بازیافت و استخراج فلزات گرانبها از بردهای مدار چاپی مصرف شده به روش هیدرومتالورژی (لیچینگ)

در مقایسه با فرآیندهای پیرومتالورژی، روش هیدرومتالورژی دارای هزینه نسبتا کمتر، شرایط دمای پایین تر و نرخ بازیابی بالاتر است. این مزایا باعث توسعه فرآیندهای هیدرومتالورژی برای بازیابی فلزات گرانبها شده است. در این فرایند بسیاری از روش های لیچینگ برای استخراج فلزات گرانبها از زباله های الکترونیکی مانند بردهای مدارچاپی مصرف شده، مورد استفاده قرار می گیرند. به دلیل توانایی تشکیل کمپلکس های پایدار، انواع ترکیبات سیانید، تیواوره، تیوسولفات و هالید به طور گسترده ای در لیچینگ فلزات گرانبها مورد استفاده قرار می گیرند. ویژگی های اصلی این سیستم های لیچینگ در جدول 1 خلاصه شده است.

در این فرایندها نرخ بازیابی طلا توسط هالید و سیانید بیشتر از تیوسولفات و تیواوره بود. همچنین در شرایط مناسب، بیش از 97 درصد طلا را می توان در محلول تیزاب، آب اکسیژنه، ترکیب سولفوریک اسید-آب اکسیژنه، ترکیب هیدروکلریک اسید-سدیم کلرات و محلول های ید بازیافت کرد. در بیشتر موارد، راندمان لیچینگ طلا در تیواوره و آمونیوم تیوسولفات کمتر از 80 درصد بود. بازیابی فلزات گرانبها توسط فناوری های هیدرومتالورژی در بخش های بعدی به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است.

روش های سنتی لیچینگ

فرآیندهای هیدرومتالورژی سنتی شامل لیچینگ سیانید و تیزاب است. با استفاده از محلول سیانید طلا، نقره و حتی فلزات گروه پلاتین بازیابی می‌شوند. راندمان بازیابی به غلظت اکسید کننده، غلظت سیانید، pH، دما و سایر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی بستگی دارد. یون سیانید ماده فعالی است که فلزات گرانبها را با کمپلکس شدن حل می کند اما خطرات زیست محیطی این ماده در سراسر جهان نگرانی های گسترده ای را در مورد استفاده از آن ایجاد کرده است. به همین دلیل چندین ماده غیر سیانیدی مانند تیواوره، تیوسولفات، هالید و غیره، به عنوان جایگزینی برای بازیافت فلزات گرانبها از بردهای مدار چاپی پیشنهاد شده است.

علاوه بر سیانید تیزاب نیز به عنوان حلالی برای فلزات پایه و فلزات گرانبها از زباله های الکترونیکی استفاده می شود. با استفاده از تیزاب در فرایند لیچینگ، 98 درصد نقره و 93 درصد پالادیم قابل بازیابی است. همچنین طلا به صورت انتخابی با استفاده از تولوئن به عنوان حلال، با نرخ بازیابی حدود 97 درصد، استخراج می‌شود. برای بازیابی پالادیم به روش استخراج با حلال، از تیزاب و نوعی نمک آمونیوم چهارتایی به عنوان حلال استفاده می‌شود در این روش پالادیوم با بازده 100 درصد تحت شرایط لیچینگ بازیابی می‌شود.

در روشی دیگر اسید سولفوریک، آمونیاک، تیزاب و تیواوره به عنوان محلول های لیچینگ برای بازیابی طلا، نقره و مس استفاده شد. بهترین نتیجه برای تیزاب این بود که توانست 100% طلا و مس و 88.51% نقره را بازیابی کند. اگرچه نرخ جداسازی طلا و نقره در تیزاب نسبتاً بالا است، اما این ماده به شدت اکسید کننده، خورنده و سمی است. نرخ لیچینگ در سایر سیستم ها خوش بینانه نیست.

 فن آوری های استخراج غیر سیانیدی

به منظور کاهش اثرات زیست محیطی، فناوری‌های هیدرومتالورژی اصلاح شده‌ای توسط برخی از عوامل استخراج غیر سیانیدی مانند تیوسولفات، تیواوره و تیوسیانات پیشنهاد شدند. در مقایسه با لیچینگ سیانیدی و لیچینگ با تیزاب، لیچینگ تیوسولفات بازیابی نسبتاً کمی از طلا را نشان داد. برای بهبود راندمان لیچینگ این فرایند در حضور آمونیاک و افزودن یون مس به عنوان کاتالیزور انجام شد. نتایج نشان داد که تنها 56.7 درصد از طلا تحت شرایط بهینه بازیابی شد.

تیواوره ( CSN(NH₂)₂ ) به دلیل سرعت لیچینگ بالا و کارایی زیست محیطی آن یک عامل امیدوارکننده برای استخراج طلا است. جفت‌های الکترون بین اتم‌های نیتروژن و گوگرد پتانسیل بهتری را برای پیوند بین اتم‌های طلا و نقره در طول فرایند ایجاد می‌کنند. همچنین استفاده از یون آهن می‌تواند پتانسیل ردوکس محلول‌ و در نتیجه نرخ بازیابی طلا و نقره را افزایش دهد. راندمان بازیابی طلا و نقره در این روش به ترتیب 67/89 درصد و 3/48 درصد در شرایط بهینه اندازه‌گیری شد.

همچنین با استفاده از محلول سولفوریک اسید-آب اکسیژنه، راندمان بازیابی روی، مس، آهن، نیکل و قلع به ترتیب 100، 100، 58، 81 و 94 درصد بود. با این حال، بالاترین نرخ استخراج طلا حدود 70 درصد در فرآیند لیچینگ اسید تیواوره بود.

در آزمایشی دیگر یک فرآیند هیدرومتالورژیکی چند مرحله ای برای بازیابی انتخابی مس، نقره، طلا و پالادیم از بردهای مدارچاپی انجام شد. ابتدا، با استفاده از دو سیستم لیچینگ متوالی سولفوریک اسید-آب اکسیژنه، تقریباً تمام مس حذف شد. سپس طلا و نقره به ترتیب با راندمان 76/85 و 36/71 درصد از باقی مانده‌ها توسط تیواوره در حضور یون آهن بازیابی شدند. در نهایت، طلا و پالادیم باقی مانده با استفاده از ترکیب سدیم هیپوکلریت-هیدروکلریک اسید-آب اکسیژنه بازیابی شدند. این فرآیند لیچینگ متوالی، کم خطر تر و بسیار کارآمدتر است و می تواند به طور انتخابی مس، نقره، طلا و پالادیم را بازیابی کند.

لیچینگ هالید

استفاده از هالوژن‌های کلر، برم و ید یک روش عملی برای بازیابی انتخابی فلزات مختلف است که با آلودگی کمتر سرعت لیچینگ بالاتری را فراهم می کند. از سدیم کلرید و یا سدیم کلرات برای بازیابی طلا از بردهای مدار چاپی مصرف شده، برای بازیابی طلا استفاده شد. در این فرایند طلا و نقره به طور انتخابی از لجن مس بدست آمده از ذوب زباله های الکترونیکی، توسط محلول سدیم کلرات-سدیم کلرید-سولفوریک اسید بازیافت شدند. با کنترل غلظت یون‌های هیدروژن و کلر بازده لیچینگ طلا می‌تواند به 98.1 درصد برسد و ناخالصی‌ها‌یی مانند نقره و سرب به سختی بازیابی می‌شوند.

همچنین با استفاده از محلول‌های ید یا یدید طلا، نقره و پالادیم از بردهای مدار چاپی به ترتیب با نرخ حداکثر 98.5، 97.2 و 99 درصد بازیابی شدند. سرعت لیچینگ طلا، نقره و پالادیم به شدت به غلظت یدید و غلظت ید بستگی دارد. سایر پارامترها (به عنوان مثال زمان، نسبت جامد به مایع و pH) نیز برای دست یابی به راندمان بازیابی بالا مهم بودند.

سایر روش های لیچینگ

مواد روان کننده دیگر مانند اسیدهای معدنی و یا مواد اکسید کننده نیز برای شسته شدن فلزات گرانبها مورد بررسی قرار گرفته اند. در آزمایشی یک فرآیند غیر اسیدی برای بازیابی انتخابی پالادیوم از بردهای مدار چاپی ایجاد شد. این فرآیند شامل سه مرحله غنی سازی، انحلال و استخراج پالادیوم بود، این سه مرحله در شکل 1 نشان داده شده است. نتایج نشان داد که درصد انحلال پالادیم زمانی که نسبت مس به یون مس کمتر از 0.9 باشد به 98 درصد رسید در حالی که کمتر از 1.5 درصد از پالادیم زمانی که این نسبت بیشتر از 1.4 بود حل شد. تحت شرایط بهینه 99.4 درصد پالادیوم از محلول استخراج شد.

 

مدیریت فلزات گرانبها

روش های تحلیلی مدرن به ما این امکان را می‌دهد که غلظت فلزات را در مایعات حاوی فلزات گرانبها مانند حمام های آبکاری استفاده شده و پسماند تولید شده از زباله‌هایی مانند کاتالیزورها و انواع لوازم الکترونیکی مصرف شده مانند بردهای مدارچاپی، به طور دقیق تعیین کنیم. سپس با استفاده از فرایندهای متناسب، هر جزء از فلزات را به صورت جداگانه پالایش و جداسازی کنیم. پس از انجام مراحل جداسازی، فلزات گرانبهای بازیافت شده به حساب های مشتریان بازپرداخت می شوند یا برای ساخت محصولات حاوی فلزات گرانبها مجددا استفاده می شوند.

تیم متخصص ما در شرکت نیوساد صنعت پارت، به لطف دانش پایه خود در زمینه‌ی توسعه‌ی مواد، تأمین مالی، استخراج و مدیریت فلزات گرانبها، اطلاعات به روزی را در مورد معاملات و چگونگی توسعه بازارهای فلزات گرانبها در اختیار مشتریان خود قرار می دهند.

برای اطلاعات بیشتر با ما در تماس باشید.

تلفن:09132278204+
تلفن:09131062981+

ایمیل: info@newsaadsanat.com