Способ извлечения олова из отходов электронной и электротехнической промышленности


 


Владельцы патента RU 2625156:

Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" (АО "ВНИИХТ") (RU)

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для регенерации олова из технических отходов. Способ извлечения олова из отходов электронной и электротехнической промышленности включает растворение оловосодержащего припоя на печатных платах при температуре 70-90°С раствором метансульфоновой кислоты с добавкой окислителя. Далее осуществляют коагуляцию метаоловянной кислоты из полученной суспензии в присутствии коагулянта при постоянном перемешивании и отделение оловосодержащего осадка. В качестве коагулянта используют кубовые остатки оксиэтилирования синтетических жирных кислот фракции C10-C22, причем перед растворением печатные платы подвергают термообработке при температуре плавления оловосодержащего припоя. Техническим результатом является повышение эффективности процесса извлечения олова и выхода готового продукта. 3 з.п. ф-лы, 1 пр.

 

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для регенерации олова из техногенных отходов.

В последние годы одной из наиболее актуальных эколого-экономических задач становится переработка электронного лома - плат отслуживших срок компьютеров, различных радиотехнических изделий, электронных блоков электротехнических установок и прочих с целью извлечения и вторичного использования содержащегося в них большого количества олова.

Известен способ извлечения олова из жестяного скрапа, заключающийся в том, что скрап обрабатывают нагретым до 90-100°С раствором дисульфида натрия концентрации 100-200 г/л (SU 169255 А1, Розловский и др., 1965). Из полученного раствора олово выделяют известным способом, например электролизом. Он обеспечивает извлечение олова, пригодного для использования в последующих процессах. Однако необходимость использования достаточно дорогого дисульфида натрия и повышенный расход реагента являются одним из узких мест, снижающих практическую его значимость.

Известен способ хлорирования отходов металлического олова в реторте сухим хлором с получением тетрахлорида олова и последующим выделением олова при помощи цементации на цинке или алюминии (Колодин С.М. Вторичное олово и переработка бедного оловянного сырья. М., Металлургия, 1970, с. 87-90), а также хлорированием в среде четыреххлористого углерода с отсадкой раствором аммиака (RU2245935, ФГУП "ВНИИХТ", 10.02.2005 г.), что, однако, требует герметичного оборудования, длительно и трудоемко.

Известен также способ переработки оловосодержащего сырья, включающий расплавление материала при температуре 245-260°С и обработку расплава флюсом, включающим смесь хлорида аммония и канифоли, при перемешивании его в течение 0,5-1 часа (SU 1640187 А1, Сулейманова и др., 1988 г.). Однако хлорид аммония при указанной температуре очень быстро разлагается с образованием аммиака и хлористого водорода, поэтому использование его в течение указанного времени становится неэффективным. Кроме того, хлорид аммония в присутствии кислорода образует окись азота - газообразное высокотоксичное вещество, что делает данное производство вредным. Отсюда и недостатки способа: низкая эффективность процесса, нарушение экологичности производства и присутствие значительного количества окислов в полученном товарном продукте.

Описан ряд способов, использующих растворение оловянного припоя печатных плат раствором метансульфоновой кислоты. Так, в заявке (CN 102330112 (A) HUAXING GROUP ENVIRONMENTAL, 25.01.2012 - Method for recovering tin and lead from waste printed circuit board and device for same) использован 65% раствор. В заявке (WO 2015025304 (А2), ECOBACK SP [PL], 26.02.2015) использовался раствор с концентрацией 10-60% кислоты с активизирующими добавками. Применение крепких растворов метансульфоновой кислоты для переработки электронных плат существенно удорожает и усложняет процесс, уменьшает его селективность. Это связано с высокой растворимостью благородных металлов в растворах кислоты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ, описанный в патенте (RU 2502813, ООО "Компания "ОРИЯ", 27.12.2013 - прототип).

Растворение оловянного припоя печатных плат проводят 5-20%-ным раствором метансульфоновой кислоты с добавками окислителя (азотной кислоты, перекиси водорода, пербората аммония, калия, перкарбоната натрия) при температуре 70-90°С в течение двух часов, причем добавки окислителя осуществляют порционно до достижения и поддержания окислительно-восстановительного потенциала среды на уровне 250 мВ. При этом происходит растворение припоя и образование чрезвычайно плохо фильтруемой суспензии метаоловянной кислоты в растворе метансульфоновой кислоты. Суспензию кипятят в течение 30 минут и коагулируют путем добавки ПАВ-полиакриламида с концентрацией 0,5 г/л. Затем суспензию охлаждают и отстаивают. Осевшую в отстойнике метаоловянную кислоту отфильтровывают, промывают водой, сушат и прокаливают при температуре 800°С. После корректировки содержания метансульфоновой кислоты в фильтрате его повторно используют для растворения припоя следующей порции плат.

Многочисленные эксперименты по отработке технологии по прототипу выявили существенные недостатки:

низкую скорость растворения припоя из-за блокирования его лаковым покрытием, выполняющим функции электроизоляции на платах;

трудности отделения фильтрацией ультрадисперсных осадков метаоловянной кислоты, поскольку при кипячении оловосодержащего раствора метансульфоновой кислоты и коагуляции метаоловянной кислоты образуются аморфные, плохо сгущаемые и фильтруемые осадки. Осветление полиакриламидом раствора метансульфоновой кислоты для последующего использования в технологической схеме недостаточно эффективно. Кроме того, проведенное авторами предварительное измельчение плат показало, что тонкодисперсная пластмассовая основа обладает чрезвычайно высокой сорбционной активностью по отношению к растворяющимся в водной выщелачивающей среде металлам, что обуславливает их значительные безвозвратные потери.

Все это требует больших затрат времени, значительно осложняет реализацию и ухудшает технико-экономические показатели процесса.

Настоящее изобретение направлено на решение технической проблемы повышения эффективности извлечения олова из электронного лома гидрометаллургическими методами.

Патентуемый способ извлечения олова из отходов электронной и электротехнической промышленности включает растворение оловосодержащего припоя печатных плат при температуре 70-90°С раствором метансульфоновой кислоты с добавкой окислителя, последующую коагуляцию метаоловянной кислоты из полученной суспензии в присутствии коагулянта при постоянном перемешивании и отделение оловосодержащего осадка.

Отличие способа состоит в том, что в качестве коагулянта используют кубовые остатки оксиэтилирования синтетических жирных кислот фракции С1022, причем перед растворением печатные платы подвергают термообработке при температуре плавления оловосодержащего припоя.

Способ может характеризоваться тем, что коагулянт вводят в количестве 0,06-0,1 г на один литр суспензии, а также тем, что коагулянт предварительно растворяют в воде, подогретой до температуры 30-40°С, вводят в суспензию при температуре 70-90°С, а перемешивание ведут до снижения температуры смеси до 20-25°С.

Техническим результатом патентуемого изобретения является повышение эффективности процесса извлечения олова и выхода готового продукта.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что печатные платы предварительно в течение 1.0-1.5 часов подвергают термической обработке при температуре плавления припоя (около 220°С). При расплавлении припоя происходит разрушение лакового покрытия.

Далее растворение оловянного припоя после термообработки электронных плат проводят раствором метансульфоновой кислоты при температуре 70-90°С с образованием суспензии метаоловянной кислоты, а коагуляцию и осаждение суспензии метаоловянной кислоты из раствора метансульфоновой кислоты ведут в присутствии добавок кубового остатка оксиэтилирования синтетических жирных кислот фракции С1022. Добавку коагулянта вводят в горячий раствор метансульфоновой кислоты при температуре 70-90°С и перемешивание осуществляют до снижения температуры суспензии до 20-25°С.

Растворение олова метансульфоновой кислотой из подготовленных таким образом плат протекает довольно интенсивно и за короткий промежуток времени, практически нацело.

Коагуляцию и сгущение суспензии метаоловянной кислоты в растворе метансульфоновой кислоты проводят путем добавки 2-5%-ного водного раствора кубового остатка оксиэтилирования синтетических жирных кислот фракции С1022, приготовленного его растворением в подогретой воде (30-40°С). Причем раствор коагулянта добавляют в горячий (70-90°С) раствор метансульфоновой кислоты из расчета 60-100 мг кубовых остатков на 1 л раствора и перемешивание ведут, как уже упомянуто, без подачи теплоносителя до снижения температуры образовавшейся суспензии до 20-25°С. При перемешивании горячего раствора с добавкой коагулянта и его естественного охлаждения в течение процесса перемешивания образуется хорошо фильтруемый и сгущаемый хлопьевидный осадок метаоловянной кислоты. Осадок метаоловянной кислоты отфильтровывают, промывают, сушат и прокаливают с получением оловосодержащего продукта. Из фильтрата, содержащего свинец, осаждают сульфат свинца серной кислотой. Образовавшийся осадок сульфата свинца также отфильтровывают, а фильтрат метансульфоновой кислоты после корректировки концентрации вновь используют на операции растворения припоя со следующей порции плат.

Кубовые остатки производства жирных кислот являются дешевыми отходами и образуются в большом количестве на нефтеперерабатывающих предприятиях в процессе окисления твердого парафина и представляют собой мазеобразную массу коричневого цвета с температурой застывания 35-40°С. Внешний вид 2%-ного водного раствора прозрачный или слегка мутный. В воде коагулянт растворяется без остатка. Содержание оксиэтилированных групп в отходах составляет 66-70%. По эффективности коагуляции метаоловянной кислоты кубовые остатки превосходят использованный в прототипе полиакриламид, а по стоимости - на порядок дешевле.

В патентной и технической литературе нами не обнаружена совокупность признаков, присущая заявляемому объекту. Это дает основание полагать, что предлагаемый способ извлечения олова из отходов электронной промышленности с учетом последовательности операций и применяемого коагулянта характеризуется новизной и изобретательским уровнем.

Практическая ценность и экономическая целесообразность способа извлечения олова подтверждается технологическими испытаниями, выполненными в лабораторных и укрупненно-лабораторных масштабах. Полученные при этом основные результаты приведены в нижеследующем примере.

Пример. Во вращающийся барабан объемом 150 л, оборудованный электрическим подогревом, загружают отходы - 20 кг плат с радиодеталями навесного монтажа, помещенные в контейнер из металлической сетки с ячейкой 5×5 мм, и подвергают термической обработке в течение 1 часа при температуре плавления припоя (около 220°С) для разрушения лакового покрытия.

Далее после охлаждения до 80°С в барабан подают 120 л 20%-ного раствора метансульфоновой кислоты и проводят процесс выщелачивания припоя при температуре 80°С в течение 1,5 часов. Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) раствора поддерживают на уровне 250 мВ путем порционной (по 25 мл) добавки азотной кислоты. При достижении полного растворения припоя радиодетали навесного монтажа осыпаются с плат.

Процесс коагуляции суспензии метаоловянной кислоты в растворе метансульфоновой кислоты вместе с отделившимися радиодеталями ведут путем добавления 3%-ного раствора кубового остатка оксиэтилирования синтетических жирных кислот фракции С1022, приготовленного растворением в воде, подогретой до температуры 35°С. Приготовленный коагулянт в количестве 12 л добавляют в раствор метансульфоновой кислоты при температуре около 80°С при непрерывном перемешивании. После введения коагулянта перемешивание продолжают до снижения температуры раствора до комнатной температуры (20-25°С). При этом образуется хорошо фильтруемый и сгущаемый хлопьевидный осадок метаоловянной кислоты. После охлаждения раствор декантируют от осевшей метаоловянной кислоты и навесных радиодеталей в отстойник. Затем сепарируют навесные радиодетали от взвеси метаоловянной кислоты на сетке с размером ячейки 0,2 мм. После сепарации радиодетали промывают водой, промывные воды объединяют с декантатом в отстойнике. Осадок метаоловянной кислоты отфильтровывают на вакуум-фильтре, а фильтрат, содержащий свинец, обрабатывают стехиометрическим количеством серной кислоты. Затем суспензию сульфата свинца фильтруют, фильтрат метансульфоновой кислоты после корректировки концентрации повторно используют на стадии растворения припоя. Полученный попутно сульфат свинца промывают, сушат и используют по назначению.

После промывки, сушки и прокалки осадка получен оловосодержащий продукт в количестве 1546 г. В аналогичных условиях, при соблюдении параметров технологии способа-прототипа, выход оловосодержащего продукта составил 1308 г.

Наблюдение за процессом коагуляции показывает, что при вводе в качестве коагулянта раствора кубовых отходов синтетических жирных кислот механизм коагуляции близок к полнопоточному, когда оседание образующихся крупных хлопьев происходит по всему объему коагулируемой суспензии. Это позволило сократить время отстаивания раствора до 8 часов (в прототипе -12 часов) и снизить потери при декантации и фильтрации осадка метаоловянной кислоты.

Таким образом, представленные данные свидетельствуют о достижении технического результата - повышении эффективности процесса извлечения олова и выхода готового продукта.

1. Способ извлечения олова из отходов электронной и электротехнической промышленности, включающий растворение оловосодержащего припоя печатных плат при температуре 70-90°C раствором метансульфоновой кислоты с добавкой окислителя, последующую коагуляцию метаоловянной кислоты из полученной суспензии в присутствии коагулянта при постоянном перемешивании и отделение оловосодержащего осадка, отличающийся тем, что в качестве коагулянта используют кубовые остатки оксиэтилирования синтетических жирных кислот фракции С1022, причем перед растворением печатные платы подвергают термообработке при температуре плавления оловосодержащего припоя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коагулянт вводят в количестве 0,06-0,1 г на один литр суспензии.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коагулянт предварительно растворяют в воде, подогретой до температуры 30-40°C, вводят в суспензию при температуре 70-90°C, а перемешивание ведут до снижения температуры смеси до 20-25°C.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют азотную кислоту.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству металлического бериллия и его соединений и направлено на совершенствование способа выделения бериллия из различного вида природного и техногенного сырья.

Изобретение относится к способу переработки натрий-фтор-углеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия с получением фторида кальция и каустической соды.
Изобретение относится к технологии утилизации отходов латуни, отработанных травильных растворов, отходов цинка и может быть использовано в машиностроении и гальванотехнике.

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для получения чистых соединений железа, концентратов цветных и благородных металлов из пиритных огарков, являющихся отходами сернокислотного производства.
Изобретение относится к способу утилизации отходов сернокислотных железосодержащих растворов гидрометаллургических производств. Способ включает осаждение из упомянутых растворов твердого сульфата железа двухвалентного Fe2SO4⋅7H2O.
Изобретение относится к переработке тяжелых остатков гидрокрекинга нефти, содержащих молибденовые катализаторы. Способ включает приготовление газопроницаемой шихты путем смешения тяжелых нефтяных остатков с кусковым твердым негорючим материалом и, при необходимости, твердым топливом, загрузку шихты в верхнюю часть вертикального шахтного реактора, инициирование в реакторе горения при подаче газообразного окислителя в нижнюю часть реактора, проведение процесса горения тяжелых нефтяных остатков в режиме фильтрационного горения путем продувки газообразного окислителя через слой шихты, прошедшей высокотемпературную обработку, и выведения из верхней части реактора газообразных продуктов горения через слой загруженной в реактор свежей шихты.
Изобретение относится к способу селективного извлечения иттрия и европия из продуктов переработки отходов люминофоров. Способ включает растворение исходного продукта, взятого в виде плава хлоридов, в дистиллированной воде.

Изобретение относится к способу утилизации шламов алюминиевого производства. Способ включает отмывку шламов от сульфата натрия, сгущение, фильтрацию и сушку, удаление углерода в процессе окислительного обжига в реакторе при температуре 780-800°С, электролиз полученных материалов в электролизной ванне и разливку алюминия в изложницы при температуре не ниже 820°С, при этом при отмывке шлама от сульфата натрия, сушке шлама и окислительном обжиге используют воду и воздух, подогретые теплом отходящих из реактора дымовых газов.
Изобретение может быть использовано при изготовлении огнеупорных материалов, абразивов. Для получения плавленого корунда смешивают исходные компоненты, зажигают шихту и инициируют процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

Изобретение может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Способ переработки цинкового кека включает сульфатизацию олеумом с последующим выщелачиванием сульфатного спека раствором серной кислоты с образованием пульпы.

Изобретение относится к производству металлического бериллия и его соединений и направлено на совершенствование способа выделения бериллия из различного вида природного и техногенного сырья.

Изобретение относится к переработке титансодержащего минерального сырья, преимущественно россыпных титановых руд, включающих лейкоксенизированные формы ильменита, и может быть использовано для получения диоксида титана пигментного качества.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, а именно к технологии извлечения скандия из техногенных и продуктивных скандийсодержащих растворов, образующихся после извлечения урана.

Изобретение относится к процессу извлечения никеля и кобальта из растворов технологического щелока при непрерывном ионном обмене. Способ включает: (а) пропускание раствора технологического щелока через ионообменный слой для поглощения никеля ионообменной смолой и образования раствора кобальтсодержащего рафината, (b) пропускание раствора серной кислоты через насыщенный ионообменный слой для десорбирования никеля из ионообменной смолы и получения никельсодержащего элюата, (с) пропускание промывного раствора через десорбированный ионообменный слой, (d) корректировка значения рН раствора кобальтсодержащего рафината до величины рН по меньшей мере 2,3, (е) пропускание раствора кобальтсодержащего рафината через ионообменный слой для предварительного поглощения кобальта ионообменной смолой, (f) повторяют стадии (а)-(е), до повышения концентрации кобальта в растворе кобальтсодержащего рафината до уровня, по меньшей мере вдвое большего, чем в растворе технологического щелока, и (g) удаление первой части раствора кобальтсодержащего рафината со стадии (d) из контура извлечения никеля для последующего извлечения кобальта, и (h) проведение второй части раствора кобальтсодержащего рафината из стадии (d) до стадии (е).

Изобретения относятся к способам извлечения по меньшей мере одного редкоземельного элемента. Способы включают получение кислой композиции, содержащей по меньшей мере один редкоземельный элемент и по меньшей мере один редкий металл.

Изобретение относится к области извлечения веществ электроэкстракцией и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов, в частности, к способу извлечения сурьмы и свинца. Способ включает обработку исходного сырья щелочным раствором, содержащим глицерин и осаждение свинца раствором гидросульфида.

Настоящее изобретение относится к обработке алюминийсодержащего материала, в частности к извлечению редкоземельных элементов из алюминийсодержащего материала.
Изобретение относится к технологии выделения редкоземельных элементов (РЗЭ) из природных фосфорсодержащих концентратов. Монацитовый концентрат обрабатывают при нагревании серной кислотой c получением спека, содержащего сульфаты редкоземельных элементов.

Способ извлечения меди (+2) из отработанных растворов относится к промышленной экологии и к химической технологии органических веществ. Способ может быть использован для утилизации жидких отходов производства, в частности отработанных растворов анодного оксидирования алюминия и его сплавов, отработанных растворов гальванического меднения, отработанных растворов травления меди и ее сплавов, отработанных растворов травления печатных плат.

Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано для извлечения благородных металлов из пирит-пирротинсодержащих золотосульфидных концентратов.
Наверх