечения драгоценных металлов из растворов хлоридов путём электроосаждения.

Однако из-за трёхмерной природы электрода и падения потенциала в направлении протекания тока для катода глубиной 0,01 м необходимо поддерживать концентрацию ионов металла ниже 10 моль м-3.

Концентрации золота в растворах выщелачивания из отходов радиодеталей, как правило, ниже 1 моль м-3. Поэтому рассмотренный реактор является оптимальным для осаждения золота по причинам:

  • высокой удельной поверхности,
  • высокой скорости массопереноса,
  • улучшенной морфологии отложений для таких процессов.

Конструкция ячейки электролитического реактора извлечения

Картинка ниже демонстрирует сборку компонентов отдельной ячейки. Каждый компонент заключён в раму из плексигласа (240*145*50 мм). Компоненты разделены резиновой (каучуковой) прокладкой толщиной 2 мм с целью предотвращения короткого замыкания из-за контактов между катодом, мембраной и анодом.

Вместе с тем, прокладки обеспечивают свободный проход электролиту, следовательно, ионному току. Электролит протекает снизу вверх по реактору при равномерном распределении потока.

Реактор извлечение драгметаллов из радиодеталей + сборка ячейки
Сборка ячейки: 1, 5, 9 — рамка плексиглаз; 2, 4, 6, 8, 10 — резиновые прокладки; 3 — сетчатый анод; 7 — мембрана; 11 — катодный фидер; 12 — смотровое окно; 13 — электрод сравнения; А — анолит; К — католит

Все компоненты ячейки сжимается двумя пластинами из нержавеющей стали с каждой стороны рамы. Тем самым обеспечивается хороший электрический контакт между катодом Ti-фидера и электродами из графитовых частиц.

Анод представляет конструктивно сетку на основе Ti/Ta2O5-IrO2. Катод (40 см3) состоит из твёрдых графитовых частиц среднего диаметра 0,5-1,0 мм, имеет общую площадь поверхности 0,2 м2. Частицы перемещаются вверх по трубке под действием силы со стороны потока электролита, и вниз по правой стороне под действием силы тяжести. Движение частиц приводит к образованию двух областей:

  1. Разреженной восходящей движущейся.
  2. Плотной нисходящей движущейся.

Чтобы обеспечить перенос заряда, частицы графита находятся в прямом или косвенном контакте с титановым питающим электродом.

Заключение на извлечение драгметаллов радиодеталей

Представленная экспериментальная конструкция на реактор электрохимический для извлечения из отходов электроники драгметаллов радиодеталей, по сути, является опасной производственной установкой. Здесь применяются для работы опасные химические вещества, а также электрическое напряжение. Соответственно, информация тут дана исключительно для научного ознакомления с принципом работы подобных устройств.

Запрещается использовать систему в домашних условиях и без соответствующих профессиональных навыков!


При помощи информации: IonPower