СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЛАТИНЫ ИЗ ОТХОДОВ ЭЛЕКТРОННОГО ЛОМА
METHOD FOR EXTRACTING PLATINUM FROM ELECTRONIC SCRAP WASTES

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при извлечении платины из отходов электронного лома.
Известен способ извлечения драгоценных металлов, основанный на переработке лома изделий электронной техники, преимущественно микроэлектронных схем, содержащих золото, серебро и металлы платиновой группы [Патент RU №2180011, МПК C22B 11/02, C22B 7/00, опубл. 27.02.2002 г.].
Способ заключается в том, что сырье в виде электронного лома, измельчают, проводят магнитную сепарацию измельченного материала, выделяют из немагнитной фракции ее металлической части в качестве концентрата благородных металлов с последующим использованием магнитной фракции в качестве реагента металлургического производства:
- концентрирование благородных металлов из продуктов магнитной сепарации с использованием плавки;
- плавление немагнитной фракции в смеси со шлаком производства благородных металлов с отделением из ее продуктов тяжелого сплава, являющимся концентратором металлов;
- перед использованием в качестве реагента магнитную фракцию сплавляют с кремнием, а затем кремнийсодержащий сплав применяют в качестве коллектора металлов платиновой группы.
Недостатками данного способа являются: многостадийность процесса, необходимость магнитной сепарации (наличие никеля в магнитной фракции позволяет использовать ее в качестве реагента для приготовления тройного железоникелькремниевого коллектора, который используется для концентрирования и активации металлов платиновой группы в процессе плавки промпродуктов производства благородных металлов), необходимость использования специального оборудования и, вследствие этого, высокие энергозатраты.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, основанный на извлечении драгоценного металла в коллектор, в качестве которого используют металлический висмут [Патент RU №2398900, МПК C22B 11/02, C22B 5/04, опубл. 18.02.2009 г.]. Способ включает измельчение отходов, их загрузку в печь с коллектором и плавку. Порошок коллектора смешивают с порошком отходов электронного отходов электронного сырья в соотношении 2:1 по массе. После загрузки смеси повышают температуру в печи до 850-1000°C при продувке инертным газом и подают воздух с одновременным прекращением подачи инертного газа для окисления металлического висмута и отделения королька, содержащего благородный металл, направляемый на аффинаж.
Недостатками данного способа являются: необходимость иметь специальную аппаратуру, позволяющую вести плавку в инертной атмосфере до 1000°C; повышение температуры без предварительной выдержки приводит к значительным потерям платины (в ряде случаев до 50%).
Техническим результатом изобретения является существенное упрощение способа извлечения драгоценных металлов, в частности платины из электронного лома и следующее за этим снижение затрат на его осуществление.
Технический результат достигается тем, что в способе извлечения платины из отходов электронного лома, включающем измельчение лома и плавку в печи с использованием расплавленного коллектора, новым является то, что в качестве коллектора используют металлический висмут с добавкой 0,5-1,0 мас.% индия, который смешивают с отходами электронного лома в соотношении (2,0-2,5):1 по массе при температуре 800°C, выдерживают 30-45 минут, а затем повышают температуру в печи до 900-1000°C и окисляют полученный расплав сплава висмут-платина продувкой воздухом с переходом висмута в оксид, а платины - в обогащенный платиной королек.
Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данных и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
2
3
Способ осуществляют следующим образом. Для работы на воздухе, без защитной атмосферы готовят сплав-коллектор, который представляет собой металлический висмут с добавкой 0,5-1,0 мас.% In. Такой сплав не окисляется на воздухе при температурах до 800°C в течение длительного времени. Меньшее содержание индия не выполняет своей функции (пассивации поверхности жидкого висмута), а большее -увеличивает, вследствие высокой цены индия, стоимость процесса. В расплавленный коллектор при 800°C (при меньшей температуре процесс перехода платины в жидкий коллектор идет медленно, а при большей температуре - происходит достаточно сильное окисление расплава Bi+1,0 мас.% In) опускают электронный лом, содержащий платину. Выдерживают в этом расплаве 30-45 мин. Время определяется формой нахождения платины в исходном сырье (открытое, например, в виде контактов, или в виде припоя). В таком расплаве при температуре 800°C растворяется до ~60 мас.% Pt по отношению к исходной массе висмута [Самсонов Г.В., Абдусалямова М.Н., Черногоренко В.Б. Висмутиды. Киев: Наукова думка, 1977. 184 с.]. Количество коллектора (Bi+1 мас.% In) должно в 2,0-2,5 раза превышать предполагаемое количество извлекаемой платины (увеличивает скорость его извлечения и часть его теряется при взаимодействии с кислородом воздуха). После того, как произойдет насыщение коллектора платиной (при температуре 800°C до 60 мас.%) температуру повышают до 900-1000°C и окисляют полученный сплав, продувая через него воздух (индий при окислении блокирует поверхность от дальнейшего окисления и этот процесс идет медленно). При этом висмут переходит в оксид (BiO) и остается королек, обогащенный платиной, который после охлаждения передается на аффинаж.
Твердый оксид висмута восстанавливают до металла газами-восстановителями или углеродом отделяют от твердых остатков (которые состоят, как правило, из трудновосстановимых оксидов) путем отстаивания, фильтрации или другого способа и возвращают в голову процесса для повторного применения.
ПРИМЕР
Предложенный способ испытан и проверен в лабораторных условиях.
В 5 г расплавленного металлического висмута с добавлением 0,5-1,0 мас.% индия опускают электронный лом в виде порошка. После выдержки в течение 30-45 мин при 800°C платина переходит в расплав в количестве 99,2-99,5 мас.%. Затем поднимают температуру до 900-1000°C и продувают полученный расплав воздухом 45-60 мин. Проведенный рентгенофазовый анализ показал, что после охлаждения в образующемся оксиде содержится только оксид висмута, а фазы на основе платины отсутствуют. С использованием атомно-абсорбционного спектрофотометра найдено, что в продуктах окисления содержится ≤0,004 мас.% патины. После охлаждения королек, обогащенный платиной, передается на аффинаж.
Таким образом, висмут с добавкой 0,5-1,0 мас.% индия является эффективным коллектором для платины, что существенно упрощает способ извлечения платины из электронного лома и снижает затраты на его осуществление.