DE102010027310A1

DE102010027310A1 - Verfahren zum Extrahieren wenigstens eines nicht magnetischen Wertstoffs aus Elektroschrott

Info

Publication number: DE102010027310A1
Application number: DE201010027310
Authority: DE
Inventors: Dr. Danov Vladimir; Dr. Hartmann Werner; Andreas Schröter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2012-01-19

Abstract

Verfahren zum Extrahieren wenigstens eines nicht magnetischen Wertstoffs aus Elektroschrott, umfassend die folgenden Schritte: a) Zerkleinern des Elektroschrotts zu Partikeln; b) Bilden einer Suspension durch Zugeben von Wasser und wenigstens eines sich selektiv mit dem zu gewinnenden Wertstoff verbindenden Hydrophobierungsmittels; c) Zugeben eines hydrophobierten magnetischen Materials; d) Separieren der aus den hydrophobierten Wertstoffpartikeln und dem hydrophobierten magnetischen Material bestehenden Agglomerate von der Suspension; e) Zugabe von Chemikalien zum Trennen der hydrophoben Bindung der Agglomerate; und f) magnetische Separation des magnetischen Materials.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrahieren wenigstens eines nicht magnetischen Wertstoffs aus Elektroschrott.
Elektroschrott, insbesondere die darin enthaltenen elektronischen Bauteile, enthalten eine große Anzahl an Metallen in kleiner Dosierung, so genannte Gewürzmetalle. Für bestimmte moderne Technologien sind die Gewürzmetalle unverzichtbare Bestandteile, da sie den eingesetzten Materialien und Bauteilen wichtige Eigenschaften verleihen. Auch wenn die Gewürzmetalle nur in kleinen Mengen im Fertigprodukt vorhanden sind, führt der weltweit wachsende Bedarf zu einer starken Abhängigkeit moderner Schlüsseltechnologien von diesen seltenen Stoffen. Es wird daher befürchtet, dass das unzureichende Angebot an Gewürzmetallen zukünftig die Entwicklung innovativer Technologiebranchen bremsen könnte. Viele dieser Metalle sind sehr selten und werden in Weltjahresproduktionen von weniger als 1.000 t gefördert. Erschwerend kommt hinzu, dass viele Gewürzmetalle gemeinsam mit einem Hauptmetall gefördert werden, sodass eine Erhöhung der Fördermenge des Gewürzmetalls eine Erhöhung der Fördermenge des Hauptmetalls verursachen würde, was jedoch in den meisten Fällen unwirtschaftlich wäre. Beispiele für Produkte, bei deren Herstellung Gewürzmetalle unverzichtbar sind, sind Brennstoffzellen, fotovoltaische Produkte oder Hybridfahrzeuge. Daneben gehören Flachbildschirme und Mobiltelefone zu den Gütern, bei denen Gewürzmetalle verwendet werden. Ebenso werden zur Stahlherstellung bestimmte Zuschlag- und Legierungsstoffe in kleinen Mengen benötigt, um Stähle mit bestimmten Eigenschaften zu erzeugen.
Für herkömmlichen Elektroschrott in Form von mit elektronischen Bauteilen bestückten Leiterplatten sind bereits eine Reihe von Verfahren zur Wiederverwertung vorgeschlagen worden. Zumeist werden die elektronischen Bauteile geschreddert und mittels Magneten die eisenhaltigen Partikel extrahiert. Danach wird das Schreddergut mit Hilfe von Rütteltischen in verschiedene Korngrößen getrennt und ausgeschleust. Für Gewürzmetalle sind derartige mechanische Verfahren jedoch nicht geeignet. Grundsätzlich wäre eine Wiedergewinnung von Gewürzmetallen mittels galvanischer Verfahren denkbar, derartige Verfahren werden aus Gründen des Umweltschutzes jedoch nur in begrenztem Maße angewendet. Wegen der geringen Dosierung der Gewürzmetalle und der starken Verteilung lagern diese sich als Verunreinigung ab, sodass sie für eine weitere Nutzung verloren sind. Dementsprechend gibt es einen enormen Bedarf an Recyclingmethoden, um Gewürzmetalle aus verbrauchten Produkten, insbesondere aus elektronischen Bauteilen, wieder zu gewinnen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Extrahieren nicht magnetischer Wertstoffe aus Elektroschrott anzugeben, das einen auch unter Umweltschutzgesichtspunkten vertretbaren Energiebedarf aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 1 vorgesehen.
Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren zum Extrahieren wenigstens eines nicht magnetischen Wertstoffs aus Elektroschrott dieser zunächst zu Partikeln zerkleinert. Der Begriff Elektroschrott umfasst dabei sowohl mit elektrischen oder elektronischen Bauteilen bestückte Platinen als auch davon abgetrennte Bauteile. Im nächsten Schritt wird durch Zugeben von Wasser und wenigstens eines sich selektiv mit dem zu gewinnenden Wertstoff verbindenden Hydrophobierungsmittels eine Suspension gebildet, die in einer Recyclinganlage pumpbar ist. Anschließend wird der Suspension hydrophobiertes magnetisches Material zugegeben. Dieses hydrophobierte magnetische Material verbindet sich mit den hydrophobierten Wertstoffpartikeln zu größeren Agglomeraten. Danach werden die aus den hydrophobierten Wertstoffpartikeln und den hydrophobierten magnetischen Material bestehenden Agglomerate von der Suspension separiert. Durch die Zugabe von Chemikalien wird die hydrophobe Bindung der Agglomerate aufgehoben, sodass anschließend eine magnetische Separation des magnetischen Materials erfolgen kann. Übrig bleibt der nicht magnetische Wertstoff, das heißt ein bestimmtes Gewürzmetall.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es bevorzugt, dass Magnetit als hydrophobiertes Material zugegeben wird. Es wird außerdem bevorzugt, dass zum Trennen oder Aufheben der hydrophoben Bindung wenigstens ein Tensid zugegeben wird. Als Hydrophobierungsmittel, das sich selektiv mit dem zu gewinnenden Wertstoff verbindet, kommen insbesondere Xanthate in Betracht.
Um eine höhere Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erzielen, kann es vorgesehen sein, dass das am Ende des Verfahrens magnetisch separierte magnetische Material bei der erneuten Durchführung des Verfahrens wieder verwendet wird, dementsprechend kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem Kreislauf durchgeführt werden.
Eine besonders gute Ausbeute lässt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielen, wenn das Separieren der Agglomerate von der Suspension in einem magnetischen Separator erfolgt.
Es wird besonders bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Verfahren in einer Recyclinganlage automatisch durchgeführt wird. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden.
Um eine hohe Ausbeute an nicht magnetischen Wertstoffen wie Gewürzmetallen zu erzielen, kann es vorgesehen sein, dass der Elektroschrott bis zu einer Partikelgröße von einigen 100 μm, besonders bevorzugt bis zu einer Partikelgröße von einigen 10 μm, gemahlen wird. Die angegebenen Größen sind mittlere Partikelgrößen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für ein oder mehrere der folgenden Elemente, die als Wertstoffe aus Elektroschrott extrahiert werden können: Indium, Molybdän, Niob, Tantal, Gallium, Platin, Antimon.
Es wird besonders bevorzugt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in weiteren Prozessschritten bzw. Verfahrensdurchläufen weitere Wertstoffe selektiv abgetrennt werden, vorzugsweise Edelmetalle und/oder Kunststoffe.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Verfahren 1 erfolgt zunächst im Schritt 2 eine Zerkleinerung des Elektroschrotts zu Partikeln. Der Elektroschrott in Form von bestückten Leiterplatten oder elektronischen Bauteilen, die in einem vorhergehenden Schritt bereits von Leiterplatten getrennt worden sind, wird in einem Schredder zerkleinert und anschließend gemahlen. Durch den Mahlvorgang wird der Elektroschrott in Partikel zerkleinert, deren mittlere Größe in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ca. 100 bis 500 μm beträgt. Es sind jedoch auch Verfahren denkbar, bei denen eine Zerkleinerung bis zu einer Partikelgröße von einigen 10 μm erfolgt.
Im Schritt 3 wird eine Suspension gebildet, indem der zu Partikeln gemahlene Elektroschrott mit Wasser und einem Hydrophobierungsmittel gemischt wird. Das Hydrophobierungsmittel verbindet sich selektiv mit dem zu gewinnenden Wertstoff, beispielsweise Indium, und verleiht diesem eine Wasser abstoßende Eigenschaft. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden Xanthane als Hydrophobierungsmittel zugegeben.
Im Schritt 4 wird ein hydrophobiertes magnetisches Material zugegeben. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem magnetischen Material um Magnetit (Fe₃O₄). In der Suspension befinden sich somit die gemahlenen Partikel einschließlich des zu extrahierenden Wertstoffs, der mit dem Hydrophobierungsmittel verbunden ist und zusätzlich das hydrophobierte magnetische Material. Beide hydrophobierte Substanzen verbinden sich zu Agglomeraten, die sowohl Partikel des gesuchten Wertstoffs als auch Magnetitpartikel enthalten. Beide Materialien bilden miteinander größere Agglomerate.
Im Schritt 5 erfolgt das Separieren der aus den hydrophobierten Wertstoffpartikeln und dem hydrophobierten magnetischen Material bestehenden Agglomerate von der Suspension in einem magnetischen Separator. Dabei wird die Suspension einem Magnetfeld ausgesetzt, sodass sich die Magnetitpartikel an einer bestimmten Stelle des Separators sammeln, an der sie abgetrennt werden können. Im nächsten Schritt 6 des Verfahrens werden den abgetrennten Agglomeraten Chemikalien zugegeben, wodurch die hydrophobe Bindung der Agglomerate aufgehoben wird. Für diesen Zweck eignen sich insbesondere Tenside oder nichtpolare Flüssigkeiten wie z. B. Dieselöl oder organische Öle. Um die Wertstoffe von den Magnetitpartikeln zu trennen, werden die Magnetitpartikel im Schritt 7 in einem magnetischen Separator abgetrennt. Als Reststoff bleiben im anschließenden Schritt 8 die Wertstoffe des zu extrahierenden nicht magnetischen Wertstoffs, beispielsweise Partikel aus Indium, übrig.
Die im Schritt 7 abgetrennten magnetischen Partikel können bei einer erneuten Durchführung des Verfahrens 1 wieder hydrophobiert und im Schritt 4 der Suspension zugegeben werden, was durch die Verbindungslinie 9 in der Zeichnung symbolisch dargestellt wird. Dementsprechend wird für die Durchführung des Verfahrens 1 lediglich eine bestimmte Menge an Magnetit benötigt, da dieses in weiteren Verfahrensdurchgängen wieder verwendet werden kann.
An das in der Zeichnung dargestellte Verfahren 1 können sich weitere Verfahrensdurchgänge anschließen, in denen weitere Wertstoffe, insbesondere weitere Gewürzmetalle wie Molybdän, Niob, Tautal, Gallium, Platin oder Antimon extrahiert werden.

Claims

Verfahren zum Extrahieren wenigstens eines nicht magnetischen Wertstoffs aus Elektroschrott, umfassend die folgenden Schritte: a) Zerkleinern des Elektroschrotts zu Partikeln; b) Bilden einer Suspension durch Zugeben von Wasser und wenigstens eines sich selektiv mit dem zu gewinnenden Wertstoff verbindenden Hydrophobierungsmittels; c) Zugeben eines hydrophobierten magnetischen Materials; d) Separieren der aus den hydrophobierten Wertstoffpartikeln- und dem hydrophobierten magnetischen Material bestehenden Agglomerate von der Suspension; e) Zugabe von Chemikalien zum Trennen der hydrophoben Bindung der Agglomerate; und f) magnetische Separation des magnetischen Materials.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt c) Magnetit als hydrophobiertes Material zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Trennen der hydrophoben Bindung der Agglomerate im Verfahrensschritt e) wenigstens ein Tensid zugegeben wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt b) Xanthate zugegeben werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das im Verfahrensschritt f) abgetrennte magnetische Material erneut im Verfahrensschritt c) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Separieren der Agglomerate von der Suspension im Verfahrensschritt d) in einem magnetischen Separator erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Recyclinganlage automatisch durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroschrott im Verfahrensschritt a) gemahlen wird, bevorzugt bis zu einer Partikelgröße von einigen 100 μm, besonders bevorzugt bis zu einer Partikelgröße von einigen 10 μm.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der folgenden Elemente als Wertstoffe extrahiert werden: Indium, Molybdän, Niob, Tantal, Coltan, Gallium, Platin, Antimon.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in weiteren Prozessschritten weitere Wertstoffe selektiv abgetrennt werden, vorzugsweise Edelmetalle und/oder Kunststoffe.