Как извлечь драгметаллы печатных плат и радиодеталей?

Как извлечь драгметаллы печатных плат и радиодеталей?

Отходы электрического (электронного) оборудования это своего рода «Клондайк», где скрыты драгметаллы печатных плат, радиодеталей, электрических компонентов и т.п. Как извлечь драгметаллы из этих отходов? Несмотря на организованный в какой-то степени сбор утилизируемых материалов, огромное количество электроники попросту выбрасывается на мусорные свалки или уничтожается без предварительной обработки. Между тем существует технология, позволяющая извлечь драгоценные металлы практически любого электрического (электронного) оборудования.

Источники драгметаллов печатных плат и радиодеталей

Богатыми источниками отходов, где содержатся драгметаллы, которые допустимо извлечь, выступают:

  • мобильные телефоны (более 20%),
  • компьютеры (более 18%),
  • стереосистемы (более 11%),
  • телевизоры (более 7%).

Расположение и объёмы потенциально извлекаемых драгметаллов в составе электронных компонентов варьируется в зависимости от конструкции, применения, типа функционала. Электронные печатные платы обычно содержат базовые слои армированных полимеров — эпоксидные смолы, армированные стекловолокном и химически стабильные полимеры (политетрафторэтилен).

Здесь медь осаждается между слоями и вытравливается на поверхности полимера, тогда как просверленные в плате отверстия обрабатываются медью и палладием для организации послойных соединений. Разные драгметаллы, доступные под извлечение, включая:

  • Pb (свинец),
  • Sn (олово),
  • Ni (никель),
  • Au (золото),
  • Ag (серебро),
  • Pd (палладий),

наносятся на медные слои для создания покрытия под пайку. Металлосодержащие компоненты прикрепляются к печатной плате посредством оловянного и серебряного припоя. Электронные компоненты, устанавливаемые на печатных платах, содержат более широкий набор драгметаллов, которые можно извлечь.

Как извлечь драгметаллы радиодеталей и печатных плат?

Как извлечь драгоценные металлы, например, золото и платину, а также неблагородные металлы:

  • медь,
  • железо,
  • свинец,
  • никель,
  • олово,
  • цинк?

Специалисты уверяют — извлечь драгметаллы вполне реально электрохимическим способом. Правда, учитывая используемые здесь химические вещества и принцип действия реакционной установки, непосредственно процесс извлечения является прерогативой промышленного производства.

В домашних условиях прибегать к такой методике извлечения крайне опасно и недопустимо!

Рассмотрим ниже вариант так называемого электрохимического реактора, посредством которого на промышленном уровне допустимо организовать переработку отходов, то есть извлечь драгметаллы.

Относительно недавно разработана технология экстракции растворителем, которая применяется при первичной переработке руды. На небольших аффинажных заводах, перерабатывающих лом ювелирной, стоматологической продукции и других подобных изделий, применяются также другие способы.

В частности, имеет место процесс, который включает растворение лома золота в кислоте «царская водка». Затем проводится выборочное осаждение чистого золота химическим восстановителем, например сульфатом железа или гидросульфатом натрия. Такой подход позволяет извлечь драгметалл золото чистотой до 99,99%.

Особенности двумерного электрохимического реактора

В идеале реактор промышленного применения проектируется таким образом, чтобы растворённый металл в составе сточных вод снижался до целевой концентрации, позволяющей сброс в канализацию непрерывно. Для этого на гальванических операциях используется ячейка типа «Chemelec».

Электролитическая ячейка типа «Chemelec» имеет электроды — аноды и катоды, изготовленные из просечно-вытяжного листа или простых металлических пластин. Ячейка заполнена инертными частицами, которые всплывают при попадании раствора электролита снизу. Этим вызывается эффект турбулентности с повышенным массовым транспортом.

Как извлечь драгметаллы печатных плат и радиодеталей + ячейка chemelec
Неразделённая ячейка «Chemelec»: 1 – сетчатые пластинчатые электроды; 2 – уровень электролита; 3 – псевдоожиженный слой; 4 — разделитель

Простым и недорогим считается реактор на двумерных электродах. Двумерными электродами выступают пластины и цилиндры. Для конфигурации реактора характерны моменты:

  • простая настройка,
  • относительно низкие производственные затраты,
  • возможность непрерывной работы,
  • простое обслуживание.

Как правило, стационарные электроды в виде параллельных пластин используются в проточных реакторах, где поток раствора электролита перпендикулярен направлению течения тока. Тем самым минимизируются омические потери внутри реактора.

Удельная площадь поверхности пластин значительно меньше, чем у трёхмерных электродов. Однако скорость массопереноса здесь увеличена за счет использования различных стимуляторов турбулентности:

  • инертные частицы,
  • распределители электролита,
  • регулировка скорости прокачки раствора.

Турбулентность массы электролита допустимо повысить с помощью инертных псевдо-ожиженных частиц. Тем самым улучшается массоперенос, изменяется фактор электроосаждения на пластинчатых (сетчатых) электродах.

Как извлечь драгметаллы печатных плат и радиодеталей + ротационный электрод
Вращающийся цилиндрический электрод – скребковое устройство, позволяющее обеспечить непрерывность процесса двумерного реактора: 1 – скребок; 2 – мембрана; 3 – анод; 4 – осадок металла

По причинам малой удельной поверхности пластинчатые электроды не дают качественно извлечь драгметаллы печатных плат с низким содержанием металлов — золота и палладия. Здесь недостаёт скорости массопереноса до величины истощения концентрации реагента ниже 1 моль/м-3. Невозможен также непрерывный сбор отложений (без дополнений как на картинке). Поэтому этот вариант в основном применяются для сбора меди и олова.

Электрохимический реактор с трёхмерными электродами

Реактор с трёхмерной структурой электрода необходим для истощения продуктов выщелачивания электронных печатных плат с концентрацией ионов металлов меньше 1 моль/м-3 и до аналитически неопределяемых пределов. Катод большой площади поверхности допустимо получить различными способами. Среди примеров:

  1. Электрод высокой пористости (углеродный войлок).
  2. Электрод с изливающимся слоем.
  3. Электрод с псевдоожиженным слоем частиц.

Преимущества пористых электродов очевидны. Тут высокая удельная поверхность позволяет работать при низких плотностях тока на границе электрод-электролит, но при относительно высоких токах на единицу объёма реактора. Удельная поверхность углеродного войлока достигает 22100-22700 м2 при пористости 0,98 и относительно низком удельном электрическом сопротивлении (2,7×10–3м).

Эти свойства явно желательны для электрохимического извлечения драгметаллов с пределами < 1 моля/м-3 при сбросе в канализацию. Эксперименты показали эффективность углеродного войлока для извлечения широкого спектра тяжелых драгметаллов из разбавленных растворов.

Как извлечь драгметаллы печатных плат и радиодеталей + трёхмерный электрод
Схема электрохимического реактора на базе графитового войлока, позволяющая извлечь драгметаллы: 1- вход кислоты H2SO4; 2 – вход раствора для выщелачивания; 3 – мембрана типа NAFION; 4 – анод на основе Ti/Ta2O5/IrO2; 5 – выход кислоты H2SO4; 6 – выход раствора выщелачивания; 7 – электрод сравнения; 8 – углеродный (графитовый) войлок; 9 – катодный фидер; А — анолит; К — католит

Мембранный разделённый реактор с графитовым войлочным электродом реально использовать для удаления меди из разбавленного раствора цианида путём прямого выделения электрически.

Эксперименты показали: из раствора 1 — 2 г/дм-3 меди удаётся извлечь 40 % чистой меди при выходе по току 50 — 80 %. Извлечение серебра из разбавленных водных растворов хлорида серебра в проточном реакторе с катодом из графитового войлока также проходит успешно. Наконец, золото, платина и другой ценный металл извлекается этим реактором.


При помощи информации: VetriLabs