Спосіб переробки лому виробів електронної техніки

Реферат: Спосіб переробки лому виробів електронної техніки, що включає в себе подрібнення лому, його сепарацію, випал та плавлення одержаного багатокомпонентного матеріалу з використанням мідного колектору, причому після подрібнення і сепарації утворену фракцію порційно упаковують і направляють у випало-плавильну піч у вузол термічної обробки, обладнаний плазмотроном, що забезпечує температуру процесу до 2000 °C і в якому одночасно поєднують випал та плавлення, причому порційно упаковану фракцію при її русі у вузол термічної обробки нагрівають конвективними потоками нагрітого у згаданому вузлі газу, а з одержаного розплаву формують злитки, що містять благородні та кольорові метали. UA 87648 U (12) UA 87648 U UA 87648 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі переробки відходів, а точніше - до металургії благородних та кольорових металів і може бути використана в галузі переробки лому виробів електронної техніки, що містять наприклад золото, срібло та метали платинової групи, кольорові метали. В цей час у зв'язку із бурхливим розвитком електронної техніки неухильно зростає попит на благородні та кольорові метали. В той же час природні ресурси сировини, що містить ці метали, помітно зменшуються і спостерігається ріст цін на вказану сировину. В такій ситуації особливе значення набуває переробка металів, зокрема лому виробів електронної техніки. По суті, лом виробів електронної техніки представляє собою найцінніший ресурс, який за вмістом вказаних вище компонентів перевищує природні джерела. Підтвердження сказаного вище є те, що в більшості промислово розвинених країн виробництво вторинних металів складає 30-40 % від загального об'єму первинного виробництва. Відомі способи переробки лому виробів електронної техніки зазвичай передбачають ряд стандартних дій, а саме, подрібнення сировини, сепарацію з одержанням фракції, що містить благородні та кольорові метали, прожарювання для видалення органічних матеріалів, з яких виготовлені корпуса, панелі, плато та ін., концентрування корисних металів на метал-колекторі шляхом плавлення, одержання сплаву, до складу якого входять благородні та кольорові метали з наступним їх розділенням відповідними способами. Відомо спосіб переробки лому виробів електронної техніки (Меретуков М.А., Орлов A.M., Металлургия благородных металлов. Зарубежный опыт. - М. Металлургия, 1991, с. 308-318), який полягає в подрібненні лому в молотковій дробарці, після чого роздрібнений матеріал піддають магнітній сепарації з одержанням магнітної та немагнітної фракцій, які потім перероблюють роздільно. Магнітну фракцію, що містить благородні метали на залізонікельовій основі, використовують як реагент металургійного виробництва, а з немагнітної фракції вилучають концентрат благородних металів, який розділяють на металічні складові з використанням електростатичної сепарації та сепарації за допомогою вихрових струмів. Недоліками відомого способу є високі втрати металів, що вилучаються, великі витрати електроенергії. Окрім того, спосіб є екологічно небезпечним, оскільки в атмосферу викидаються продукти згоряння органічних складових, що входять до складу лому. Ще одним недоліком є тривалість процесу витягання благородних металів. Ще один відомий спосіб переробки лому виробів електронної техніки, переважно мікроелектронних схем, що містить золото, срібло та метали платинової групи, наведено в патенті RU 2180011. Спосіб передбачає подрібнення електронного лому, магнітну сепарацію, плавку немагнітної фракції в суміші із шлаком виробництва благородних металів з концентруванням останніх в тяжкому сплаві, що утворюється. Магнітну фракцію електронного лому плавлять з додаванням кремнію, а одержаний при цьому сплав, що містить кремній, використовують як колектор металів платинової групи. Спосіб дозволяє знизити тривалість процесу витягання благородних металів. Перевагою способу є відносно висока ступінь витягання благородних металів. Але, суттєвим недоліком відомого способу є екологічна небезпека, оскільки спосіб не включає в себе операцій та дій, направлених на перетворення небезпечних органічних речовин в нейтральні продукти. Найближчим до рішення, що заявляється, є спосіб переробки лому виробів електронної техніки, наведений в матеріалах дисертації Лолейт С.И. "Разработка екологически чистых технологий комплексного извлечения благородных и цветных металлов из електронного лома", тема по ВАК 05.16.02. Вказаний спосіб полягає в подрібненні різних видів електронного лому, після чого відбувається його випал за температури 700 °C. Випал забезпечує видалення органічних компонентів, зокрема, поліхлорованих дибензо-n-диоксинів та дибензофуранів, парів свинцю та/або олива. Потім випалену суміш направляють на плавлення. Плавку здійснюють з використанням мідного колектору, причому мідь для нього міститься в електронному ломі. Температура плавлення складає 1200 °C. Благородні та кольорові метали переходять в мідний розплав, з якого після охолодження формують мідні чушки. Вилучення благородних металів з мідних чушок здійснюють відомими способами, наприклад, електролізом або розчиненням в кислотах. Незважаючи на те, що спосіб забезпечує концентрування в колекторі 89-99 % золота і срібла та до 93 % платини та паладію, він має ряд недоліків, в першу чергу, слід зауважити, що повітряне дуття, яке використовується для плавки, є причиною забруднення навколишнього середовища вихлопними газами та шкідливими речовинами. Крім того, для відомого способу 1 UA 87648 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 характерна загальна втрата електроенергії, оскільки дуже значне нагрівання потрібне для двох операцій: випалу та плавлення. Задачею цієї корисної моделі є вдосконалення способу переробки лому виробів електронної техніки шляхом найбільш раціонального поєднання дій та прийомів здійснення способу, в результаті чого досягається спрощення технології переробки, значне скорочення споживання електроенергії та максимальне зниження екологічного навантаження на навколишнє середовище. Поставлена задача вирішується тим, що в способі переробки лому виробів електронної техніки, що включає в себе подрібнення лому, його сепарацію, випал та плавлення одержаного багатокомпонентного матеріалу з використанням мідного колектору, згідно корисної моделі, після подрібнення і сепарації утворену фракцію порційно упаковують і направляють у випалоплавильну піч у вузол термічної обробки, обладнаний плазмотроном, що забезпечує температуру процесу до 2000 °C і в якому одночасно поєднують випал та плавлення, причому порційно упаковану фракцію при її русі у вузол термічної обробки нагрівають конвективними потоками нагрітого у згаданому вузлі газу, а з одержаного розплаву формують злитки, що містять благородні та кольорові метали. Авторами цієї корисної моделі показано, що наведена в ній сукупність суттєвих ознак визначає заявлений технічний результат. Що стосується подрібнення та сепарації лому виробів електронної техніки, то ці дії, як вже було вказано, притаманні практично всім видам переробки даної сировини і вони є обов'язковими для здійснення наступних операції. Слід зауважити, що в одержаному після подрібнення і сепарації багатокомпонентному матеріалі окрім благородних та кольорових металів, містяться в значній кількості (аж до 30 %) органічні матеріали, а саме, полістирол, генітакс, поліетилен та ін., які при згорянні утворюють отруйні речовини, що задають шкоди навколишньому середовищу. В даному технічному рішенні випал, призначений для видалення органічних матеріалів, поєднується з наступною плавкою, необхідною для одержання злитків, що містять цільові метали. Температура плазми (до 2000 °C) визначається складом вихідного лому. Злитки, в свою чергу, наприклад, служать електродами в процесі одержання золота, срібла, паладію та раду кольорових металів - міді, цинку, свинцю та ін. відомими на сьогодні способами. В процесі плавки утворюється побічний продукт - шлак, який завдяки термічному режиму обробки лому (до 2000 °C) не містить шкідливих речовин, що дозволяє використовувати його, наприклад, як будівельний матеріал. Особливість технічного рішення, що заявляється, полягає також в тому, що електронний лом після сепарування порційно упаковують, наприклад, у капсули, розмір яких підбирають таким чином, щоб сировина рівномірно і безперервно надходила в вузол термічної обробки, в якому відбувається випал та плавлення одночасно. Крім того, такий прийом сприяє найбільш повному контакту сировини із зустрічними конвективними підігрітими газами, що надходять із згаданого вузла випало-плавильної печі. Ці гази, по суті, є продуктами розкладення органічних складових електронного лому (СО2, Н2О). За такої температури не відбувається займання і кипіння олова та свинцю. Пари олова та свинцю конденсуються в шахті і повертаються в процес у вузол термічної обробки, де відбувається випал та плавлення. Застосування плазменно-піролітичної переробки лому виробів електронної техніки має явні економічні переваги, що підтверджується об'єднанням двох послідовних процесів - випалу та плавлення. Корисна модель, що описана вище, може бути здійснена в будь-якій підходящій печі, тобто в такій, в якій передбачена можливість виконання всіх дій і режимів, передбачених способом, що заявляється. Корисна модель підтверджується прикладом. Приклад Змішаний лом електронних приборів і елементів переключення в кількості 150 кг подрібнювали на молотковій дробарці. Подрібнений матеріал піддавали повітряній сепарації з відділенням частини органічних компонентів сировини і наступній електростатичній сепарації. Одержана фракція крупністю 2,5 мм змішувались з флюсом (100 г на кг лому). Суміш порційно дозувалась в паперові пакети і направлялась на випал і переплавку через вузол завантаження випало-плавильної печі, через похилу шахту в вузол термообробки. Схема використаної в даному технічному рішенні установки представлена на кресленні. 1. Вузол загрузки, 2. Похила шахта, 3. Вузол термічної обробки лому, 4. Плазмотрон, 5. Вузол зливу розплаву, 6. Вузол видання шлаку, 7. Вихід димових газів. 2 UA 87648 U 5 10 15 20 25 У вузлі термічної обробки печі, оснащеному плазмотроном потужністю 24 кВт/год., за температури 1250 °C відбувається одночасно процес випалу та плавлення фракції. Як колектор застосовувалась мідь, що знаходилась в електронному ломі. Сбір мідного колектора здійснювалась в донній частині вузла термообробки печі і по мірі досягнення їм певного об'єму і насичення благородними та кольоровими металами відводився з вузла розплаву у виливниці. Колектор після охолодження у вигляді злитків направлявся для відпрацювання процесів витягу з нього благородних та кольорових металів відомими способами. Утворений шлак через вузол видалення шлаку виводився у виливниці для охолодження. Гази та шкідливі речовини, що утворюються у вузлі розплаву, нейтралізувались і виводились зустрічним по відношенню до загрузки потоком похилої загрузочної шахті каналу відводу димових газів. За результатами виконаних робіт було встановлено, що оптимальна тривалість плавки складала 2 години і температура плавки 1250 °C. Співвідношення сировини та флюсів не виходило за межі від 1:1 до 1:4. Одержані злитки представляють собою концентрат благородних та кольорових металів і можуть бути направлені на подальший витяг і розділення вказаних металів. Таким чином, корисна модель, що заявляється, в основі якої лежить плазмова технологія, дозволяє ефективно переробляти відходи - лом виробів електронної техніки з одержанням благородних та кольорових металів. Крім того, суттєвою перевагою корисної моделі є значна економія споживання електроенергії, необхідної для забезпечення роботи плазмотрону, що пов'язано з можливістю суміщення двох процесів - випалу та плавки. І нарешті, корисна модель, що заявляється, забезпечує не тільки руйнування органічних складових лому, що обробляється, але і їх повну нейтралізацію і відповідно екологічну безпеку навколишнього середовища. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 1. Спосіб переробки лому виробів електронної техніки, що включає в себе подрібнення лому, його сепарацію, випал та плавлення одержаного багатокомпонентного матеріалу з використанням мідного колектору, який відрізняється тим, що після подрібнення і сепарації утворену фракцію порційно упаковують і направляють у випало-плавильну піч у вузол термічної обробки, обладнаний плазмотроном, що забезпечує температуру процесу до 2000 °C і в якому одночасно поєднують випал та плавлення, причому порційно упаковану фракцію при її русі у вузол термічної обробки нагрівають конвективними потоками нагрітого у згаданому вузлі газу, а з одержаного розплаву формують злитки, що містять благородні та кольорові метали. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що злитки додатково обробляють відповідними відомими способами, що забезпечують вилучення благородних та кольорових металів. 3 UA 87648 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4