Elektronik atıklardan metallerin geri kazanımı için yeni hidrometalurjik yöntemlerin araştırılması
Investigation of new hydrometallurgical processes for recovery of metals from electronic waste
Yazar: BOULAMA OMAR YACINE LAWAN IBRAHIM
Danışman: PROF. DR. HACI DEVECİ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Bakır = Copper ; Elektrokimyasal yöntem = Electrochemical method ; Elektronik aletler = Electronic equipments ; Elektronik atıklar = Electronic wastes ; Liçing = Leaching ; Pirit = Pyrite ; Yeniden kazanma = Recycling

Özet:
E-atık, önemli miktarda değerli ve temel metalleri içeren ve dünyada en hızlı büyüyen bir atık türüdür. Bu tez kapsamında, e-atıklardan (atık televizyon (ATVDK) ve bilgisayar (ABilDK) baskılı devre kartları) metallerin pirit konsantresi (PK) ile galvanik liçi, çalkalamalı flask ve karıştırmalı reaktör testleri ile araştırılmıştır. E-atıkların galvanik liç işlemini etkileyen parametreler (liç yöntemi, PK dozajı, asit tipi konsantrasyonu, e-atık/PK tane boyutu, sıcaklık, oksitleyici türü ve konsantrasyonu, katı oranı, aktif karbon ve klorür ilavesi vd.) istatistiksel veya geleneksel deney tasarım yöntemleri kullanılarak irdelenmiştir. Çalkalamalı liç yöntemi ile karşılaştırıldığında karıştırmalı reaktör liçinde daha hızlı ve yüksek liç verimlerine ulaşılmıştır. PK dozajı, e-atıkların galvanik liç işlemini etkileyen en önemli parametre olarak belirlenmiş olup dozaj arttıkça bakırın galvanik liç hızı ve verimi artmıştır. Benzer şekilde, sıcaklık (20-80 °C aralığında) liç hızı ve verimini olumlu yönde etlileyen bir diğer önemli parametre olarak bulunmuştur. Yüksek sıcaklıkta (80 °C) gerçekleştirilen galvanik liç testlerinde (mekanik karıştırma, 120 dk), PK dozajına (PK:E-atık oranı= 0-14:1) bağlı olarak ATVDK ve ABilDK'den %14-23 (PK yokluğunda) ve %85-90 bakır verimleri elde edilmiştir. Sülfat ortamında, ATVDK ve ABilDK bakırın galvanik liçinde sırasıyla klorür (5-10 g/L) ve AK (3,3-10 g/L) ilavesinde %23-30 arttığı gözlenmiştir. Asit derişiminin galvanik liç işlemine önemli bir etkisi kaydedilmemiştir. Bakırın yanı sıra galvanik liç işleminde diğer metallerin (Fe, Co, Ni, Zn, Ag, Au, Pd vd) davranışı da araştırılmıştır. Etkinliğinde azalma eğilimine karşın PK'nin galvanik liç işleminde yeniden (3 kez) kullanılabileceği görülmüştür. Elektrokimyasal testler (CV, LP ve Tafel) ile bakır ve piritin galvanik davranışları irdelenmiş, pirit varlığında bakırın galvanik liçinin (akım yoğunluğu) 2-10 kat arttığı gösterilmiştir. Bu çalışma kapsamında elde edilen sonuçlar, flotasyon atıkları/konsantreleri gibi piritik malzemeler ile e-atıklardan özellikle bakırın galvanik liçinin etkin bir alternatif yöntem olduğu gösterilmiştir.

Abstract:
E-waste is a major source of base and precious metals, and it is the world's fastest-growing type of waste. Galvanic leaching of metals from e-waste (waste television (ATVDK) and computer (ABilDK) circuit boards) with a pyrite concentrate (PyC) was investigated using shaking flask and stirred reactor tests in this thesis. The parameters affecting galvanic leaching of e-waste (leaching method, PyC dosage, acid type concentration, e-waste/PyC particle size, temperature, oxidizer type and concentration, solids ratio, the addition of activated carbon, and chloride, etc.) were studied using statistical or conventional experimental design methods. Stirred reactor leaching has achieved faster and higher leaching efficiencies than shaking flask leaching. The most important parameter affecting galvanic leaching of e-waste was discovered to be PyC dosage, and as the dose increased, so did the galvanic leaching rate and copper efficiency. Similarly, temperature (20-80 °C range) was found to be an important parameter that positively affected the leaching rate and yield. Galvanic leaching tests at high temperature (80 °C) (mechanical mixing, 120 min) yielded 14-23 % (in the absence of PyC) and 85-90 % copper yields depending on the PyC: E-waste dosage (ratio: 0-14:1). Galvanic leaching of WTVBs and WPCBs in sulfate media was found to increase by 23-30% in copper with the addition of chloride (5-10 g/L) and AC (3.3-10 g/L), respectively. There was no discernible effect of acid concentration on galvanic leaching. In addition to copper, the behavior of other metals in galvanic leaching was investigated (Fe, Co, Ni, Zn, Ag, Au, Pd, and so on). Despite its tendency to lose effectiveness, PyC can be reusable (3 times) in galvanic leaching. The galvanic behavior of copper and pyrite was investigated using electrochemical tests (CV, LP, and Tafel), and it was discovered that the galvanic leaching (current density) of copper increased 2-10 times in the presence of pyrite. The findings of this study indicate that galvanic leaching of pyrite materials such as flotation wastes/concentrates and e-waste, particularly copper, is an effective alternative method.