ITRM20130549A1 - Processo idrometallurgico per il recupero di materiali dalle schede elettroniche - Google Patents
Processo idrometallurgico per il recupero di materiali dalle schede elettronicheInfo
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Description
DESCRIZIONE
“PROCESSO IDROMETALLURGICO PER IL RECUPERO DI MATERIALI DALLE SCHEDE ELETTRONICHE”
La presente invenzione è relativa a un processo idrometallurgico per il recupero di materiali dalle schede elettroniche.
Il recupero dei materiali dai rifiuti relativi ad apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE) rappresenta una grande opportunità legata sia all’elevato valore di alcuni di questi sia al loro riutilizzo in componenti e prodotti caratteristici delle economie avanzate (auto elettriche, televisioni a schermo piatto, telefoni cellulari, magneti, batterie, celle a combustibile, marmitte catalitiche, alcuni tipi di celle solari).
La richiesta di questi materiali negli ultimi anni è incredibilmente aumentata e ha portato a una criticità nella disponibilità dell’offerta, con la conseguenza di un aumento del prezzo di questi.
Per una corretta valutazione di quanto sopra esposto, va aggiunto che i rifiuti relativi alle Apparecchiature Elettroniche ed Elettriche hanno un tasso di crescita del 3-5% annuo e che secondo il Codice Europeo dei Rifiuti (CER), i RAEE sono da considerarsi pericolosi per l’ambiente in quanto contenenti metalli pesanti e composti organici alogenati.
Risulta, quindi, di estremo interesse lo studio di tecnologie per il recupero di materie prime da dispositivi elettronici in disuso, sia per suggerire un’alternativa al loro smaltimento in discarica o negli inceneritori, prevenendo il conseguente inquinamento, sia per sviluppare un processo di recupero selettivo dei metalli aventi un elevato valore commerciale, in relazione anche alla possibilità di sfruttarli come risorse alternative.
Le schede elettroniche costituiscono in media il 10% in peso di un pc, comprendendo scheda madre, RAM e CPU. Ciascuna scheda può contenere fino a 60 elementi della tavola periodica tra cui una cospicua parte di metalli nobili e strategici come Pt, Ag, Au, nonché metalli di elevato valore commerciale come il Cu e lo Sn.
Il recupero di metalli e materiali da schede elettroniche prevede generalmente un pretrattamento meccanico delle schede (macinazione) e viene realizzato con metodi fisici, gravimetrici e/o elettromagnetici, processi pirometallurgici, idrometallurgici e biometallurgici.
I processi pirometallurgici ad alta temperatura (intorno ai 1200°C) richiedono grossi investimenti e presentano non poche problematiche ambientali dovute alle emissioni in atmosfera. Al contrario le tecniche idrometallurgiche vengono generalmente condotte a temperature prossime a quella ambiente, con minori costi ed emissioni in atmosfera limitate.
Inoltre, la necessità di un pretrattamento meccanico delle schede rappresenta una complicazione sia dal punto di vista della preparativa del campione sia del successivo processo idrometallurgico, tanto che spesso risulta necessario progettare macchinari in grado di triturare il rifiuto in dimensioni opportune.
Generalmente, la separazione dell’oro avviene con una sequenza di passaggi necessari al raggiungimento di un elevato grado di purezza. L'ottenimento dell'oro e in generale dei metalli nobili, è oggetto di diversi studi nel settore, e una parte della letteratura brevettuale descrive procedimenti di estrazione condotti con l’ausilio di una molecola complessante sintetizzata per questo scopo.
La Richiedente ha realizzato un processo idrometallurgico per il recupero dei materiali dalle schede elettroniche. Questo processo ha i principali vantaggi di non prevedere alcun pretrattamento di macinazione applicandosi, quindi, sulle schede elettroniche intere, e di garantire un recupero semplice e diretto dell’oro metallico e dell’ossido stannico e/o acido metastannico già a seguito di una prima fase di lisciviazione.
Oggetto della presente invenzione è un processo idrometallurgico per il recupero di materiali dalle schede elettroniche, le cui caratteristiche essenziali sono riportate nella rivendicazione 1, e le cui caratteristiche preferite e/o ausiliari sono riportate nelle rivendicazioni 2-9.
Di seguito è riportato un esempio realizzativo a puro titolo illustrativo e non limitativo con l’ausilio della figura allegata la quale è uno schema a blocchi del processo oggetto della presente invenzione.
ESEMPIO LISCIVIAZIONE (1)
Una scheda elettronica tal quale è stata mantenuta in immersione per 4h in una soluzione di lisciviazione di HNO3al 30% p/p con un rapporto solido/liquido pari a 1:3, dopodicchè è stata rimossa
Questa fase di lisciviazione ha lo scopo di rimuovere le saldature, dissolvere i metalli, precipitare l’ossido stannico e/o acido metastannico e distaccare l’oro in forma metallica dai circuiti.
In alternativa a quanto sopra riportato, la soluzione di lisciviazione oltre all’acido nitrico può contenere anche un composto perossidico, preferibilmente acqua ossigenata.
VIBROVAGLIATURA (2)
Qui e nel seguito, con il termine vibrovagliatura si intende un’operazione di separazione solido/liquido e solido/solido tramite vagli vibranti, basata sulle differenti dimensioni delle parti che costituiscono il solido stesso. I vagli dotati di fori di opportuno diametro e disposti in serie separano i materiali per “pezzatura”.
Terminate le 4 h della fase di lisciviazione, il lisciviato è stato sottoposto ad una fase di vibrovagliatura. Il lisciviato è stato fatto passare attraverso un vibrovaglio comprendente 4 vagli con fori di dimensioni decrescenti (10 mm; 5 mm; 0,4 mm; 0,03 mm), che trattengono solidi di dimensioni progressivamente più piccole.
Le frazioni recuperate in questa fase sono (in ordine di dimensioni decrescenti):
- Componenti dissaldatei di varia natura (slot, condensatori etc)
- Oro in forma metallica in presenza di materiali plastici e fibra di vetro di pari dimensioni, da separarsi meccanicamente.
In questo modo, direttamente dalla combinazione di un trattamento con la soluzione di HNO3e di una fase di vibrovagliatura si è riusciti a recuperare in forma distinta oro metallico e a realizzare le condizioni per poter separare l’ossido stannico e/o acido metastannico con metodi fisici.
La comunanza di recupero dell’ossido stannico e dell’acido metastannico trova la sua ragione nel fatto che, come è noto ad un tecnico del ramo, l’ossido stannico è in equilibrio con l’acido metastannico in funzione della sua idratazione.
SEPARAZIONE DI OSSIDO STANNICO E/O ACIDO METASTANNICO (3) Il lisciviato in uscita dal vibrovaglio viene sottoposto ad una fase di separazione fisica per recuperare l’ossido stannico e/o acido metastannico. In particolare, l’ossido stannico e/o acido metastannico viene separato mediante una operazione di decantazione e/o di filtrazione.
PRECIPITAZIONE FRAZIONATA (4)
Il lisciviato in uscita dalla separazione di ossido stannico e/o acido metastannico è stato trattato con l’aggiunta di reagenti chimici per provocare una serie di precipitazioni frazionate. Questa fase ha compreso le seguenti operazioni:
a) Al lisciviato sono stati aggiunti 400 cc di H2SO4al 96% p/p per litro o, in alternativa, 100 g di Na2SO4per litro, provocando la precipitazione di PbSO4
b) aggiunta di 0,4 g di NaCl per litro di soluzione proveniente dalla operazione (a), provocando la precipitazione di AgCl;
c) aggiunta di NaOH alla soluzione proveniente dalla operazione (b) in quantità sufficiente a raggiungere un pH pari a 2,80, provocando la precipitazione di Fe(OH)3;
d) aggiunta di NaOH alla soluzione proveniente dalla operazione (c) in quantità sufficiente a raggiungere un pH pari a 5,30, provocando la precipitazione di CuO o Cu(OH)2a seconda che nella operazione (a) sia stato usato rispettivamente H2SO4o Na2SO4.
In ciascuna delle operazioni (a)-(d) i precipitati sono stati recuperati tramite filtrazione.
In questa fase di precipitazione frazionata è possibile intervenire sul valore di pH delle singole operazioni per soddisfare il grado di purezza richiesto per i singoli prodotti.
Il AgCl recuperato dalla operazione (b) è stato sottoposto a riduzione chimica sciogliendo il precipitato in 20 cc di NaOH al 50% p/p per grammo di AgCl e per ogni ml della soluzione ottenuta sono stati aggiunti 35 mg di glucosio. In questo modo è stato ottenuto l’Ag metallico.
Il Cu(OH)2o il CuO ottenuto come precipitato dalla operazione (d) è stato ridisciolto in una soluzione di H2SO4al 50% p/p (1 mL per ogni g di precipitato), e tramite una successiva elettrodeposizione è stato ottenuto il rame in forma metallica.
TRATTAMENTO SCHEDE RESIDUE (5)
La scheda residua proveniente dalla fase di lisciviazione viene sottoposta ad una fase di trattamento finalizzata al recupero di Cu metallico.
Questa fase di trattamento comprende le seguenti operazioni:
a’) dopo lavaggio, la scheda residua è stata sottoposta a macinazione in frammenti di dimensioni 4x4 mm;
b’) la scheda macinata è stata immersa per 4 h in una soluzione di HNO3al 30% p/p con un rapporto solido/liquido pari a 1:3;
c’) al lisciviato proveniente dalla operazione (b’) è stata aggiunta una quantità di NaOH sufficiente a raggiungere un pH pari a 5,30 provocando la precipitazione di Cu(OH)2.
Come sopra descritto, il Cu(OH)2precipitato viene ridisciolto in una soluzione di H2SO4al 50% p/p (1 mL per ogni g di precipitato), e tramite una successiva elettrodeposizione è stato ottenuto il rame in forma metallica.
Dalla descrizione di cui sopra, risulta immediato come il processo della presente invenzione riesca a garantire un recupero semplice ed efficiente dei metalli compresi nelle schede elettroniche, senza che le stesse vengano sottoposte ad un pretrattamento di macinazione, il che comporta necessariamente dei vantaggi sia in termini produttivi sia in termini di processo.
Inoltre, il processo oggetto della presente invenzione garantisce un immediato recupero dell’oro a seguito della sola combinazione in serie di un trattamento della scheda intera con una soluzione di HNO3in determinate condizioni e di una vibrovagliatura del lisciviato, e dell’ossido stannico e/o acido metastannico a seguito di una successiva separazione fisica.
Inoltre, il processo della presente invenzione offre il vantaggio di poter intervenire nelle condizioni di recupero dei metalli per ottenere gli stessi con il grado di purezza desiderato.
Infine, il processo della presente invenzione ha il grande vantaggio di non soffrire di limitazioni applicative in base ai metalli presenti nelle schede elettroniche. Infatti, il processo della presente invenzione può essere applicato anche su schede elettroniche contenenti materiali quali il piombo, il quale spesso può costituire un ostacolo all’efficacia dei processi idrometallurgici di recupero dei metalli da schede elettroniche.
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1. Processo idrometallurgico per il recupero di materiali dalle schede elettroniche e comprendente almeno una fase di lisciviazione (1) e una fase di precipitazione frazionata (4) applicata alla soluzione proveniente dalla fase di lisciviazione; detto processo essendo caratterizzato dal fatto che nella detta fase di lisciviazione la scheda elettronica intera è mantenuta immersa per un tempo compreso tra 15 m e 48 h in una soluzione di lisciviazione comprendente HNO3a concentrazione maggiore o uguale a 20% p/p e con un rapporto solido/liquido inferiore o uguale a 1; e dal fatto di comprendere una fase di vibrovagliatura (2) in cui la soluzione di HNO3proveniente dalla fase di lisciviazione (1) viene fatta passare attraverso almeno un primo vaglio avente fori di dimensioni comprese tra 10 e 3 mm per il recupero di componenti dissaldate di varia natura, e almeno un secondo vaglio avente fori di dimensioni comprese tra 0,5 e 0,01 mm per il recupero di Au metallico; e una fase di separazione di ossido stannico e/o acido metastannico (3) in cui il lisciviato in uscita dalla fase di vibrovagliatura (2) viene sottoposto ad una operazione di separazione fisica per il recupero di ossido stannico e/o acido metastannico.
- 2. Processo idrometallurgico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che in detta fase di lisciviazione detta soluzione di HNO3è a concentrazione compresa tra 25 e 35% p/p ed è utilizzata con un rapporto solido/liquido compreso tra 1:1 e 1:4.
- 3. Processo idrometallurgico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta soluzione di HNO3è utilizzata con un rapporto solido/liquido compreso tra 1:2 e 1:3.
- 4. Processo idrometallurgico secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di lisciviazione (1) la soluzione di lisciviazione oltre a HNO3comprende anche un composto perossidico.
- 5. Processo idrometallurgico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto composto perossidico è acqua ossigenata.
- 6. Processo idrometallurgico secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la fase di separazione fisica di ossido stannico e/o acido metastannico (3) comprende una operazione di filtrazione e/o una operazione di decantazione.
- 7. Processo idrometallurgico secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la fase di vibrovagliatura (2) prevede una vibrazione oscillatoria tridimensionale e/o lineare e/o circolare orizzontale e/o sussultorio-rotatoria.
- 8. Processo idrometallurgico secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di precipitazione frazionata comprende in successione una prima operazione (a) in cui al lisciviato proveniente dalla fase di separazione di ossido stannico e/o acido metastannico (3) è aggiunto H2SO4o in alternativa Na2SO4provocando la precipitazione di PbSO4; una seconda operazione (b) in cui alla soluzione proveniente dalla operazione (a) è aggiunto NaCl provocando la precipitazione di AgCl; una terza operazione (c) in cui alla soluzione proveniente dalla operazione (b) è aggiunto OH<->in quantità sufficiente a raggiungere un pH compreso tra 2,0 e 3,0, provocando la precipitazione di Fe(OH)3; una quarta operazione (d) in cui alla soluzione proveniente dalla operazione (c) è aggiunto OH<->in quantità sufficiente a raggiungere un pH compreso tra 3,2 e 6,0 provocando la precipitazione di CuO o Cu(OH)2.
- 9. Processo idrometallurgico secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di trattamento delle schede residue (5) provenienti dalla detta fase di lisciviazione (1); detta fase di trattamento delle schede residue (5) comprendendo in successione una prima operazione (a’) in cui la scheda residua proveniente dalla fase di lisciviazione dopo essere stata lavata è stata sottoposta a macinazione in frammenti di dimensioni inferiori a 5x5 mm; una seconda operazione (b’) in cui la scheda macinata è stata immersa per un periodo inferiore a 48 h in una soluzione di HNO3a concentrazione maggiore o uguale a 20% p/p e con un rapporto solido/liquido inferiore o uguale a 1; una terza operazione (c’) in cui alla soluzione di HNO3proveniente dalla operazione (b’) è stata aggiunta una quantità di OH<->sufficiente a raggiungere un pH compreso tra 3,0 e 12,0 provocando la precipitazione di Cu(OH)2.
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Patent Citations (1)
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