СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ЭЛЕКТРОННОЙ И ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
PROCESSING METHOD OF WASTE OF ELECTRONIC AND ELECTRICAL INDUSTRY

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения драгоценных металлов из отходов электронной и электротехнической промышленности (электронного лома), преимущественно из электронных плат современной микроэлектроники.
Современные способы переработки лома радиоэлектронной и электронной техники базируются на механическом обогащении сырья, включающего операцию ручной разборки, если материалы по своим особенностям и составу не могут быть переведены в гомогенное состояние. После измельчения проводится разделение компонентов лома методами магнитной и электростатической сепарации с последующим гидрометаллургическим или пирометаллургическим извлечением полезных компонентов.
Недостатки метода связаны с невозможностью выделения таким образом бескорпусных элементов с печатных плат современных компьютеров, содержащих основную массу драгоценных металлов. В связи с миниатюризацией изделий и минимизации содержания в них драгоценных металлов, их количество равномерно распределяется по всей массе сырья после измельчения, что делает дальнейшую переработку неэффективной - низкие степени извлечения на стадии гидро- пирометаллургической переработки.
Известен гидрометаллургический способ выщелачивания драгоценных металлов из лома электронных приборов азотной кислотой. По этому способу лом выщелачивают 30-60%-ной азотной кислотой при перемешивании продолжительностью, достаточной для достижения в растворе концентрации меди, равной 150 г/л. После этого от полученной пульпы отделяют частицы пластмассы, пульпу обрабатывают серной кислотой, доводя ее концентрацию до 40%, отгоняют окислы азота, поглощая и обезвреживая их в специальной колонне. При этом кристаллизуются сульфаты меди, осаждают золото и оловянную кислоту. Затем, из полученной пульпы отделяют раствор и из него выделяют серебро и платиноиды путем цементации их медью, а промытый осадок подвергают плавке, в результате которой получают корольки золота (ГДР, патент №253948 от 01.10.86. VEB Bergbau und Huffen Kombinat "Albert Funk"). Недостатками этого способа являются:
чрезмерно большая масса измельченного лома, подвергаемая азотнокислой обработке из-за двух-трехкратного ее увеличения за счет доизмельчения пластмассовой подложки, на которой крепятся электронные детали, поскольку ручное их отделение требует больших трудовых затрат;
очень высокий расход химикатов, связанный с необходимостью обработки кислотами увеличенной массы измельченного лома и растворения всех балластных металлов;
низкое содержание золота и серебра при высоких содержаниях сопутствующих примесей в осадках, подвергаемых аффинажной очистке;
выделение в воздух токсинов и заражение ими воздуха из-за выделения токсинов при химической деструкции пластмассы крепкими растворами кислоты при повышенных температурах.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ извлечения золота и серебра из отходов электронной и электротехнической промышленности азотной кислотой с отделением электронных деталей. Поэтому способу лом обрабатывают 30%-ной азотной кислотой при 50-70°С до отделения «навесных» деталей электронных схем, которые затем измельчаются и обрабатываются растворами азотной кислоты, доукрепленными после обработки исходного материала до исходной концентрации и ведут обработку при температуре 90°С в течение двух часов, а затем при температуре кипения раствора до полной денитрации его с получением раствора, содержащего благородные металлы (Патент РФ №2066698, кл С22В 7/00, С22В 11/00, опубликовано -1996 г.).
Недостатками этого способа являются: высокий расход реагентов на растворение балластных металлов; безвозвратные потери золота вместе с оловом и свинцом; большие энергетические затраты на операции упаривания и денитрации; безвозвратные потери палладии, платины;
на первой стадии процесса образуются чрезвычайно плохо фильтруемые осадки метаоловянной кислоты, содержащие золото. Осветление продукционного раствора для последующего использования в технологической схеме выделения драгоценных металлов требует очень больших затрат времени, что делает невозможным реализацию процесса в технологической практике.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в устранении вышеуказанных недостатков.
Указанные недостатки устраняются тем, что с целью отделения навесных и бескорпусных деталей электронных схем печатных плат от пластмассовых «несущих» пластин проводят растворение оловянного припоя 5-20%-ным раствором метансульфоновой кислоты с добавками окислителя при температуре 70-90°С в течение двух часов, причем ввод окислителя на стадии растворения припоя метансульфоновой кислотой проводят порционно до достижения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) среды на уровне не более 250 мВ, затем удаляют пластмассу («несущие» пластины), промывают и передают ее на дальнейшую утилизацию, отделяют на сетке навесные и бескорпусные детали, микросхемы, отмывают их от раствора метансульфоновой кислоты, сушат, измельчают до крупности - 0,5 мм, разделяют на магнитном сепараторе на две фракции - магнитную и немагнитную - и перерабатывают их по фракционно гидрометаллургическими методами, причем магнитную фракцию перерабатывают йод-йодидным способом, а немагнитную - «царско-водочным», а оставшуюся суспензию метаоловянной кислоты в растворе метансульфоновой кислоты с примесями золота и свинца коагулируют при кипячении в течении 30-40 минут, фильтруют, отфильтрованный осадок промывают горячей водой, сушат и прокаливают до получения золотосодержащего диоксида олова с последующим извлечением из него золота йод-йодидным способом, а из фильтрата, содержащего свинец, осаждают сульфат свинца, образовавшуюся суспензию фильтруют, фильтрат метансульфоновой кислоты после корректировки повторно используется на стадии растворения припоя, при содержании метансульфоновой кислоты менее 5% значительно снижается скорость растворения припоя, при содержании более 20% наблюдается интенсивное разложение окислителя, окислительно-восстановительный потенциал поддерживают на уровне не более 250 мВ, так как, при значениях выше 250 мВ - интенсивно растворяется медь, а ниже - процесс растворения оловянного припоя замедляется, окислитель вводят при температуре 70-90°С, так как, при температуре выше 90°С наблюдается интенсивное разложение азотной кислоты, при температуре ниже 70°С не удается полностью растворить припой.
Пример. На переработку поступает 100 кг электронных печатных плат персональных компьютеров поколения «Pentium» (материнские платы). В ванну объемом 200 л, снабженную рубашкой для обогрева, в сетчатой корзине с ячейкой 50×50 мм загружают 25 кг печатных плат и приливают 150 л 20%-ной метансульфоновой кислоты. Процесс ведут при встряхивании корзины при температуре 70°С в течение двух часов при порционном вводе (по 200 мл) окислителя для поддержания ОВП раствора на уровне 250 мВ. В результате достигается полное растворение припоя, удерживающего электронные детали, которые осыпаются на дно ванны. Обработанные таким образом платы вынимают в корзине, промывают в промывочной ванне, разгружают, сушат и передают на опробование и дальнейшую утилизацию. На обработанных платах массой 88 кг могут оставаться драгоценные металлы с концентрацией не более: золота - 2,5 г/т, платины и палладия - 2,1 г/т, серебра - 4,0 г/т. Суспензию метаоловянной кислоты в растворе метансульфоновой кислоты вместе с навесными деталями коагулируют путем введения навески ПАВ с последующим кипячением в течении 30 минут. После охлаждения раствор декантируют от осевшей метаоловянной кислоты и навесных деталей в отстойник. Затем сепарируют навесные детали от взвеси метаоловянной кислоты на сетке с размером ячейки 0,2 мм. После сепарации детали промывают водой, промывные воды объединяют с декантатом в отстойнике, объединенный материал отстаивают 12 часов. Осевшую в отстойнике метаоловянную кислоту отфильтровывают на вакуумном фильтре, промывают водой, сушат и прокаливают при температуре 800°С. Выход полученного после прокаливания оксида олова - 6575 грамм. Из фильтрата, содержащего метансульфоновую кислоту, осаждают сульфат свинца серной кислотой. После фильтрации, отмывки и сушки получено 230 г сульфата свинца. Полученный фильтрат корректируют по содержанию метансульфоновой кислоты и используют повторно для растворения припоя со следующей порции плат. Для этого новую порцию плат в количестве 25 кг загружают в корзину и технологический цикл растворения повторяют. Таким образом, перерабатывают все 100 кг сырья. Для извлечения драгоценных металлов отделенные навесные и бескорпусные детали электронных схем печатных плат сушат, гомогенизируют до крупности - 0,5 мм и подвергают магнитной сепарации. Выход магнитной фракции составляет 3430 г., выход немагнитной фракции - 3520 г.
Из магнитной фракции по йод-йодидной технологии извлекается золото. Из немагнитной фракции по «царско-водочной» технологии извлекается: золото, серебро, платина и палладий. Из прокаленного оксида олова по йод-йодидной технологии извлекается золото. Всего из 100 кг электронных печатных плат персональных компьютеров поколения «Pentium» (материнские платы) извлечено, грамм: золота - 15,15; серебра - 3,08; платины - 0,62; палладия - 7,38. Кроме драгоценных металлов получено: оксид олова - 6575 г с содержанием олова 65%, сульфата свинца -230 г с содержанием свинца 67%.