Atıl durumdaki bilgisayar anakartlarında bulunan metal ve değerli metallerin çok aşamalı hidrometalurjik yöntem kullanılarak geri kazanılması
Recovery of metal and precious metals in waste computer motherboards using multi-stage hydrometallurgical method
Yazar: SERDAR ARAL
Danışman: PROF. DR. AYŞE VİLDAN BEŞE
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Amaç: Bu çalışmada, atıl duruma geçmiş masaüstü bilgisayar ana kartlarının baskılı devrelerinden metal ve değerli metallerin hidrometalurjik yöntemler kullanılarak kazanılması hedeflenmektedir.
Yöntem: Dört aşamadan oluşan bu çalışmanın birinci aşamasında, baskılı devrelerde bulunan metallerin (Cu, Fe ve Zn) H2SO4 ve H2O2 varlığında basınçlı ortamda çözündürülmesinin optimum koşulları araştırılmıştır.  İkinci aşamada, basınçlı liç işleminden kalan katıdan altın ve gümüşün asidik ortamda tiyoüre ve ultrases varlığında çözündürülmesi gerçekleştirilmiştir.  Üçüncü aşamada, birinci aşamanın optimum koşullarında elde edilen liç çözeltisinden sıvı-sıvı ekstraksiyonu yöntemi kullanılarak, bakır ve çinkonun ayrılması gerçekleştirilmiştir. Dördüncü aşamada, ekstraksiyon deneylerinden elde edilen çözeltilerden metelik bakır ve çinko, hidrotermal ve çöktürme yöntemleri kullanılarak kazanılmıştır. Metal ve değerli metallerin çözündürülmesinin optimizasyonu için Taguchi yöntemi kullanılmıştır.
Bulgular: Basınçlı liç deneylerinin optimum şartlarda (130°C, 20 bar, 2M H2SO4, %35 H2O2, 1/40 g/L K/S ve 60 dk) bakır, demir ve çinkonun çözünme değerleri sırasıyla %99,62, 94,79 ve %98,76 olarak bulunmuştur. Altın ve gümüşün optimum koşullarda (ultrases gücü %60, tiyoüre konsantrasyonun 60 g/L, asit konsantrasyonun 20 g/L ve sıcaklık 20°C) kazanım miktarları %82,68 ve %99,14 olarak belirlenmiştir. Basınçlı liç deneyinin optimum koşullarında elde edilen liç çözeltisinden bakırın LIX 84-I ve LIX 984 ile ekstraksiyon verimleri sırasıyla %93,79 ve %97,76, sıyırma verimleri %94,03 ve %90,64 olarak belirlenmiştir. Çinkonun LIX 984 ile ekstraksiyon verimi %89,17, sıyırma verimi %90,15 olarak bulunmuştur. Sıyırma çözeltilerinden elde edilen metalik bakır ve çinkonun karakterizasyonu XRD analizleri ile belirlenmiştir.
Sonuç: Yapılan çalışma ile metal içeriklerinden dolayı tehlikeli atık sınıfında değerlendirilen baskılı devrelerdeki metallerin tamamına yakını kazanılarak, atık kısmı çevresel açıdan zararsız kabul edilecek duruma getirilmiştir.

Abstract:
Purpose: In this study, it was aimed to recover metal and precious metals from the printed circuits of waste desktop computer motherboards by using hydrometallurgical methods.
Method: In the first stage of this study, which consists of four stages, it was investigated that the optimum conditions for dissolving of metals (Cu, Fe, and Zn) which are located in the printed circuits in the presence of H2SO4 and H2O2 by solution in the pressurized environment. In the second stage, gold and silver which are from the solid remaining of the leaching process were carried out with the dissolution in the environment of acidic thiourea and ultrasound. In the third stage, copper and zinc were separated from the leach solution obtained under the optimum conditions of the first stage by using the liquid-liquid extraction method. In the fourth stage, metallic copper and zinc were recovered from the solutions, which were obtained from the extraction experiments by using hydrothermal and precipitation methods. The Taguchi method was used to optimize the dissolving of metals and precious metals.
Findings: The dissolution values of copper, iron and zinc were found to be 99.62%, 94.79%, and 98.76%, respectively, under the optimum conditions of the pressure leach experiments (130°C, 20 bar, 2M H2SO4, 35% H2O2, 1/40 g/L K/S and 60 min). At optimum conditions of the dissolution of gold and silver (60% ultrasound power, 60 g/L thiourea concentration, 20 g/L acid concentration, and 20°C temperature), the gain amounts were determined as 82.68% and 99.14%, respectively. Extraction efficiencies of copper with LIX 84-I and LIX 984 were determined as 93.79% and 97.76%, stripping efficiencies of 94.03% and 90.64%, respectively, from the leach solution obtained under the optimum conditions of the pressure leaching experiment. The extraction efficiency of zinc with LIX 984 was found 89.17% and stripping efficiency was found 90.15%. The characterization of metallic copper and zinc obtained from stripping solutions was determined by XRD analysis. 
Results: In that performance, almost all of the metals in the printed circuits, which are classified as hazardous waste due to their metal content, were recovered and the waste part has been brought to a state that can be considered environmentally harmless.