Bản dịch tài liệu "Thu Hồi Vàng từ Rác Thải Điện Tử"

Bản dịch từ: 

International Journal of Students’ Research In Technology & Management

Vol 4, no 3, Nov 2016, pg 44-48

ISSN 2321-2543, doi: 10.18510/ijsrtm.2016.431

RECOVERY OF GOLD FROM E WASTE

Mona Mohammed Shihab Hamed Al Balushi, Dinesh Keloth kaithari1

Mechanical and industrial engineering department,

Caledonian college of engineering Muscat, Sultanate of Oman
Tóm Tắt Báo Cáo

Sự gia tăng nhanh chóng của rác thải điện tử (e-waste) đang đặt ra một thách thức môi trường và quản lý chất thải toàn cầu. Những sản phẩm này chứa các hóa chất độc hại, gây nguy hiểm cho môi trường và sức khỏe con người nếu không được xử lý đúng cách. Tuy nhiên, rác thải điện tử cũng là một nguồn tài nguyên tiềm năng, chứa các kim loại quý có giá trị. Nghiên cứu "Thu hồi Vàng từ Rác thải Điện tử" chứng minh tính khả thi của việc tái chế, biến rác thải thành một nguồn tài nguyên kinh tế.

Sử dụng phương pháp thủy luyện kim dựa trên dung dịch cường toan (aqua regia), nghiên cứu đã chiết tách thành công vàng từ các bảng mạch in (PCB) của máy tính. Kết quả thu được 0,05395 gram vàng với độ tinh khiết vượt trội 99,01% (tuổi vàng 23,76 karat), được xác minh qua phân tích vi cấu trúc EDAX và 99,35% qua phổ nhiễu xạ tia X. Thành công này khẳng định rằng việc tái chế rác thải điện tử không chỉ là một giải pháp môi trường cấp thiết mà còn là một cơ hội kinh tế hấp dẫn, giúp giảm thiểu hoạt động khai thác mỏ và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên. Nghiên cứu cũng xem xét các phương pháp chiết tách khác như hỏa luyện kim và thủy luyện kim sinh học, cung cấp một cái nhìn tổng quan về các công nghệ hiện có trong lĩnh vực "khai thác đô thị" này.

--------------------------------------------------------------------------------

1. Vấn Đề Toàn Cầu về Rác Thải Điện Tử

Rác thải điện tử, hay Thiết bị Điện và Điện tử thải bỏ (WEEE), là một trong những dòng chất thải gia tăng nhanh nhất trên thế giới. Sự phát triển không ngừng của công nghệ và xu hướng tiêu dùng tìm kiếm sự đa dạng đã rút ngắn vòng đời của các thiết bị điện tử, dẫn đến khối lượng rác thải khổng lồ.

• Quy mô và Tốc độ Gia tăng: Các thiết bị như máy tính, TV, và điện thoại di động nhanh chóng trở nên lỗi thời. Chỉ riêng tại Hoa Kỳ, Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) ước tính có hơn 100 triệu máy tính bị vứt bỏ, và có tới 60 triệu tấn rác thải điện tử được đưa đến các bãi chôn lấp mỗi năm.

• Mối Nguy hại về Môi trường và Sức khỏe: Rác thải điện tử chứa nhiều kim loại nặng và hóa chất độc hại. Các phương pháp xử lý truyền thống như chôn lấp hoặc đốt đều gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường và là mối đe dọa đối với sự sống.

    ◦ Nhiều WEEE được vận chuyển đến các nước đang phát triển như Trung Quốc, Đông Nam Á, Ấn Độ và Châu Phi, nơi chúng thường bị đổ ra các bãi rác lộ thiên, gây ô nhiễm nghiêm trọng.

    ◦ Các thành phần nguy hiểm bao gồm chì, thủy ngân, cadmium và beryllium, có thể gây hại cho cơ thể con người.

2. Tái Chế Rác Thải Điện Tử: Biến Thách Thức thành Cơ Hội

Cách tiếp cận hiệu quả nhất để xử lý rác thải điện tử là tái chế. Quá trình này không chỉ giải quyết vấn đề ô nhiễm mà còn mở ra cơ hội kinh tế đáng kể thông qua việc thu hồi các vật liệu quý.

• Lợi ích Kinh tế và Môi trường: Tái chế giúp thu hồi các kim loại quý và vật liệu có thể được sử dụng làm thành phần cho các sản phẩm mới. Điều này làm giảm nhu cầu khai thác tài nguyên từ lòng đất, qua đó giảm thiểu ô nhiễm và tác động môi trường của ngành công nghiệp khai khoáng.

• Tiềm năng Thu hồi Kim loại Quý: Rác thải điện tử là một "mỏ vàng" đô thị.

    ◦ Theo báo cáo, 3% lượng vàng và bạc được khai thác hàng năm được sử dụng để sản xuất máy tính và điện thoại di động.

    ◦ Một tấn rác thải điện tử từ PCB và điện thoại di động có thể thu hồi được 340 gram vàng, cho thấy tiềm năng kinh tế to lớn cho các hoạt động tái chế và chiết tách quy mô lớn.

3. Các Phương Pháp Chiết Tách Vàng từ Rác Thải Điện Tử

Có ba phương pháp chính được sử dụng để thu hồi vàng và các kim loại quý khác từ rác thải điện tử, mỗi phương pháp có những ưu và nhược điểm riêng.

Hỏa Luyện kim (Pyrometallurgy)

• Quy trình: Các mẩu phế liệu chứa vàng được nghiền nát và đốt ở nhiệt độ cao bằng cách nấu chảy trong lò hồ quang plasma hoặc lò cao.

• Phân tích: Đây là một phương pháp hiệu quả để tách và nâng cấp các nguyên tố. Tuy nhiên, nó đòi hỏi vốn đầu tư lớn cho các lò luyện kim. Một nghiên cứu của Khaliq, Rhamdhani và Masood (2014) cho rằng phương pháp này có thể kinh tế và hiệu quả sinh thái nếu kiểm soát được khí thải độc hại.

Thủy Luyện kim (Hydrometallurgy)

• Quy trình: Phương pháp này bao gồm một chuỗi các bước ngâm chiết bằng axit hoặc dung dịch kiềm đối với vật liệu chứa vàng, sau đó là các quy trình tách và tinh chế.

• Phân tích: Đây là phương pháp phổ biến nhất trên thế giới để chiết tách vàng. Mặc dù việc sử dụng xyanua trong quá trình ngâm chiết gây lo ngại về môi trường, các chất thay thế ít độc hại hơn như thiourea đang được áp dụng. Phương pháp này là trọng tâm của nghiên cứu được phân tích.

Thủy Luyện kim Sinh học (Bio-hydrometallurgy)

• Quy trình: Sử dụng các vi sinh vật (như vi khuẩn, nấm, tảo) để chiết tách kim loại thông qua các phản ứng sinh học. Quá trình này bao gồm quá trình oxy hóa sinh học (sử dụng phản ứng có sự hỗ trợ của vi khuẩn) và hấp phụ sinh học (tiếp xúc hóa lý giữa các vi sinh vật và ion kim loại).

• Phân tích: Đây là một phương pháp có nhiều ưu điểm vượt trội: thân thiện với môi trường, chi phí thấp và giảm thiểu lượng bùn thải hóa học hoặc sinh học.

4. Phân Tích Chuyên Sâu: Nghiên Cứu Tình Huống Chiết Tách Vàng bằng Thủy Luyện Kim

Nghiên cứu của Al Balushi và kaithari đã thực hiện một quy trình thủy luyện kim chi tiết để thu hồi vàng từ một bảng mạch in (PCB) máy tính.

Mục tiêu và Phương pháp luận

Mục tiêu là chiết tách vàng bằng dung dịch cường toan (aqua regia) và đánh giá độ tinh khiết của sản phẩm cuối cùng. Quy trình gồm các bước chính sau:

1. Xử lý PCB bằng Axit clohydric (HCl): Hòa tan các lớp đồng và niken trên bảng mạch để giải phóng vàng.

2. Hòa tan vàng bằng Cường toan (Aqua Regia): Dung dịch cường toan (hỗn hợp axit nitric và axit clohydric) oxy hóa vàng thành các ion vàng (Au³⁺), sau đó phản ứng với các ion clorua để tạo thành các anion tetrachloroaurate (III) (AuCl₄⁻), giữ vàng ở dạng hòa tan.

3. Kết tủa Vàng: Sau khi lọc dung dịch, Sodium meta bisulfite (SMB - Na₂S₂O₅) được thêm vào để khử các ion vàng, tạo thành kết tủa vàng ở dạng bột màu nâu sẫm.

4. Tinh chế và Tạo khối: Bột vàng được gia nhiệt trong lò để loại bỏ tạp chất, sau đó sử dụng kỹ thuật hỏa luyện (fire assaying) để tạo thành một khối vàng rắn.

Kết quả và Xác minh

Thí nghiệm đã thu được kết quả ấn tượng, xác nhận hiệu quả của quy trình. Dữ liệu định lượng chính được tóm tắt dưới đây:

Kết luận của Nghiên cứu

• Quy trình thủy luyện kim sử dụng dung dịch cường toan là một phương pháp rất hiệu quả để thu hồi vàng có độ tinh khiết cao từ các mảnh PCB lớn.

• Kết quả phân tích từ hai phương pháp EDAX và Nhiễu xạ tia X rất tương đồng, khẳng định độ chính xác của phép đo độ tinh khiết.

• Nghiên cứu đề xuất các hướng cải tiến trong tương lai, bao gồm việc tối ưu hóa nồng độ hóa chất, nhiệt độ và thời gian kết tủa để tăng hiệu suất thu hồi vàng. Hơn nữa, quy trình có thể được mở rộng để chiết tách các kim loại có giá trị khác như đồng, bạc, kẽm và palladium có trong rác thải điện tử.

Link download Tiếng Anh: https://drive.google.com/file/d/1d_Z8n7WGl4iHva2N8vgQFO8GK6zhco2A/view?usp=sharing