ES2662956A1 - PROCEDURE FOR THE RECOVERY OF METAL METAL TANK ELECTROLYTIC CONDENSERS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

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ES2662956A1 ES201631166A ES201631166A ES2662956A1 ES 2662956 A1 ES2662956 A1 ES 2662956A1 ES 201631166 A ES201631166 A ES 201631166A ES 201631166 A ES201631166 A ES 201631166A ES 2662956 A1 ES2662956 A1 ES 2662956A1
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Abstract

Procedure for the recovery of tantalum metal from electrolytic capacitors. The object of the present invention is a method for the recovery of tantalum metal from electrolytic capacitors. The process includes several stages, mainly physical operations for the extraction of tantalum from the condensers, being especially important the grinding of the dark material comprising tantalum metal and MnO 2 and the reduction conditions of the latter compound for get the metal tantalum. These operations must not affect the existing tantalum or provide any metallic element to the reaction mixture. In this way it is ensured that tantalum remains as such and that it is not contaminated with any additional component. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

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PROCEDIMIENTO PARA LA RECUPERACIÓN DE TÁNTALO METAL DE CONDENSADORES ELECTROLÍTICOS PROCEDURE FOR THE RECOVERY OF METAL TANDAL OF ELECTROLYTIC CONDENSERS

DESCRIPCION DESCRIPTION

SECTOR Y OBJETO DE LA INVENCION SECTOR AND OBJECT OF THE INVENTION

El procedimiento objeto de la presente invención se enmarca en el sector de la recuperación de metales valiosos a partir de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos, más especialmente del tántalo de los condensadores. The process object of the present invention is framed in the sector of the recovery of valuable metals from waste electrical and electronic equipment, especially the tantalum of the capacitors.

El procedimiento incluye varias etapas, siendo especialmente importantes la trituración del material oscuro que comprende tántalo metal y MnO2 y las condiciones de reducción de este último compuesto para obtener el tántalo metal. The process includes several stages, the grinding of the dark material comprising tantalum metal and MnO2 being especially important and the conditions of reduction of the latter compound to obtain the tantalum metal.

ESTADO DE LA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE

Actualmente se descartan al año entre 20 y 50 toneladas de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos en el mundo. Debido a la importancia y escasez de algunos de los metales y materias primas que contienen estos residuos, es interesante su aprovechamiento. Teniendo en cuenta esto, la Comisión Europea (CE) publicó en 2011 [Documento COM (2011) 25 final “Abordar los retos de los mercados de productos básicos y de las materias primas”; 2/2/2011] un documento en el que aparecía una clasificación de catorce materiales por ser su situación especialmente significativa y crítica, entre los que figuraba el tantalo. Existen técnicas de recogida y tecnologías de reciclado bastante avanzadas para algunas aplicaciones de metales preciosos (Pt, Pd, Au, Ag) por lo que se consiguen porcentajes de reciclado superiores al 50% para estos elementos. Para las tierras raras así como para Ta, Ga e In el porcentaje de reciclado es menor al 1%, a pesar de ser materiales críticos según la CE. Currently, 20 to 50 tons of waste electrical and electronic equipment in the world are discarded annually. Due to the importance and shortage of some of the metals and raw materials that contain this waste, its use is interesting. With this in mind, the European Commission (EC) published in 2011 [Document COM (2011) 25 final “Addressing the challenges of commodity and raw material markets”; 2/2/2011] a document in which a classification of fourteen materials appeared because of its particularly significant and critical situation, among which was the tancello. There are collection techniques and recycling technologies quite advanced for some applications of precious metals (Pt, Pd, Au, Ag) so that recycling percentages greater than 50% are achieved for these elements. For rare earths as well as for Ta, Ga and In the recycling percentage is less than 1%, despite being critical materials according to the EC.

El tántalo presenta una abundancia del 0,0001% (1 ppm) en la corteza terrestre. Algunas de sus propiedades físicas vienen dadas en la siguiente tabla: Tantalum has an abundance of 0.0001% (1 ppm) in the earth's crust. Some of its physical properties are given in the following table:

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Tabla 1. Propiedades físicas del Tántalo Table 1. Physical properties of Tantalum

Punto de fusión (ºC) Melting point (ºC)
2980 2980

Punto de ebullición (ºC) Boiling Point (ºC)
5534 5534

Entalpía de fusión (kJ/mol) Enthalpy of fusion (kJ / mol)
24,7 24.7

Entalpía de vaporización (kJ/mol) Vapor enthalpy (kJ / mol)
758,2 758.2

Entalpía de atomización (kJ/mol) Enthalpy of atomization (kJ / mol)
782 782

Densidad, a 20ºC (g/cm3) Density, at 20ºC (g / cm3)
16,65 16.65

Resistividad eléctrica (Ω·m) Electrical Resistivity (Ω · m)
~12,4 ~ 12.4

A temperatura alta es atacado por O2 y por los halógenos; además es capaz de At high temperature it is attacked by O2 and by halogens; He is also able to

5 combinarse con la mayoría de no metales. Queda pasivado por un recubrimiento de óxido, lo que le aporta resistencia a la corrosión. Es inerte a los ácidos no oxidantes y los álcalis fundidos lo atacan a temperaturas elevadas. Su máximo y más estable estado de oxidación es +5. En estados de oxidación inferiores suele formar “clústers” hexanuclares con enlaces metal-metal [Housecroft C. E., Sharpe A. G. Química Inorgánica ; Pearson 5 be combined with most nonmetals. It is passivated by an oxide coating, which gives it corrosion resistance. It is inert to non-oxidizing acids and molten alkalis attack it at elevated temperatures. Its maximum and most stable oxidation state is +5. In lower oxidation states it usually forms hexanuclare “clusters” with metal-metal bonds [Housecroft C. E., Sharpe A. G. Inorganic Chemistry; Pearson

10 Educación S.A., 2006. pp. 654-658]. 10 Educación S.A., 2006. pp. 654-658].

El tántalo se encuentra principalmente en la naturaleza en una serie isomorfa de minerales que contienen óxidos de tántalo, niobio, hierro y manganeso, y especialmente en un mineral compuesto por colombita y tantalita, de color negro o marrón muy oscuro, 15 más conocido como coltán. Las escorias de la metalurgia del estaño (Tailandia, Malasia, Brasil) constituyen una fuente no primaria de Ta, previamente concentradas pirometalúrgicamente para elevar su contenido de Ta2O5. Otra fuente de Ta se encuentra en depósitos pegmatíticos (un tipo de roca ígnea), tanto en canteras a cielo abierto en Australia, como subterráneas en Canadá, de los que se extrae por voladura y trituración Tantalum is found mainly in nature in an isomorphic series of minerals that contain tantalum, niobium, iron and manganese oxides, and especially in a mineral composed of colombite and tantalite, of a very dark black or brown color, 15 better known as coltan . Slag from tin metallurgy (Thailand, Malaysia, Brazil) is a non-primary source of Ta, previously concentrated pyrometallurgically to raise its Ta2O5 content. Another source of Ta is found in pegmatitic deposits (a type of igneous rock), both in opencast quarries in Australia, and underground in Canada, from which it is extracted by blasting and crushing.

20 y se concentra posteriormente por gravedad. 20 and subsequently concentrated by gravity.

Los tamaños atómicos semejantes de Nb y Ta debidos a la contracción de los lantánidos, hacen que se encuentren juntos en la naturaleza formando el niobatotantalato de hierro y manganeso (Fe, Mn)(Nb, Ta)2O6. Este compuesto es el 25 constituyente del coltán. Debido a la importancia actual del tántalo en la tecnología, se han tenido que poner a punto métodos para separarlo del niobio. Actualmente, una vez separado el Ta del Nb, se reduce el heptafluorotantalato, K2TaF7, con sodio. Este método Similar atomic sizes of Nb and Ta due to the contraction of the lanthanides, make them together in nature forming the iron and manganese niobatotantalate (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2O6. This compound is the constituent of coltan. Due to the current importance of tantalum in technology, methods have been developed to separate it from niobium. Currently, once Ta is separated from Nb, heptafluorotantalate, K2TaF7, is reduced with sodium. This method

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fue utilizado primero por Siemens & Halske AG a principios del siglo veinte, y se ha ido mejorando con el paso del tiempo. El reactor se introduce en un horno de arco eléctrico y se calienta por debajo de 1000ºC. Es necesario controlar la temperatura, el diluyente y la agitación porque de ellas depende la calidad del tántalo. Si el Ta es separado del Nb en forma de Ta2O5, se reduce el óxido electroquími-camente, pero no se alcanza calidad suficiente para algunas aplicaciones It was first used by Siemens & Halske AG in the early twentieth century, and has been improving over time. The reactor is introduced into an electric arc furnace and heated below 1000 ° C. It is necessary to control the temperature, diluent and agitation because the quality of tantalum depends on them. If the Ta is separated from the Nb in the form of Ta2O5, the oxide is reduced electrochemically, but sufficient quality is not achieved for some applications

[López-López G., López-López J., García-Yagües M. R; TÁNTALO: Un metal estratégico, Ingeniería y Tecnologías químicas, Vol. 84, nº3, (2009), pp. 1-6]. [López-López G., López-López J., García-Yagües M. R; TANTALO: A strategic metal, Engineering and Chemical Technologies, Vol. 84, nº3, (2009), pp. 1-6].

Las mayores reservas de coltán (80%) se encuentran en África, sobre todo en la zona de la República Democrática del Congo. Desde que se extendió el uso de los dispositivos electrónicos, el tántalo extraído de otras partes del mundo como Australia, Brasil o Tailandia empezó a escasear. A pesar de que este tipo de dispositivos incluyen cantidades pequeñas del metal, utilizan más del 80% de la extracción mundial de Ta. The largest reserves of coltan (80%) are found in Africa, especially in the area of the Democratic Republic of the Congo. Since the use of electronic devices was extended, tantalum extracted from other parts of the world such as Australia, Brazil or Thailand began to be scarce. Although these types of devices include small amounts of metal, they use more than 80% of the worldwide extraction of Ta.

El tántalo se utiliza en la industria para construir recipientes de reacción e intercambiadores de calor que se vayan a colocar en atmósferas corrosivas, por su inercia química. También en biomedicina, para suturas, tornillos, alambres, mallas, implantes… por ser un material biocompatible. En los años noventa se aumentó la demanda del metal por su aplicación en electrónica, especialmente en condensadores sólidos de tántalo, uso al que se dedica el 80% de la producción, porque es posible lograr mayores capacidades en menores tamaños. Tantalum is used in the industry to build reaction vessels and heat exchangers to be placed in corrosive atmospheres, due to their chemical inertia. Also in biomedicine, for sutures, screws, wires, meshes, implants ... for being a biocompatible material. In the 1990s the demand for metal was increased due to its application in electronics, especially in solid tantalum capacitors, a use that 80% of the production is dedicated to, because it is possible to achieve greater capacities in smaller sizes.

El desarrollo de la industria eléctrica y electrónica ha conducido a un aumento en la demanda de tántalo, por lo que resulta interesante recuperarlos de los dispositivos donde se encuentran una vez terminada su vida útil,. Estos dispositivos suponen entre 20 y 50 toneladas de residuos anualmente. The development of the electrical and electronic industry has led to an increase in the demand for tantalum, so it is interesting to recover them from the devices where they are once they have finished their useful life. These devices suppose between 20 and 50 tons of waste annually.

Existen trabajos previos que estudian la recuperación de tántalo de condensadores. Uno de los métodos consiste en una oxidación con aire con una posterior separación magnética y lavado, para tratar lo obtenido con HNO3 y reducirlo después con Mg, para terminar separando el Ta con un lavado ácido [Matsuoka R., Mineta K., Okabe T. H. Recycling process for tantalum and some other metal scraps; Metals & materials society The minerals. 2004. EPD Congress; Mineta K., Okabe T. H. Development of a recycling process for tantalum from capacitor scraps. Journal of Physics and Chemistry of Solids, Vol. 66, (2005), pp. 318-321]. Es posible destruir el recubrimiento de resina epoxi del condensador con NaOH para recuperar el Ta sinterizado de su interior, como han encontrado Katano S., Wajima T., Nakagome H. Recovery of tantalum sintered compact from used tantalum condenser using steam gasification with sodium hydroxide. APCBEE Procedia, Vol. 10, 2014, pp. 182-186. There are previous works that study the recovery of tantalum from capacitors. One of the methods consists of an oxidation with air with a subsequent magnetic separation and washing, to treat the obtained with HNO3 and then reduce it with Mg, to end up separating the Ta with an acid wash [Matsuoka R., Mineta K., Okabe TH Recycling process for tantalum and some other metal scraps; Metals & materials society The minerals. 2004. EPD Congress; Mineta K., Okabe T. H. Development of a recycling process for tantalum from capacitor scraps. Journal of Physics and Chemistry of Solids, Vol. 66, (2005), pp. 318-321]. It is possible to destroy the epoxy resin coating of the condenser with NaOH to recover the sintered Ta inside, as found by Katano S., Wajima T., Nakagome H. Recovery of tantalum sintered compact from used tantalum condenser using steam gasification with sodium hydroxide . APCBEE Procedia, Vol. 10, 2014, pp. 182-186.

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El objeto de la presente invención es un procedimiento sencillo para la recuperación del tántalo de los condensadores sólidos que lo contienen. Para ello se fija como objetivo no realizar ninguna reacción química con el tántalo que ya se encuentra en los condensadores como tántalo metal. Esta es la principal diferencia con patentes y publicaciones del estado de la técnica que comienzan por oxidar a tántalo(V), ya que luego deberán emplear métodos de reducción muy enérgicos y costosos, bien electroquímicos o reducción con sodio fundido, que encarecen notablemente el reciclado. The object of the present invention is a simple procedure for the recovery of tantalum from the solid capacitors that contain it. For this purpose, it is set as objective not to carry out any chemical reaction with the tantalum that is already in the condensers as tantalum metal. This is the main difference with patents and publications of the state of the art that begin by oxidizing to tantalum (V), since then they must use very energetic and expensive reduction methods, either electrochemical or reduction with molten sodium, which make recycling significantly more expensive. .

El documento JPS6475632A hace referencia a un procedimiento para recuperar Ta de chatarra electrónica con condensadores. Se menciona en este procedimiento la posibilidad de disolver el MnO2 de forma eficiente mediante la aplicación, entre otros medios, de H2O2 en medio ácido. El Ta resultado de separar el MnO2 se trata de cara a purificarlo mediante métodos convencionales. Document JPS6475632A refers to a procedure for recovering Ta from electronic scrap with capacitors. The possibility of dissolving MnO2 efficiently by applying, among other means, H2O2 in acidic medium is mentioned in this process. The Ta resulting from separating the MnO2 is treated in order to purify it by conventional methods.

El documento US2013336858A1 refiere que los procesos de recuperación más aplicados no permiten obtener un Ta con pureza suficiente para ser utilizados como materia prima para, por ejemplo, fabricar nuevos condensadores de Ta ya que se arrastran impurezas como Si, Sb, Mn, Sn, Pb, Zn, Fe, Ni, Cu, Al que están presentes en las PCBs de donde se extraen los condensadores conteniendo Ta. Document US2013336858A1 refers that the most applied recovery processes do not allow obtaining a Ta with sufficient purity to be used as raw material to, for example, manufacture new Ta condensers since impurities such as Si, Sb, Mn, Sn, Pb are carried away , Zn, Fe, Ni, Cu, Al which are present in the PCBs from which the capacitors containing Ta are extracted.

Esta publicación remite a la JP2010214352A en lo referente a los procesos de concentración previos (molienda, tamizado, separación magnética, separación por gravedad y, de nuevo, otra separación magnética). Los materiales no magnéticos, donde permanece el Ta, se someten a continuación a un tratamiento ácido con HCl concentrado. En una de las alternativas se contempla la adición de H2O2 al tratamiento ácido lo que se menciona que conduce a retirar en una leve pero superior medida el Cu del sustrato sólido. Este tratamiento ácido al que se somete al resultado de las etapas de separación gravimétrica y magnética no es la última etapa ya que le siguen otras donde se procede a un ataque alcalino, la tostación del sustrato y otro ataque alcalino, todo ello sobre todo para despojar de tungsteno el sustrato sólido. This publication refers to JP2010214352A in relation to previous concentration processes (grinding, sieving, magnetic separation, gravity separation and, again, another magnetic separation). Non-magnetic materials, where Ta remains, are then subjected to an acid treatment with concentrated HCl. In one of the alternatives, the addition of H2O2 to the acid treatment is contemplated, which leads to removing the Cu from the solid substrate in a slight but superior measure. This acid treatment that is subjected to the result of the stages of gravimetric and magnetic separation is not the last stage since it is followed by others where an alkaline attack, the roasting of the substrate and another alkaline attack are followed, all especially to strip of tungsten solid substrate.

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Wei Yuezhou; Sato Nobuaki; Takenaka Toshihide; Nanjo Michio Leaching reaction of manganese dioxide from tantalum capacitor scrap. A study on the recycling of high quality rare metal secondary resource; Shigen to sozai, Vol.105, Nr.2 (1989), 181 – 187 refiere específicamente la utilización del H2O2 entre otros agentes para la extracción del MnO2 del sustrato donde permanece el Ta en condensadores procedentes de chatarra electrónica. Entre los agentes reductores aplicados están Na2SO3, H2O2, así como el FeSO4 en medio de ácido sulfúrico. Por lo expuesto, el H2O2, junto con el Na2SO3, fue el más efectivo al extraer más del 90% del MnO2 después de actuar sobre el sustrato durante 24 horas a temperatura ambiente. Wei Yuezhou; Sato Nobuaki; Takenaka Toshihide; Nanjo Michio Leaching reaction of manganese dioxide from tantalum capacitor scrap. A study on the recycling of high quality rare metal secondary resource; Shigen to sozai, Vol. 105, Nr. 2 (1989), 181-187 specifically refers to the use of H2O2 among other agents for the extraction of MnO2 from the substrate where Ta remains in capacitors from electronic scrap. Among the reducing agents applied are Na2SO3, H2O2, as well as FeSO4 in sulfuric acid medium. Therefore, H2O2, together with Na2SO3, was the most effective when extracting more than 90% of MnO2 after acting on the substrate for 24 hours at room temperature.

El documento de Orlov V M.; Kiselev E.N. Leaching of manganese dioxide from porous bodies; Russian Journal of Applied Chemistry Vol. 85, Nr.11 (2012), pp.1699-1702, revela literalmente la reducción del MnO2 con H2O2 en medio ácido H2SO4 (también HCl). Está orientado a los condensadores de electrolito sólido, si bien no refiere que los condensadores de los que se pretende recuperar el Ta sean sometidos a una operación previa de molienda y separaciones gravimétricas y magnética. The document of Orlov V M .; Kiselev E.N. Leaching of manganese dioxide from porous bodies; Russian Journal of Applied Chemistry Vol. 85, Nr. 11 (2012), pp. 1699-1702, literally reveals the reduction of MnO2 with H2O2 in H2SO4 acid medium (also HCl). It is oriented to solid electrolyte capacitors, although it does not refer that the capacitors from which Ta is intended to be recovered are subjected to a previous operation of grinding and gravimetric and magnetic separations.

EXPLICACION DE LA INVENCION EXPLANATION OF THE INVENTION

En coherencia con lo expuesto en al apartado de estado de la técnica, el planteamiento es desarrollar un procedimiento que incluya principalmente operaciones físicas para la extracción del tántalo de los condensadores. Consistent with what is stated in the state of the art section, the approach is to develop a procedure that mainly includes physical operations for the extraction of the tantalum from the capacitors.

Caso de plantear alguna operación química esta no deberá afectar al tántalo existente ni deberá aportar a la mezcla de reacción ningún elemento metálico adicional. De esta manera se asegura que el tántalo permanece como tal y que no se impurifica con ningún elemento metálico adicional. If a chemical operation is proposed, it should not affect the existing tantalum nor should it provide any additional metallic element to the reaction mixture. This ensures that the tantalum remains as such and that it is not impurified with any additional metallic element.

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Constituye, por ello, el objeto de la presente invención un procedimiento para la recuperación de tántalo metal de condensadores electrolíticos procedentes de chatarra electrónica que comprende las siguientes etapas: -ruptura controlada de los condensadores en partes con un tamaño comprendido entre 0,5 y 1 cm -separación por gravedad del recubrimiento que rodea al electrodo de tántalo -separación magnética de los terminales metálicos de los condensadores que contienen al menos Cu y Ni -aislamiento del material oscuro que se obtiene tras las etapas anteriores y que comprende tántalo metal y MnO2 caracterizado porque la separación del tántalo metal del MnO2 comprende a su vez: -trituración del material oscuro hasta un tamaño comprendido entre 0,1 y 0,5 mm -reducción del MnO2 mediante tratamiento con un agente reductor que comprende ácido cítrico a una temperatura comprendida entre 20 ºC y 60 ºC durante un periodo de tiempo comprendido entre 90 min y 24 h -filtración del producto obtenido en la etapa anterior -lavado con una disolución acuosa del sólido resultante de la etapa anterior para eliminar el citrato de manganeso -secado del sólido obtenido tras la etapa de lavado a temperatura comprendida entre 60ºC y 200ºC el cual contiene tántalo metal con al menos el 99,5% de pureza. Therefore, the object of the present invention is a process for the recovery of tantalum metal from electrolytic capacitors from electronic scrap comprising the following steps: -controlled breaking of the capacitors into parts with a size between 0.5 and 1 cm - gravity separation of the coating surrounding the tantalum electrode - magnetic separation of the metal terminals of the capacitors containing at least Cu and Ni - isolation of the dark material obtained after the previous stages and comprising tantalum metal and MnO2 characterized because the separation of the metal tantalum from the MnO2 includes: - crushing the dark material to a size between 0.1 and 0.5 mm - reduction of the MnO2 by treatment with a reducing agent comprising citric acid at a temperature between 20 ºC and 60 ºC for a period of time between 90 min and 24 h -filtration of the product obtained in the previous stage -washing with an aqueous solution of the solid resulting from the previous stage to remove the manganese citrate-drying of the solid obtained after the washing step at a temperature between 60 ° C and 200 ° C which contains tantalum metal with at minus 99.5% purity.

En un modo preferente de realización del procedimiento objeto de la invención, los condensadores tienen geometría de prisma rectangular con volúmenes comprendidos entre 24 y 240 mm3, realizándose la ruptura controlada de los mismos mediante aplastamiento. Alternativamente, los condensadores pueden presentar otras geometrías, particularmente elipsoidal. In a preferred embodiment of the process object of the invention, the capacitors have rectangular prism geometry with volumes between 24 and 240 mm 3, the controlled rupture thereof being performed by crushing. Alternatively, the capacitors may have other geometries, particularly ellipsoidal.

La etapa de separación por gravedad se realiza mediante flotación en agua quedando abajo la parte interna de los condensadores que contiene el tántalo metal. El material del recubrimiento puede ser de varios tipos, particularmente de resina epoxi ignífuga o cerámico. The gravity separation stage is carried out by floating in water, leaving the internal part of the condensers containing the metal tantalum below. The coating material can be of various types, particularly flame retardant or ceramic epoxy resin.

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La etapa de separación magnética se realiza aplicando un campo magnético con densidad de flujo comprendida entre 0,1 y 0,25 T The magnetic separation stage is performed by applying a magnetic field with a flow density between 0.1 and 0.25 T

Opcionalmente, los terminales magnéticos de los condensadores pueden contener otros metales seleccionados entre Ag, Pb, Sn o Zn o mezclas y combinaciones de los mismos. Para un resultado óptimo del procedimiento de la invención, el material oscuro separado en las etapas anteriores debe triturarse hasta un tamaño de 0,2 mm y la posterior reducción del MnO2 del material oscuro con el agente reductor que comprende ácido cítrico debe realizarse en proporción agente reductor/material oscuro comprendida entre 0,4 gr y 20 gr de agente reductor por gramo de material oscuro. Optionally, the magnetic terminals of the capacitors may contain other metals selected from Ag, Pb, Sn or Zn or mixtures and combinations thereof. For an optimal result of the process of the invention, the dark material separated in the previous steps must be crushed to a size of 0.2 mm and the subsequent reduction of the MnO2 of the dark material with the reducing agent comprising citric acid must be carried out in agent proportion reducer / dark material comprised between 0.4 gr and 20 gr of reducing agent per gram of dark material.

El agente reductor puede comprender adicionalmente ácido oxálico. The reducing agent may additionally comprise oxalic acid.

La disolución acuosa que se emplea para el lavado del sólido resultante tras la etapa de reducción comprende HCl en proporción comprendida entre el 3% y el 33% en peso de HCl en agua y la etapa de secado del sólido, una vez lavado, se realiza a cualquier temperatura entre 60ºC y 200ºC. Se han realizado ensayos a 75ºC y en algunas partidas con H2O2 se secó a 140ºC.. The aqueous solution used for washing the resulting solid after the reduction stage comprises HCl in a proportion between 3% and 33% by weight of HCl in water and the solid drying stage, once washed, is carried out. at any temperature between 60ºC and 200ºC. Tests have been carried out at 75 ° C and in some games with H2O2 dried at 140 ° C ..

DESCRIPCION DETALLADA Y MODO DE REALIZACION DE LA INVENCION DETAILED DESCRIPTION AND MODE OF EMBODIMENT OF THE INVENTION

La primera operación del procedimiento de la invención es la ruptura de los condensadores electrolíticos de tántalo de tipo SMD (Surface Mounting Device), que tienen tamaños de 8x 4,5x 4 cm o menores que se realiza mediante aplastamiento hasta conseguir tamaños comprendidos entre 0,5 y 1 cm. De esta manera se separan bien sus tres componentes: un recubrimiento de resina epoxi ignífuga que rodea a un electrodo de Ta sinterizado de color negro, del que salen dos terminales de metal. The first operation of the process of the invention is the rupture of the tantalum electrolytic capacitors of type SMD (Surface Mounting Device), which have sizes of 8x 4.5x 4 cm or smaller which is carried out by crushing until sizes between 0, 5 and 1 cm. In this way, its three components are well separated: a flame retardant epoxy resin coating that surrounds a black sintered Ta electrode, from which two metal terminals come out.

De la mezcla se separan las partes de terminales metálicas mediante un imán de 010,25 T que contienen metales tales como Cu, Ni y cantidades variables de Ag de modo que pueden ser incorporadas a un proceso de reciclaje de estos metales. The metal terminal parts are separated from the mixture by means of a 010.25 T magnet containing metals such as Cu, Ni and varying amounts of Ag so that they can be incorporated into a recycling process for these metals.

De la mezcla resultante se pueden separar los trozos de resina epoxi del resto de la parte interna mediante flotación en agua. La diferencia de densidades de esta parte (menor que el agua) de la que mayoritariamente contiene el Ta (densidad del metal 16,65) permite una separación casi completa. From the resulting mixture, the pieces of epoxy resin can be separated from the rest of the inner part by flotation in water. The difference in densities of this part (less than water) from the majority of which Ta (metal density 16.65) contains allows almost complete separation.

imagen8image8

La parte interna de color oscuro ha de triturarse hasta un tamaño de entre 0,1-0,5 mm The dark colored internal part has to be crushed to a size between 0.1-0.5 mm

5 (150-35 mesh) preferentemente 0,2mm (70 mesh). Esta parte está constituida por tántalo y manganesa (MnO2) en un análisis promedio de aproximadamente 74% de Ta y el resto 26% MnO2, además de pequeñas cantidades de otros elementos. 5 (150-35 mesh) preferably 0.2mm (70 mesh). This part consists of tantalum and manganese (MnO2) in an average analysis of approximately 74% of Ta and the rest 26% MnO2, in addition to small amounts of other elements.

10 Tabla 1. Resultado del machacado 10 Table 1. Crush result

FRACCIÓN FRACTION
SEPARACIÓN % (EN PESO) EN LOS CONDENSADORES % EN PESO (determinado por XRF) SEPARATION % (BY WEIGHT) IN CONDENSERS % BY WEIGHT (determined by XRF)

Terminales Terminals
Imán 6% 52,11 ± 0,11% Cu 15,41 ± 0,01% Sn 10,46 ± 0,06% Ni 8,66 ± 0,05% Ag 8,01 ± 0,09% Zn 5,35 ± 0,06% Pb Magnet 6% 52.11 ± 0.11% Cu 15.41 ± 0.01% Sn 10.46 ± 0.06% Ni 8.66 ± 0.05% Ag 8.01 ± 0.09% Zn 5.35 ± 0 , 06% Pb

Parte externa External part
Flotación (arriba) 53,7% - Flotation (above) 53.7% -

Parte interna Inner part
Flotación (abajo) 40,3% 83,76% ± 0,21% Ta 16,24% ± 0,21% Mn Flotation (below) 40.3% 83.76% ± 0.21% Ta 16.24% ± 0.21% Mn

Para obtener el metal Ta se procede a una reducción de la manganesa para la que se han ensayado los siguientes reductores: To obtain the metal Ta, a reduction of manganese is carried out for which the following reducers have been tested:

15 Tabla 2. Reductores utilizados para reducir Mn(IV) 15 Table 2. Reducers used to reduce Mn (IV)

REDUCTOR / MEDIO REDUCER / MEDIUM
CONDICIONES REACCIÓN TERMS REACTION

Glucosa (C6H12O6) (H+) Glucose (C6H12O6) (H +)
Temperatura ambiente -1día No Ambient temperature -1day Do not

60ºC -1 día 60ºC -1 day
No Do not

Ácido cítrico (C6H8O7) (H+) Citric acid (C6H8O7) (H +)
Temperatura ambiente -1día No Ambient temperature -1day Do not

60ºC -1 hora 30 60ºC -1 hour 30
Yes

imagen9image9

minutos minutes

Ácido oxálico (H2C2O4) Oxalic Acid (H2C2O4)
Temperatura -1día ambiente No Temperature -1day ambient Do not

(H+) (H +)
60ºC -1 minutos hora 30 Sí 60ºC -1 minutes hour 30 Yes

Metanol (CH3OH) (H+) Methanol (CH3OH) (H +)
Temperatura -1 día ambiente No Temperature -1 day ambient Do not

2-fenilacetona (C6H5COCH2C6H5) (H+) 2-phenylacetone (C6H5COCH2C6H5) (H +)
Temperatura -1 día ambiente No Temperature -1 day ambient Do not

Peróxido de hidrógeno (H2O2) (H+) Hydrogen peroxide (H2O2) (H +)
Temperatura -1 hora ambiente Sí Temperature -1 hour ambient Yes

Los mejores resultados se obtienen con ácido cítrico en el que la reducción tiene lugar sin la adición de ácido adicional de ningún tipo, con lo cual el método es suave y solo con aditivos orgánicos cuyos productos de reacción son CO2 y H2O y cuyo exceso si se The best results are obtained with citric acid in which the reduction takes place without the addition of additional acid of any kind, whereby the method is mild and only with organic additives whose reaction products are CO2 and H2O and whose excess if

5 desea eliminar, puede hacerse por calentamiento. La utilización de peróxido de hidrógeno requiere la adción de un ácido como puede ser ácido sulfúrico, lo que es una fuente de posibles impurezas e inconvenientes si se desea aprovechar las sales de manganeso(II) que se forman como subproducto. 5 you want to remove, it can be done by heating. The use of hydrogen peroxide requires the addition of an acid such as sulfuric acid, which is a source of possible impurities and inconveniences if it is desired to take advantage of the manganese (II) salts that are formed as a byproduct.

10 Una vez realizada la reducción se filtra y el sólido resultante se lava en agua para eliminar la disolución conteniendo citrato de manganeso(II). 10 Once the reduction is done, it is filtered and the resulting solid is washed in water to remove the solution containing manganese citrate (II).

La reducción con oxalato progresa adecuadamente pero se forma oxalato de manganeso(II) que es insoluble en el medio y es difícil de retirar por lavados y The reduction with oxalate progresses properly but manganese (II) oxalate is formed which is insoluble in the medium and is difficult to remove by washing and

15 decantación en agua 15 decanting in water

Ejemplo Example

La muestra de partida contiene un 83,76% de Ta y un 16,24% de Mn según los análisis de fluorescencia de rayos X (XRF). The starting sample contains 83.76% of Ta and 16.24% of Mn according to the X-ray fluorescence analysis (XRF).

20 Una dispersión de 0,9932 g de muestra en polvo (que contiene 0,2552 g MnO2; 2,94 mmol MnO2) en 10 ml de agua destilada se trata con ácido cítrico (1,1304 g; 5,88 mmol), siguiendo la siguiente reacción: A dispersion of 0.9932 g of powdered sample (containing 0.2552 g MnO2; 2.94 mmol MnO2) in 10 ml of distilled water is treated with citric acid (1.1304 g; 5.88 mmol), following the following reaction:

imagen10image10

9 MnO2 + C6H8O7 + 18 H+ • 9 Mn2+ + 13 H2O + 6 CO2 9 MnO2 + C6H8O7 + 18 H + • 9 Mn2 + + 13 H2O + 6 CO2

La mezcla se deja agitar a 60ºC durante una hora y 30 minutos. Transcurrido este tiempo, se observa una disolución transparente de color verdoso y un sólido negro. Se filtró por gravedad en un embudo cónico con doble papel de filtro y el precipitado se lavó The mixture is allowed to stir at 60 ° C for one hour and 30 minutes. After this time, a transparent solution of greenish color and a black solid is observed. It was filtered by gravity in a conical funnel with double filter paper and the precipitate was washed

5 con 10 ml de una disolución de HCl en H2O 1:10 y después con agua destilada hasta conseguir que las aguas fueran incoloras. El sólido se seca después en la estufa a 75ºC sobre un papel de filtro, recogiendo 0,72 g de sólido negro. Este resultado equivale a que a partir de 10 gramos de condensadores de partida se han recuperado 2,9 gramos de tántalo. 5 with 10 ml of a solution of HCl in H2O 1:10 and then with distilled water until the waters were colorless. The solid is then dried in the oven at 75 ° C on a filter paper, collecting 0.72 g of black solid. This result is equivalent to 2.9 grams of tantalum being recovered from 10 grams of starting capacitors.

10 XRF (Wirec): 99,83 ± 0,08% Ta; 0,17 ± 0,06% Mn. 10 XRF (Wirec): 99.83 ± 0.08% Ta; 0.17 ± 0.06% Mn.

Claims (7)

imagen1image 1 REIVINDICACIONES 1.-Procedimiento para la recuperación de tántalo metal de condensadores electrolíticos procedentes de chatarra electrónica que comprende las siguientes etapas: -ruptura controlada de los condensadores en partes con un tamaño comprendido entre 0,5 y 1 cm -separación por gravedad del recubrimiento que rodea al electrodo de tántalo -separación magnética de los terminales metálicos de los condensadores que contienen al menos Cu y Ni -aislamiento del material oscuro que se obtiene tras las etapas anteriores y que comprende tántalo metal y MnO2 caracterizado porque la separación del tántalo metal del MnO2 comprende a su vez: -trituración del material oscuro hasta un tamaño comprendido entre 0,1 y 0,5 mm -reducción del MnO2 mediante tratamiento con un agente reductor que comprende ácido cítrico a una temperatura comprendida entre 20 ºC y 60 ºC durante un periodo de tiempo comprendido entre 90 min y 24 h -filtración del producto obtenido en la etapa anterior -lavado con una disolución acuosa del sólido resultante de la etapa anterior para eliminar el citrato de manganeso -secado del sólido obtenido tras la etapa de lavado a temperatura comprendida entre 60ºC y200ºC el cual contiene tántalo metal con al menos el 99,5% de pureza. 1.-Procedure for the recovery of metal tantalum from electrolytic capacitors from electronic scrap comprising the following stages: -controlled breaking of the capacitors into parts with a size between 0.5 and 1 cm -separation by separation of the surrounding coating to the tantalum electrode-magnetic separation of the metal terminals of the capacitors containing at least Cu and Ni -isolation of the dark material obtained after the previous stages and comprising tantalum metal and MnO2 characterized in that the separation of the metal tantalum from the MnO2 comprises in turn: crushing the dark material to a size between 0.1 and 0.5 mm -reduction of the MnO2 by treatment with a reducing agent comprising citric acid at a temperature between 20 ° C and 60 ° C for a period of time between 90 min and 24 h -filtration of the product obtained in the previous stage -washing with a an aqueous solution of the solid resulting from the previous stage to remove the manganese citrate-drying of the solid obtained after the washing step at a temperature between 60 ° C and 200 ° C which contains tantalum metal with at least 99.5% purity. 2.-Procedimiento según la reivindicación 1, donde los condensadores tienen geometría de prisma rectangular con volúmenes comprendidos entre 24 y 240 mm3, realizándose la ruptura controlada de los mismos mediante aplastamiento. 2. Method according to claim 1, wherein the capacitors have rectangular prism geometry with volumes between 24 and 240 mm3, the controlled rupture thereof being performed by crushing. 3.-Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, donde la etapa de separación por gravedad se realiza mediante flotación en agua quedando abajo la parte interna de los condensadores que contiene el tántalo metal. 3. Method according to claims 1 or 2, wherein the gravity separation step is carried out by means of water flotation, the internal part of the condensers containing the metal tantalum being below. 4.-Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, dónde la separación magnética se realiza aplicando un campo magnético con densidad de flujo comprendida entre 0,1 y 0,25 T 4. Method according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic separation is performed by applying a magnetic field with a flow density between 0.1 and 0.25 T 12 12 imagen2image2 5.-Procedimiento según la reivindicación 4, donde los terminales magnéticos de los condensadores contienen adicionalmente otros metales seleccionados entre Ag, Pb, Sn 5. Method according to claim 4, wherein the magnetic terminals of the capacitors additionally contain other metals selected from Ag, Pb, Sn o Zn o mezclas y combinaciones de los mismos. or Zn or mixtures and combinations thereof. 5 6.-Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde la trituración del material oscuro se realiza hasta un tamaño de 0,2 mm. 6. Method according to any one of claims 1 to 5, where the grinding of the dark material is carried out to a size of 0.2 mm. 7.-Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde la reducción del MnO2 con el agente reductor que comprende ácido cítrico se realiza en proporción 10 agente reductor/material oscuro comprendida entre 0,4 gr y 20 gr de agente reductor por gramo de material oscuro. 7. Process according to any one of claims 1 to 6, wherein the reduction of MnO2 with the reducing agent comprising citric acid is carried out in proportion 10 reducing agent / dark material comprised between 0.4 gr and 20 gr of reducing agent per gram of dark material. 8.-Procedimiento según la reivindicación 7, donde el agente reductor comprende adicionalmente ácido oxálico. 8. Method according to claim 7, wherein the reducing agent further comprises oxalic acid. 15 9.-Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde la disolución acuosa que se emplea para el lavado del sólido resultante tras la etapa de reducción comprende HCl en proporción comprendida entre el 3% y el 33% en peso de HCl en agua. Method according to any one of claims 1 to 8, wherein the aqueous solution that is used for washing the resulting solid after the reduction step comprises HCl in a proportion between 3% and 33% by weight of HCl in water 20 10.-Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde la etapa de secado del sólido, una vez lavado, se realiza a temperatura comprendida entre 60ºC y 200ºC. Method according to any one of claims 1 to 9, wherein the step of drying the solid, once washed, is carried out at a temperature between 60 ° C and 200 ° C. 13 13
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