Способ извлечения благородных металлов из печатных схем

 

Использование: касается извлечение благородных металлов из печатных схем. Сущность изобретения: способ включает вибрацию, магнитную сепарацию и дробление. Перед вибрацией печатные схемы нагревают до температуры плавления припоя. Вибрацию осуществляют путем встряхивания печатных схем для отделения интегральных микросхем, электро- и радиоэлементов от печатных плат, после чего проводят магнитную сепарацию с отделением интегральных микросхем от электро- и радиоэлементов. Дробление осуществляют раздавливанием корпусов интегральных микросхем и полученный продукт подвергают дополнительной магнитной сепарации с выделением концентрата благородных металлов.

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, а именно: к технике физических (сухих) методов обогащения вторичного сырья, содержащего благородные металлы, как то: золото, серебро и металлы платиновой группы.

Изобретение может быть использовано на заводах вторичной металлургии при регенерации благородных металлов из амортизационного лома электронной промышленности.

В настоящее время содержащие благородные металлы отходы и лом электронной промышленности характеризуются все возрастающей долей в них органических полимеров, керамики, стекла и ценных металлов (никель, кобальт, олово, медь, вольфрам и др.). Но в то же время реализуется тенденция выпуска изделий электронной промышленности с уменьшенной толщиной плакирующих покрытий и резкого снижения расхода благородных металлов в электронике (за счет миниатюризации электронных блоков). Таким образом, поступающие в переработку вторичные материалы становятся все более бедными по содержанию благородных металлов, а объем и сложность состава сырья возрастают. Примером могут служить печатные схемы, содержащие сложные полиэфиры, стеклянное волокно, различные минеральные наполнители, благородные, цветные и другие металлы. В связи с этим совершенствуются методы обогащения вторичного сырья, а также пиро- и гидрометаллургические способы переработки полученных концентратов благородных металлов.

При переработке электронного лома преимущественно используют физические (сухие) методы обогащения измельчение лома с последующим физическим разделением (грохочение, магнитная, электро- и воздушная сепарации), чтобы получить концентрат благородных металлов, который затем перерабатывают гидро- или пирометаллургическим способом. Физический метод обогащения не является рафинированием, однако используется как предварительная стадия при обработке электронного лома. Преимуществом такой обработки является легкость, с которой могут перерабатываться значительные количества электронного лома. Недостатком ее является то, что получается не один, а несколько концентратов, содержащих благородные металлы, которые все-таки необходимо перерабатывать, чтобы извлечь благородные металлы.

Поэтому важной проблемой здесь является такое осуществление физического обогащения, чтобы не было потерь благородных металлов.

Рассмотрим известные из уровня техники аналоги изобретения, чтобы проанализировать, может ли быть достигнут при их использовании технический результат сокращение потерь благородных металлов при переработке электронного лома, преимущественно в виде печатных схем.

Известен способ переработки печатных схем с целью извлечения из них благородных металлов (золота и серебра) (см. Меретуков М.А. Орлов А.М. Металлургия благородных металлов. Зарубежный опыт. М. "Металлургия", 1991, с.309-310).

Способ включает измельчение, воздушную классификацию, магнитную сепарацию, ручной отбор проволоки и сепарацию в электростатическом поле высокого напряжения. В результате после такой обработки получается несколько концентратов благородных металлов: пыль из рукавных фильтров системы измельчения и воздушной классификации, мотки проволоки и материалы, извлеченные в электростатическом поле. При этом извлечение в концентраты золота составило 87% а серебра 94% от общей массы лома, т. е. потери золота составили 13% а серебра 6% что представляет собой значительные, особенно по золоту, величины.

Эти потери обусловлены тем, что по данному способу измельчается вся печатная схема, а именно: печатная плата, являющаяся изоляционной основой схемы, на одной из сторон которой методом печатного монтажа нанесены проводники электрического тока, а на другой расположены интегральные микросхемы, в которых, в основном, и содержатся благородные металлы, навесные электро- и радиоэлементы, соединенные с проводниками электрического тока через металлизированные отверстия в плате посредством припоя, т. е. в результате измельчения образуется большой объем измельченных продуктов сложного состава. Это создает трудности в дальнейшем извлечении благородных металлов, а потому и применяется такое множество различного вида сепараций, при котором неизбежны потери благородных металлов с отделяемыми от них фракциями органических и неорганических материалов.

Известен способ извлечения благородных металлов из деталей и узлов конструкций электронной промышленности, включающий измельчение и выделение металлов из полученного продукта, при этом измельченный продукт подвергают вибрации с отделением тяжелой фракции, содержащей благородные металлы, от легкой, проводят магнитную и электрическую сепарации тяжелой фракции с выделением концентрата благородных металлов с последующей его плазмохимической обработкой в вакууме с селективным выделением благородных металлов по температурам испарения (см. патент РФ N 2001133, кл. С 22 В 7/00, 11/00, 1991).

Данный способ, как наиболее близкий к изобретению по совокупности существенных признаков, принят в качестве прототипа.

На наш взгляд, его достоинством по сравнению с аналогом является возможность селективного выделения благородных металлов из концентрата плазмохимической обработкой в вакууме с использованием температур испарения этих металлов. Однако предварительная обработка электронного лома по этому способу путем физического обогащения (измельчение деталей и узлов, вибрация, магнитная и электрическая сепарации измельченного продукта) обладает теми же недостатками, что и по способу-аналогу, т. е. извлекать благородные металлы надо из большого объема измельченных продуктов сложного состава. Отсюда - множество различного вида сепараций и, как следствие, значительные потери благородных металлов на стадии физического обогащения.

Указанные недостатки устраняются, а необходимый технический результат достигается в изобретении по настоящей заявке. Заявляемый способ извлечения благородных металлов из печатных схем, включает вибрацию, магнитную сепарацию и дробление, при этом, согласно изобретению, перед вибрацией печатные схемы нагревают до температуры плавления припоя, а вибрацию осуществляют путем встряхивания печатных схем для отделения интегральных схем, электро- и радиоэлементов от печатных плат, после чего проводят магнитную сепарацию с отделением интегральных схем от электро- и радиоэлементов, а дробление осуществляют раздавливанием корпусов интегральных схем и полученный продукт подвергают дополнительной магнитной сепарации с выделением концентрата благородных металлов.

Заявляемый способ отвечает всем условиям патентоспособности.

Сравнение совокупностей существенных признаков способа-прототипа и заявленного способа выявило, что последний отличается тем, что "перед вибрацией печатные схемы нагревают до температуры плавления припоя, а вибрацию осуществляют путем встряхивания печатных схем для отделения интегральных схем, электро- и радиоэлементов от печатных плат, после чего проводят магнитную сепарацию с отделением интегральных схем от электро- и радиоэлементов, а дробление осуществляют раздавливанием корпусов интегральных схем и полученный продукт подвергают дополнительной магнитной сепарации с выделением концентрата благородных металлов".

Таким образом, заявляемый способ является новым, т. к. из уровня техники не известны решения с такими же совокупностями существенных признаков, о чем свидетельствует и приведенный анализ известных способов (аналога и прототипа).

Предлагаемое для патентной экспертизы изобретение имеет изобретательский уровень, т. к. для специалиста оно не следует явным образом из известного уровня техники, т. е. из известного уровня техники не выявлено влияние предписываемых этим изобретением преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками на достижение технического результата. Действительно, проведенные заявителем патентные исследования показали, что среди известных в мировой технике и науке решений, предназначенных для осуществления переработки электронного лома, не существуют такие, которые бы, имея отличительные существенные признаки заявляемого способа, уже привели при их использовании к тому техническому результату, на достижение которого направлено изобретение по настоящей заявке.

Заявляемое изобретение промышленно применимо способ по переработке электронного лома по всем признакам заявляемой совокупности воспроизводим; ни один признак его, ни сам способ в целом не противоречит использованию его в промышленности с достижением ожидаемого технического результата.

Способ осуществляется следующим образом.

Печатные схемы, состоящие из печатных многослойных плат, на одной стороне которых методом печатного монтажа нанесены проводники электрического тока, и расположенных на другой стороне плат интегральных микросхем, в которых, в основном, содержатся благородные металлы, электро- и радиоэлементов, помещают в устройство для нагрева. Нагрев можно осуществлять, например, лучеиспусканием, с помощью кварцевых ламп с нихромовыми спиралями мощностью 2 кВт. Производят нагрев печатных схем до температуры 250-300^oC, при которой происходит расплавление припоя присадочного металла или сплава, используемого при пайке для заполнения выполненных в печатной плате металлизованных отверстий, в которых проводники электрического тока соединены с интегральными микросхемами, электро- и радиоэлементами. Затем печатные схемы подвергают вибрации путем их встряхивания, в результате которого происходит отделение интегральных микросхем, электро- и радиоэлементов от печатных плат. Последние с помощью транспортера отправляют на переработку, а отделенные встряхиванием интегральные микросхемы, электро- и радиоэлементы транспортируют на магнитную сепарацию. При магнитной сепарации происходит отделение интегральных микросхем от электро- и радиоэлементов под действием магнитного поля на магнитные металлы, имеющиеся в интегральных микросхемах. На немагнитные электро- и радиоэлементы магнитное поле не действует, их выводят из магнитного сепаратора в бункер, откуда, при необходимости, направляют на дальнейшую переработку. Интегральные микросхемы, состоящие из пластмассового корпуса и собственно микросхемы, в которой благородные металлы присутствуют в виде нанесенного путем напыления или электрохимическим способом покрытия, направляют в устройство для дробления, представляющее собой, например, агрегат из щековой и валковой дробилок. В щековой дробилке осуществляют охрупчивание пластмассовых корпусов интегральных микросхем, а в валковой раздавливание этих корпусов без нарушения целостности собственно микросхем. Затем полученную смесь подвергают магнитной сепарации, при которой магнитные микросхемы, являющиеся концентратом благородных металлов, под действием магнитного поля отделяются от немагнитных частиц пластмассовых корпусов. Таким образом, концентрат благородных металлов извлечен из печатных схем. Его не надо подвергать ни электрической, ни воздушной сепарации, т. к. он не измельчен, а это значит, что нет условий для потерь благородных металлов. Поэтому концентрат можно направлять на пиро-, гидрометаллурическую или плазмохимическую переработку для селективного выделения каждого вида благородного металла.

Измельченные корпуса интегральных микросхем при необходимости транспортируют на дополнительную обработку с целью доизвлечения из них вкраплений благородных металлов.

Преимуществом заявляемого способа извлечения благородных металлов из печатных схем является то обстоятельство, что переработке подвергают только часть печатной схемы, содержащую благородные металлы, а печатные платы, имеющие большой объем и практически не содержащие благородных металлов, уже на начальной стадии отделяют и не подвергают измельчению.

Проведенные опытные испытания заявляемого способа подтвердили достижение технического результата по сокращению потерь благородных металлов при физическом обогащении печатных схем. Степень извлечения золота в металлический концентрат составила 92,5%

Формула изобретения

Способ извлечения благородных металлов из печатных схем, включающий вибрацию, магнитную сепарацию и дробление, отличающийся тем, что перед вибрацией печатные схемы нагревают да температуры плавления припоя, а вибрацию осуществляют путем встряхивания печатных схем для отделения интегральных микросхем, электро- и радиоэлементов от печатных плат, магнитную сепарацию проводят с отделением интегральных микросхем от электро- и радиоэлементов, дроблению подвергают интегральные микросхемы и проводят его путем раздавливания корпусов интегральных микросхем, полученный продукт подвергают дополнительной магнитной сепарации с выделением концентрата благородных металлов.