Bản tóm tắt bằng sáng chế: Phương pháp Thu hồi Vàng, Palladium, Bạch kim và Bạc từ Bảng mạch Điện tử Phế thải

Bằng sáng chế CN102277497B ngày 13/02/2013 này tổng hợp các phân tích kỹ thuật và quy trình thực hiện phân tách Au, Ag Pt, Pd. Mục tiêu cốt lõi của phương pháp là cung cấp một quy trình thu hồi các kim loại quý (Au, Pd, Pt, Ag) từ bột bảng mạch điện tử phế thải với chi phí thấp, hiệu suất thu hồi cao và độ tinh khiết sản phẩm vượt trội.

Phương pháp được mô tả giải quyết vấn đề lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường do rác thải điện tử gây ra. Quy trình công nghệ bao gồm ba giai đoạn chính: loại bỏ tạp chất bằng nhiệt và axit, tách chiết Bạc (Ag) và Palladium (Pd) bằng axit nitric, sau đó tách chiết Vàng (Au) và Bạch kim (Pt) bằng hệ dung dịch HCl/NaClO.

Các kết quả đạt được đáng chú ý:

• Hiệu suất thu hồi: Bạc và Palladium đạt trên 99,5%; Vàng và Bạch kim đạt trên 99,7%.

• Độ tinh khiết: Tất cả các kim loại quý thu hồi được đều đạt độ tinh khiết trên 99%.

• Tác động môi trường: Giảm thiểu xả thải thông qua việc tái sử dụng nước thải và xử lý khí độc hại bằng dung dịch kiềm.

1. Giai đoạn 1: Loại bỏ tạp chất (Tiền xử lý)

Đây là bước chuẩn bị quan trọng để loại bỏ các thành phần phi kim loại và các kim loại cơ bản (đồng, niken, thiếc, chì) còn sót lại trong bột bảng mạch sau khi đã qua xử lý sơ bộ.

• Nung ở nhiệt độ thấp: Bột bảng mạch được nung ở nhiệt độ 300 - 500°C trong 2 - 4 giờ. Quá trình này giúp loại bỏ các tạp chất dễ bay hơi và các chất hữu cơ.

• Hòa tan bằng axit sunfuric: Sử dụng dung dịch H₂SO₄ nồng độ 100 - 200g/L để hòa tan phần nguyên liệu sau nung. Mục tiêu là giảm hàm lượng các kim loại đồng, niken, thiếc và chì trong bã xuống dưới 0,1%.

2. Giai đoạn 2: Tách và thu hồi Palladium (Pd) và Bạc (Ag)

Bã thu được từ giai đoạn 1 sẽ được xử lý bằng axit nitric nồng độ cao để đưa Ag và Pd vào dung dịch.

Quy trình chi tiết:

1. Hòa tan: Sử dụng axit nitric nóng (nồng độ >60%) ở 70 - 95°C trong 2 - 4 giờ. Khí độc sinh ra được hấp thụ bằng dung dịch kiềm.

2. Chưng cất và Điều chỉnh: Dung dịch lọc được chưng cất ở 120°C trong 1 - 3 giờ để loại bỏ phần lớn axit nitric dư. Sau đó, điều chỉnh nồng độ ion hydro về mức 0,5 - 1,0 mol/L.

3. Thu hồi Bạc (Ag):

    ◦ Thêm NaCl (tỷ lệ mol NaCl:Ag là 1,2 - 1,5) ở 60 - 99°C để kết tủa AgCl.

    ◦ Hòa tan AgCl bằng nước amoni công nghiệp (nồng độ 10 - 12,5%) ở 20 - 50°C.

    ◦ Khử bằng hydrazine hydrate (thủy hợp hydrazin) ở 40 - 70°C để thu được bột bạc tinh khiết (>99,9%).

4. Thu hồi Palladium (Pd):

    ◦ Sử dụng dung dịch còn lại sau khi tách bạc, điều chỉnh pH về 0,5 - 1,0.

    ◦ Thêm chất khử (axit formic, thủy hợp hydrazin hoặc formaldehyde) theo tỷ lệ mol 1:4 - 8 so với Pd.

    ◦ Phản ứng ở 30 - 70°C trong 2 - 4 giờ để thu được Palladium dạng xốp (sponge palladium).

3. Giai đoạn 3: Tách và thu hồi Bạch kim (Pt) và Vàng (Au)

Bã rắn còn lại sau giai đoạn 2 sẽ chứa Vàng và Bạch kim, được xử lý bằng phương pháp hòa tan chọn lọc.

Quy trình chi tiết:

1. Hòa tan bằng hệ HCl/NaClO: Sử dụng hỗn hợp axit clohydric và natri hypoclorit ở nhiệt độ 80 - 99°C trong 5 - 10 giờ.

2. Thu hồi Bạch kim (Pt):

    ◦ Dung dịch sau lọc được làm nóng đến 50 - 70°C.

    ◦ Thêm amoni clorua (NH₄Cl) dư (tỷ lệ mol NH₄Cl:Pt là 2,5 - 4:1) để tạo kết tủa (NH₄)₂[PtCl₆] không tan.

    ◦ Sấy khô và nung kết tủa ở 500 - 1000°C trong 2 - 4 giờ để thu được bạch kim dạng xốp.

3. Thu hồi Vàng (Au):

    ◦ Dung dịch sau khi tách bạch kim chứa các ion vàng.

    ◦ Khử ở 20 - 60°C trong 1 - 3 giờ bằng các tác nhân như thủy hợp hydrazin, axit formic

4. Các thông số kỹ thuật và Hiệu quả vận hành

Dựa trên các ví dụ thực hiện (Implementation Examples) trong nguồn tài liệu, các thông số vận hành tối ưu được tổng hợp như sau:

5. Các ưu điểm vượt trội của phương pháp

Tài liệu xác định các điểm cải tiến cốt lõi so với công nghệ hiện hữu:

• Tính kinh tế: Quy trình có chi phí vận hành thấp nhờ sử dụng các hóa chất công nghiệp phổ biến và tối ưu hóa thời gian phản ứng.

• Tính triệt để: Không chỉ thu hồi vàng và bạc, phương pháp còn tách chiết thành công Palladium và Bạch kim, vốn thường bị thất thoát trong các quy trình cũ.

• Bảo vệ môi trường và Tái sử dụng:

    ◦ Nước thải từ quá trình thu hồi bạc và palladium được đưa trở lại làm nước đáy để tận dụng các ion kim loại còn sót lại, giúp tăng hiệu suất và giảm ô nhiễm.

    ◦ Hệ thống hấp thụ khí thải bằng kiềm ngăn chặn việc phát tán các oxit nitơ và khí clo ra môi trường.

• Độ phức tạp thấp: Các bước phản ứng diễn ra ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường, dễ dàng triển khai ở quy mô công nghiệp.