Переработка отходов, содержащих драгоценные металлы: технологии и методы
В последнее время становится все более экономически выгодно использовать вторичное сырье с целью добычи полезных материалов для их дальнейшего использования. В частности, отходы электротехнической промышленности, радиотехнические и бытовые приборы являются вторичными источниками ценных металлов. Существуют технологии и методики обработки подобных отходов, но из-за ряда проблем широкого распространения они не находят.
Вторичная переработка драгоценных металлов - это важное направление современной экологической политики в сфере «Управления отходами» многих развитых стран, в том числе и России. Сохранить природные ресурсы, освободить складские помещения компаний от неиспользуемого оборудования и устаревших приборов, - с такими задачами успешно справляются современные заводы по переработке вторичных драгоценных металлов, оснащенные специальным оборудованием.
Использование вторичного металлосодержащего сырья в современном мировом производстве металлов быстро и неуклонно растет. В ряде промышленно развитых стран производство вторичных металлов составляет 30-40% от общего объема металлургической промышленности.
Преимущества вторичной переработки
Хорошо известно, что если ранее извлечённые ценные материалы, которыми являются драгоценные металлы, вводятся в оборотное использование, то это полностью оправдывает любые затраты, вложенные в утилизацию. Высокие показатели экономической эффективности при выделении драгоценных металлов из отходов определяются увеличением выхода и степени извлечения металлов по сравнению с первичным рудным сырьём.
Несравнимы и уровни содержания драгоценных металлов в первичном или шлиховом сырье и вторичном сырье (лом, различные отходы). Например, содержание платиноидов суммарного количества в 2-3 г на тонну считается весьма рентабельным в переработке. Также, например, в россыпных месторождениях содержание золота составляет до 0,1 - 0,5 г/т руды, в коренных рудах 1 - 5 г/т. Во вторичном сырье содержание золота от 100 г/т до 100 кг/т.
Технологии переработки
Подготовка к металлургическому переделу особенно необходима для лома и отходов электротехники. В зарубежной практике, как правило, для этого используется обжиг (для удаления летучих ненужных соединений и перевода примесей в оксидную форму) или механические способы переработки. В последние годы для удаления летучих продуктов используют новые разработки - пиролитические процессы.
Механические способы обычно предусматривают многократное измельчение лома, т.к. недостаточное измельчение осложняет процесс извлечения драгметаллов. Эффективной операцией обогащения является сепарация (в магнитном поле высокой частоты). Дальнейшее отделение цветных металлов проводят грохочением. Некоторые компании Европы и США применяют оптическую сортировку.
Механическая обработка
Фирма Lindemann предлагает технологию, при которой гидравлический грейдер загружает лом в наклонный желоб для транспортировки его в дробилку, где он размельчается до размеров прохождения через колосниковую решетку. Затем материал воздушным сепаратором разделяет металлы и неметаллы, проводится электромагнитная сепарация. Чистота получаемых металлов достигает 58-90%.
Завод «ТЭКОН»
На заводе «ТЭКОН» в Санкт-Петербурге установлен и эксплуатируется производственный комплекс извлечения драгметаллов. Используя принципы ударно-скоростного дробления исходного лома (изделия для микроволновой техники, считывающие устройства, микроэлектронные схемы, печатные схемы, Pd-катализаторы, печатные платы, отходы гальванотехники) на установках (роторно-ножевой измельчитель, высокоскоростной ударно-роторный дезинтегратор, грохот барабанный, сепаратор электростатический, сепаратор магнитный) получают избирательно дезинтегрированный материал, который далее разделяется методами магнитной и электрической сепарации на фракции, представленные неметаллами, черными металлами и цветными металлами, обогащенными платиноидами, золотом и серебром. Этот метод предназначен для получения полиметаллического концентрата содержащего серебро, золото, платину, палладий, медь, и другие металлы, с содержанием неметаллической фракции не более 10 %.
Разработка объединения «Механобр-Техноген»
Отходы электро- и радиотехнического производства, в основном платы, состоят, как правило, из двух частей: элементов монтажа (микросхем), содержащих драгметаллы и не содержащей драгметаллы основы с наклеенной на нее входящей частью в виде проводников из медной фольги. Поэтому по способу, разработанному объединением «Механобр-Техноген», каждая из составляющих подвергается операции разупрочнения, в результате чего слоистый пластик теряет свои первоначальные прочностные характеристики. Разупрочнение производят в узком интервале температур 200-210ºС в течение 8-10 часов, затем сушатся. Ниже 200ºС разупрочнения не происходит, выше материал "плывет". При последующем механическом дроблении материал представляет собой смесь зерен слоистого пластика с дезинтегрированными элементами монтажа, проводящей частью и пистонами.
Каждый класс крупности отклассифицированного после дробления материала (-5,0+2,0; -2,0+0,5 и -0,5+0 мм) подвергают электростатической сепарации в поле коронного разряда, в результате чего образуются фракции: проводящая все металлические элементы плат и непроводящая - фракция слоистого пластика соответствующей крупности. Затем из металлической фракции получают припой и шлихи драгметаллов. Непроводящую фракцию после обработки используют либо как наполнитель и пигмент в производстве лаков, красок, эмалей, либо повторно в производстве пластмасс.
Другие методы
Известен еще один способ извлечения благородных металлов (патент Российской Федерации RU2276196). Он включает дезинтеграцию радиоэлектронного лома, виброобработку с отделением тяжелой фракции, содержащей благородные металлы, сепарацию и выделение металлов. При этом полученный радиоэлектронный лом сортируют и отделяют металлические детали, оставшуюся часть лома подвергают виброобработке с отделением тяжелой фракции и сепарации. Тяжелую фракцию после сепарации смешивают с предварительно отделенными металлическими деталями и подвергают смесь окислительному плавлению при подаче воздушного дутья в пределах 0,15-0,25 нм3 на 1 кг смеси, после чего проводят электрорафинирование полученного сплава в сульфатном растворе меди и выделяют из образовавшегося шлама благородные металлы.
Схема переработки электронного лома
Гидрометаллургические процессы
В мировой практике для извлечения металлов из электронного скрапа используют сжигание и плавление, а также процессы гидрометаллургии (гидрометаллургическая переработка плат заключается в обработке их азотной кислотой или раствором нитрата меди в азотной кислоте, что обуславливает необходимость в организации очистки сточных вод). Эти технологии дороги, приводят к выделению флоксинов и канцерогенов. Они отличаются большой материало- и энергоемкостью, значительная часть отходов электронного скрапа подлежит захоронению.
Разработка НИИ Гиналмаззолото
Технология, разрабатываемая в НИИ Гиналмаззолото, ориентирована на получение в основном благородных металлов из элементов и узлов электронного лома, их содержащих. По плотности материал платы с большой степенью достоверности делится на две фракции: смесь металлов и неметаллов (+1,25 мм) и неметаллы (-1,25 мм). Такое разделение может быть осуществлено на грохоте.
Пример переработки многокомпонентного лома
Одно из крупнейших производств по переработке многокомпонентного лома - завод компании Johnson Mathey в Бримсдауне (Великобритания). На первой и второй стадиях проводятся анализы лома на определение содержания благородных металлов. Сырье с низким содержанием благородных металлов переплавляют на слитки для дальнейшего купелирования. Сырье со средним содержанием благородных металлов сразу отправляется на купелирование.
Экологические аспекты
Крупногабаритные электротехнические отходы (оргтехника, телевизоры, компьютеры) на первоначальном этапе утилизации подвергаются разборке на составляющие компоненты, которые затем самостоятельно перерабатываются по соответствующим технологиям. Разрушение одного монитора персонального компьютера способно вызвать загрязнение ртутью производственного помещения объемом 50м³ до 60ПДК, а жидкокристаллического телевизора с диагональю 40 дюймов - до 400-500ПДК.
Нормативно-правовое регулирование в России
Непосредственно же программы по системному сбору и утилизации отработавшего электронного и электрического оборудования в России практически отсутствуют. Сейчас в России существует закон, который регулирует обращение с отходами потребления, куда относится и отслужившая бытовая техника, за нарушение которого предусмотрен штраф: для граждан - 4-5 тыс. рублей; для должностных лиц - 30-50 тыс. рублей; для юридических лиц - 300-500 тыс. рублей. Но при этом, выбросить на помойку старый холодильник, радиоприемник или какую-либо часть автомобиля - это по-прежнему наиболее простой способ избавиться от старой техники.
Вопрос: Предприятие планирует передать на утилизацию/обезвреживание отход «Системный блок компьютера, утративший потребительские свойства 4 81 201 01 52 4». Принимающая организация имеет соответствующую лицензию на осуществление деятельности по сбору, транспортированию, обработке, утилизации, обезвреживанию, размещению отходов I-IV классов опасности (проводит работы по утилизации/обезвреживанию данного отхода). Лицензия на деятельность, связанная с драгоценными металлами, отсутствует. Имеет ли наша организация право передавать им на утилизацию/обезвреживание этот отход?
Ответ Н.В.: В соответствии с п.1.1 ст.20 Закона № 41-ФЗ "О драгоценных металлах и драгоценных камнях" лом и отходы драгоценных металлов подлежат сбору и обязательному учету индивидуальными предпринимателями, организациями (в том числе воинскими частями и воинскими формированиями), в которых образуются лом и отходы драгоценных металлов, лом и отходы драгоценных камней.