Гидрометаллургические процессы извлечения благородных металлов из вторичного сырья условно разделяют на две стадии:
1 – вскрытие продукта в водном растворе с использованием органических или минеральных реагентов (возможно селективное отделение благородных составляющих от неблагородных или полный перевод в раствор всех компонентов);
2 – извлечение из раствора ценных компонентов.
Особое внимание в последнее время придают методам переработки бедного благородными металлами сырья:
— металлических отходов на основе меди и ее сплавов с содержанием менее 5% ценных металлов (переработка их в шахтной печи приводит к рассеиванию нужных металлов по продуктам плавки);
— покрытий благородных металлов на сплавах с вакуумным напылением, плакированием, в которых менее 5% благородных металлов (основа в них может быть ценнее благородного металла);
— материалов, включающих керамику, пластмассу и уголь.
— Процесс растворения металлоотходов осуществляется с использованием окислительно-восстановительной системы железо (II)/железо (III) по схеме, описанной уравнением: Cu + 2Fe3+ → Cu + 2Fe2+
Кинетику процесса определяет концентрация ионов железа (III).
В процессе переработки отходов при электролизе на катоде осаждается растворенная на первой стадии медь, а на аноде происходит окисление железа (II) до железа (II). Для непрерывности циклического процесса применяют последовательно стоящие емкости.
Для переработки благородных металлов, присутствующих в виде пленки на керамо- и металлоооснове используют процесс селективного химического или электрохимического их растворения.
Ценные металлы в виде йодокомплексов при анодном растворении переходят в раствор, осаждаясь на катоде.
Механизм реакций описан уравнениями.
Анодный процесс:
8I- =4I2+8e
2Au +I2 = 2AuI
2AuI + 2I- = (AuI2)-
3I2 +2I- = IO3 +5I- +3H2O
2(AuI2)- + 2e = 2Au + 4I-
IO3- + 3H2O + 6e = I- + 6HO-
Процесс имеет широкие области сферы применения, т.к. присадки никеля, меди, кобальта не препятствуют полному удалению пленок, и подложки из меди, сталей, железоникелевых сплавов, никеля, олова, титана и тантала. Процесс опробован на деталях электротехники и на ювелирных изделиях.
Разработаны также бессточные процессы растворения для удаления пленок из меди с серебряных и железных подложек, технология селективного отделения ценных металлов и регенерации подложек при переработке микросхем на алюмооксидной керамике.
Отделение благородных металлов от подложек осуществляется на установке, которая обеспечивает хороший контакт поверхности обрабатываемого металла с раствором. В циллиндрический стакан из нержавеющей стали с перфорацией загружают микросхемы. Стакану сообщаются вертикальные колебания с определенной амплитудой и частотой, что интенсифицирует массообмен и препятствует слипанию подложек. Такая переработка позволяет получать годные для повторного применения подложки и концентрат с содержанием благородных металлов не менее 50% (мас.) в сумме.
За рубежом для переработки электро- и электротехнических отходов используют химические, электрохимические процессы, методы экстракции, сорбции и др.
Один из эффективных способов – селективное выщелачивание неблагородных металлов с использованием раствора с окислителем и комплексообразователем и непрерывной продувкой его азотом. Этот способ используется для добычи золота, серебра, палладия с осаждением меди.
Извлекать из лома аккумуляторов, из электротехнических аппаратов и устройств благородные металлы исследовательский центр японской фирмы Nakamura предлагает амальгамным способом (применяется на металлургическом предприятии КНР. При этом золото получается чистотой 99,9%).
Золото высокой частоты получают и путем выщелачивания кислым раствором с добавлением борогидрида.
Для увеличения выхода ценного компонента при гидрометаллургической переработке используют различные методы.
Например, компанией Valme успешно используется метод цианирования (извлечение золота составляет 99%).
При переработке лома с золотым покрытием на керамике применяется гидрохлорирование. Для извлечения золота применяют такие методы, как восстановление (в частности, гидразином), с помощью жидкостной экстракции с использованием волокон полисульфидного материала.
Экстракция палладия, платины, родия – это многостадийный процесс. Целесообразным считают метод восстановления теллуром.
Эффективно извлечение серебра и золота ионообменными смолами с арилгуанидовыми группами. Золото извлекают из лома переключателей электрохимическим способом в растворе серной кислоты (2-3%-ном).
В США разработаны технологии и широко применяется оборудование для получения из отходов благородных металлов по следующим стадиям: подготовка отходов по гранулометрическому составу, отделение цветных металлов и железа (на выходе – обогащенный полупродукт), перевод платиновых металлов и золота в раствор (серебро – в нерастворимом осадке), селективное осаждение платиновых металлов и золота.
На выходе получаются золота чистоты 99,99%, сплав с 95% Ag и 2%Au, концентрат палладия и платины (в сумме более 20%).
