Способы переработки электронного лома за рубежом

Известны четыре основных способа переработки электронного лома:

1) механический,

2) гидрометаллургический,

3) механи­ческий в сочетании с гидрометаллургической переработкой кон­центрата,

4) обжиг с последующей плавкой.

При этом известны технологии переработки как смешанного лома, так и его отдель­ных узлов (например, печатных плат) и элементов (например, полупроводниковых приборов).

На практике все фирмы, как правило, используют технологию для переработки смешанного лома. Наиболее широкую известность получили технологии и фирмы стран Западной Европы - Герма­нии, Франции, Швеции, Швейцарии и др.

Анализ данных по технологиям зарубежных фирм показывает что рентабельность всех технологий обеспечивается за счет полу­чения дорогостоящих чистых и благородных металлов.

Для обеспечения стабильности поступления сырья рекоменду­ется на одном предприятии перерабатывать смешанный промыш­ленный и бытовой, электронный и электротехнический ломы.

Отдельные узлы и элементы радиоэлектронной и электротех­нической аппаратуры содержат благородные металлы в количе­стве, обеспечивающем высокую рентабельность переработки этих узлов и элементов с целью извлечения благородных металлов.

Ниже представлены технологии главным образом зарубежных стран. Это объясняется тем, что отечественные технологии пока сложны и малорентабельны.

В большинстве случаев технологии получения благородных ме­таллов сводятся к механическим методам получения чистых ме­таллов на втором этапе. В СНГ наиболее ярким представителем такого подхода является НИИГиналмаззолото.

Разрабатываемый в Гиналмаззолото технологический процесс включает в себя механическое вскрытие, обогащение электрон­ного лома, содержащего благородные металлы, и гидрометаллур­гическую переработку.

Обогащение предусматривает три степени дробления и сепара­цию полученных продуктов с помощью гидроциклонов и метода­ми флотации. Благородные металлы из обогащенного дробленого лома получают электролитическими методами.

Производительность по переработке электронного лома - до 1,5 т/ч.

Однако известны и другие методы получения благородных ме­таллов, например плавкой обогащенного лома (технология фир­мы Galika, Швейцария).

Фирма «Schneck» разработала технологию и оборудование для извлечения цветных и благородных металлов из узлов устаревших компьютеров: панелей, печатных плат, соединительных элемен­тов и т.п.

Лом предварительно измельчают в двухвалковой дробилке и с помощью системы транспортно-погрузочных устройств подают в магнитный сепаратор для выделения железа. Затем обезжелезенный материал направляют в шнек для охлаждения жидким азотом с целью увеличения хрупкости материала и улучшения измельчения в ударно-молотковой дробилке и подают в воздушный сепаратор.

Линия рассчитана на переработку 250 кг/ч лома. Общее потребление мощности 200 кВт, расход азота 0,5-1,522 м³ на 1 кг лома.

Материал в шнековом охладителе с помощью азота охлажда­ется до -190°С и измельчается в молотковой дробилке до фракции +0 -3 мм, что позволяет очень точно разделить смеси на цвет­ные металлы и пластмассу.

Данную технологию можно использовать при переработке лома кабеля с медной жилой для извлечения меди.

Технология американских фирм включает в себя двукратное измельчение лома в молотковой дробилке, воздушную сепарацию, магнитную сепарацию в слабом поле (выделение железа) и в силь­ном поле (выделение латуни), грохочение, сепарацию в виде вих­ревых токов и магнитодинамическую сепарацию. Ферромагнит­ные металлы выделяются с помощью сепаратора, легкая фракция - с помощью воздушной сепарации, а дальнейшая обработка немагнитной фракции с помощью вихревых токов позволяет вы­делить неметаллы и металлы.

Продукты передела:

8-10% от всей массы лома - легкая фракция с незначитель­ным количеством меди и

благородных металлов;

12-25% - ферромагнитные материалы с преобладанием желе­за;

15-25% - концентрат меди и благородных металлов, в кото­ром содержится золота

до 1,3 кг/т, серебра - 15,8 кг/т;

7-20% - тяжелые металлы;

1-5% - концентрат латуни;

1-5% - высокосортный концентрат алюминия.

Процесс переработки электронного скрапа на установке PRV аппаратурно состоит в следующем: молотковая дробилка - 1-я стадия дробления, воздушный классификатор типа «Bauer», маг­нитный сепаратор «Eriez», грохот (грохочению поддаются раздель­но магнитная и немагнитная фракции), валковая дробилка «Exolon» (для измельчения надрешетного продукта немагнитной фракции), виброгрохот, промежуточный магнитный сепаратор для надрешет­ного продукта и электродинамический сепаратор, работающий на принципе вихревых токов.

В процессе механической переработки электронного скрапа на линии PRV получают следующие фракции: фракцию на основе черных металлов, алюминиевую смешанную металлическую фрак­ции, концентраты с высоким и низким содержанием благород­ных металлов, легкую и проволочную.

Технология «Valmet» переработки различного электронного и электротехнического оборудования обычно включает три стадии:

- резку лома автоматическими пpecc-ножницами, измельче­ние и разделение на три

фракции (черные металлы, цветные и благородные металлы, неметаллы);

- разделение цветных и благородных металлов;

- рафинирование благородных металлов, меди, олова и свинца.

Технологическая схема механической переработки лома предусматривает отделение электронных схем и элементов от меха­нических узлов и стальных деталей. Разборка лома осуществляется вручную с использованием пневматических и пневмоэлектрических устройств и приспособлений. Степень разборки определяется исходным сырьем и может быть более или менее полной.

Технологические операции по измельчению электронных схем в виде печатных плат и других материалов осуществляют с помо­щью модернизированного стандартного оборудования, использу­емого для нарезки и измельчения кабелей и проводов.

Разделение цветных и благородных металлов осуществляют при последующем применении гидрометаллургических методов и по­лучении продуктов с содержанием благородных металлов > 50%.

Основные операции гидрометаллургического процесса:

- выделение методами электролиза или химического осаждения покрытий из золота

и серебра, что позволяет извлечь до 70% зо­лота и 90% серебра;

-переработка транзисторов, проводников тока с покрытием из благородных

металлов путем выделения меди ее растворением в азотной кислоте без

растворения других металлов с последующим выделением меди из раствора.

Используемое для гидрометаллургического процесса оборудо­вание представляет собой несколько типов химических реакторов с внутренним покрытием из пластмасс, нержавеющей или «ос­теклованной» стали, обеспечивающих химическую реакцию при температуре 60-80 ^оС.

Фирма «Inter Recycling» разработала и изготовила и апробиру­ет экспериментальную установку по дроблению и сепарации ком­пьютерного лома. Утилизируемые компьютеры предварительно разбираются вручную (с применением электрических дрелей, дру­гого инструмента). Отделяются корпус, другие пластмассовые де­тали, монитор, печатные платы.

Печатные платы с навесными элементами дробятся в ротор­ном измельчителе, затем дробленый продукт проходит магнит­ную, воздушную и другие виды сепарации. Из лома выделяются медь, никель, алюминий. Вместе с медью выделяются благород­ные металлы: золото, платина, палладий. Для увеличения произ­водительности ванн применяется постоянная рециркуляция элек­тролита. Пилотная установка компактна, высокомеханизирована, проста в управлении. Производительность установки составляет

5 т в смену.

Фирма также организовала производство по переработке элек­тронного и другого лома общего назначения и содержащего бла­городные металлы.

Предприятие для переработки такого лома представляет собой трехэтажное здание общей площадью около 10 тыс.кв.м. На пер­вом этаже размещено дробильное оборудование, магнитные се­параторы, плавильные печи, другие машины, в том числе подъем­но-транспортные; на втором этаже размещено оборудование для электролиза металлов; на третьем этаже - оборудование для ас­пирации процессов, научно-исследовательские службы, админи­стративно-управленческий аппарат. На предприятии работает все­го 20 человек.

Программой фирмы предусмотрено ежегодно перерабатывать порядка 40 тыс. т лома, в том числе: 3 тыс. т компьютерного элек­тронного лома, 1 тыс. т гальванических элементов питания, 2 тыс. т катализаторов, 5 тыс. т прецезионных сплавов, 20 тыс. т шламов гальванического производства и др.

Следует отметить, что электронный лом, перерабатываемой фирмой «Inter Recycling», по составу существенно отличается от отечественного радиоэлектронного лома. Так, в 1 т западного ком­пьютерного лома содержится более 700 г золота, а в 1 т лома отечественных телевизоров и другой БРЭА содержится около 30 г золота и более 300 г серебра.

Фирма «Tekony Sanso», специализируясь на технологии пере­работки малогабаритных двигателей, компьютеров, радиоэлект­ронного скрапа и пр., большое внимание уделяет процессу дроб­ления, как определяющему эффективность и качество техноло­гии.

Технологический процесс состоит из следующих основных эта­пов: сортировки, полуручного демонтажа с помощью пневмати­ческого инструмента на транспорте, прессования, трехстадийного низкотемпературного дробления (дробление +5 -25 мм, измель­чение +0,3 -5 мм, микроизмельчение не более 50 мкм), магнит­ной и пневмовибросепарации. Фирма также располагает оборудо­ванием для получения чистых материалов из концентратов пер­вичной переработки лома (металл, пластмасса, резина) на осно­ве процесса высокой очистки с повторным циклом. Производи­тельность оборудования 150 кг/ч.

Фирма W.Hunter and Assiates LTD предлагает технологический процесс восстановления благородных металлов из электронного скрапа (производительность линии 1 т/сут), который можно раз­делить на три основные стадии.

1. Предварительное отделение деталей, содержащих благород­ные металлы. Эту операцию осуществляют вручную с помощью ножниц гильотинного типа.

2. Сухое отделение и обогащение содержащей благородный металл фракции. Эта стадия процесса полностью автоматизирова­на и включает серию отдельных операций, направленных на умень­шение размера частиц перерабатываемого материала до -2 мм. Для обогащения фракции, содержащей благородный металл, приме­няют магнитную сепарацию, воздушную классификацию и виб­рационный стенд.

3. Мокрое обогащение на концентрационных столах, направленное на еще большее обогащение фракции, содержащей благо­родный металл.

После этого используют электрохимические процессы с целью восстановления золота из металлических материалов. Мокрый оса­док, возникающий в результате проведения указанного процесса, фильтруют, расплавляют и отливают в слитки. Эти слитки впос­ледствии поступают на плавильный завод, на котором осуществ­ляется восстановление благородных металлов. Степень восстанов­ления 85-90%.

Фирма «VEB» осуществляет переработку печатных плат измель­чением их в шаровой мельнице до крупности ±1 мм, классифика­цию полученных фракций по слоям в вибропитателе и разделение металлов и неметаллов, электростатическую сепарацию.

Другая технология позволяет получать вторичные благородные металлы без разрушения керамических, стеклянных или других подложек микросхем.

Предлагается также раздельная регенерация печатных плат, проводников и сопротивлений. При этом платы микросхем с по­крытием подвергают комбинированным процессам растворения, промывки, сушки и прокаливания, во время которых открытый металл дорожки проводника отделяют кислотами, а подложку промывают водным раствором, после чего погружают в раствор фторида аммония. Затем материал сушат и дополнительно прока­ливают на воздухе. Технология может быть использована для всех толстослойных переключающих схем и их элементов.

Если лом представляет собой термосные колбы или сосуды Дьюара, используют водный раствор соли, дающий кислую реак­цию. Серебро отделяется от стекла в виде хлопьев и выделяется затем из раствора методами сепарации.

По технологии исходное сырье, содержащее благородные ме­таллы, переводят в разлагающуюся форму путем сжигания или криогенного охлаждения, после чего его дробят и классифициру­ют на ситах в диапазоне крупностей 0,2-5,0 мм.

Из подрешетного продукта методом гравитационной сепарации выделяют тяжелую фракцию, содержащую благородные ме­таллы, а надрешетный продукт подвергают магнитной сепарации. Из магнитной фракции продукта механическим способом выде­ляют концентрат благородных металлов. Из немагнитной фрак­ции и тяжелой фракции, полученной при гравитационной сепа­рации, также получают некоторое количество благородных металлов путем их химической обработки и удаления цветных ме­таллов и примесей.

Для получения высококачественного концентрата с содержа­нием благородных металлов не ниже 95% дополнительно прово­дят выщелачивание концентратов в неорганической кислоте.

По технологии фирмы «Galika» лом, например телевизоров, дробят в молотковой дробилке на фракции до 100 мм. Дробильная установка проста по конструкции и может быть установлена на грузовике. Из дробленого продукта выделяется железо с помощью магнитного барабанного сепаратора, а узлы электронных схем и большие куски алюминия отбирают вручную с ленточного транспортера, поставляющего лом в плавильную печь. Плавку осу­ществляют во вращающейся барабанной печи.

Перед плавкой дно печи заполняют старым стеклом. В резуль­тате в процессе плавки расплавленное стекло создает защитный слой над расплавленным металлом, что препятствует испарению благородных металлов.

В процессе плавки содержание меди в печи должно быть опре­деленным, так как медь хорошо связывает благородные металлы. Поэтому необходимо добавлять медьсодержащие отходы, в том числе и провода с изоляцией.

Вследствие того, что в магнитном сепараторе удаляется не все железо, оставшуюся его часть выжигают с использованием жид­кого кислорода в процессе плавки. Для этого на 15 т расплавлен­ной плиты требуется 150 кг жидкого кислорода.

В качестве горючего для печи могут использоваться любое, в том числе отработанное, машинное масло и деревянные корпуса телевизоров. Газоочистка осуществляется с применением катали­заторов. Отработанная тепловая энергия может использоваться повторно, например для отопления квартир.

Выплавленный металл состоит в основном из меди с примеся­ми благородных металлов. В последующем из него электролити­ческими методами выделяют сначала медь, затем золото, сереб­ро, платину и палладий.

Шлаки, оставшиеся после плавки, состоят в основном из стекла. Эти шлаки после измельчения могут повторно использоваться в плавке или во вторичной стройиндустрии.

По технологии американских компаний исходное сырье может содержать скрап в виде электродвигателей, генераторов, силовых щитов, реле и других электронных и электротехнических устройств, в которых кроме меди имеются алюминий, органические изоля­ционные материалы, железосодержащие материалы и в неболь­ших количествах другие металлы, в том числе благородные.

Технология предусматривает криогенное охлаждение, несколько циклов измельчения, воздушной и магнитной сепарации. В каче­стве измельчителей в начальных стадиях используют молотковые дробилки, а в последующих стадиях для измельчения ковких ма­териалов - роторные измельчители-грануляторы. Для сепарации практически всех видов получаемых продуктов (металлов и неме­таллов) применяют виброгрохоты с воздушным псевдосжижени­ем и концентрационные столы, также в режиме воздушного псевдосжижения.

Технология энергоемкая из-за большой степени дробления (до 100 и более раз) и решения сложной проблемы полной сепара­ции многокомпонентного лома.

По технологии фирмы «Lindemann» гидравлическим грейде­ром лом загружают в наклонно расположенный загрузочный же­лоб и направляют в дробилку (цердиратор-160). Вторая кромка отбойной плиты цердиратора служит для дополнительного дроб­ления крупных кусков лома до размеров, обеспечивающих их про­хождение через колосниковую решетку. Недробимые куски лома разгружаются посредством разгрузочного клапана гидравлическо­го действия в обход колосниковой решетки.

Дробленый материал виброконвейером подается на ленточный конвейер, с помощью которого направляется к воздушному сепа­ратору, где металлы очищаются от неметаллических материалов, после чего поток металлов поступает на барабан электромагнит­ного сепаратора. Здесь магнитная фракция отделяется в контей­нер, а немагнитная попадает на сортировочный конвейер, где раскрытые цветные металлы сортируют вручную, после чего по­ток цветных металлов направляют на измельчение и ЭДС-сепарацию для разделения по видам металлов. Чистота получаемых ме­таллов 85-90%.

Проблема пылеулавливания технологической линии решена по так называемому принципу двухступенчатого отделения. Во время 1-й ступени отсасываемый воздух, содержащий пыль, предвари­тельно очищается от крупной пыли и отходов в циклоне (методом центробежного отделения). Во время 2-й ступени часть потока предварительно очищенного воздуха проходит в мокрый скруббер Вентури.

Технология предназначена для выделения цветных металлов из лома в гидроциклонах и включает в себя подготовительные опе­рации дробления, магнитной сепарации, грохочения и гидроциклонирования.

Измельченный материал до крупности -0,7 см, из которого отделены ферромагнитные металлы, подается на батарею после­довательно соединенных гидроциклонов, в которых материал раз­деляется по плотности с использованием только одной разделяю­щей среды.

Технология экологически чистая. Технологическая жидкость очищается от мелких твердых частиц в специальных концентрато­рах циклонного типа. При этом полученный концентрат также может рассматриваться как источник многокомпонентных отхо­дов.

Извлечение серебра из фотоматериалов.