Гальваникалық өндіріс қалдықтарынан асыл металдарды алу


Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
Әл - Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті
Сайынов Ануар Сайынұлы
Гальваникалық өндіріс қалдықтарынан асыл металдарды алу
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Мамандығы
5B072000 -«Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы»
Алматы, 2014
Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі
Әл - Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті
«Қорғауға жіберілді»
Аналитикалық, коллоидтық химия
және сирек элементтер технологиясы
кафедрасының меңгерушісі,
х. ғ. д., профессор.
Қамысбаев Д. Х.
«»2014 ж.
«Гальваникалық өндіріс қалдықтарынан асыл металдарды алу» тақырыбына
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Мамандығы 5B072000 -«Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы»
Орындаған
4 курс студенті
Ғылыми жетекшісі
х. ғ. к., доцент
Алматы, 2014
РЕФЕРАТ
Бітіру жұмысы 43 беттен, 7 суреттен, 7 кестеден, 71 қолданылған әдебиет көзінен тұрады.
Кілт сөздер : Радиоэлектрондық сынықтар, компьюторлық сынықтар, электрондық скрап, қалдықтарды кәдеге жарату(утилизация), қымбат металдарды бөліп алу, түсті металдарды бөліп алу, флоппи-дискеталық дисковод.
Зерттеу объектісі : күрделі құрамды қымбат, түсті және қара металдар, органикалық және бейорганикалық пластикалық массалары кіретін компьютерлік қалдықтар.
Жұмыстың мақсаты : Екіншілік өнімді қайта өңдеу және сол өнімнен асыл металдарды алу. Гальваникалық өндіріс қалдықтарынан металдарды концентрациялау мен бөліп алудың әдістерін талдап, қымбат металдарды өндірудің тиімді технологиясын жасау.
Жұмыс процесінде қолданылғандар :
Әдістер: Атомдық-абсорбциялық анализ, гальваностатикалық және потенциостатикалық электролиз, потенциодинамикалық вольтамперометрия.
Құралдар:Атомдық-абсорбциялық спектрофотометр Shimadzu 6200, Потенциостат - гальваностат AUTOLAB PGSTAT-302N, Тура ток көзімен қоректендіргіш RXN-305D.
Алынған нәтижелер : Электрондық қалдықтарды өңдеудің қазіргі кезеңдегі жағдайы зерттелді және қолданыстан шыққан 3, 5 дюймдық флоппи-диск дисководтардың құрамындағы алтын мен күміс мөлшері талданды, электронды қалдықтарды өңдеудің қарапайым технологиясы жасалды.
РЕФЕРАТ
Выпускная работа состоит из 43 страниц, 7 рисунков, 7 таблиц, 71 литератур.
Ключевые слова: Радиоэлектронный лом, компьютерные отходы, электронный скрап, утилизация, получение драгоценных металлов, получение цветных металлов, флоппи-дисковод.
Объект исследования: черные, цветные и драгоценные металлы сложного состава, органические и неорганические пластиковые массы компьютерных отходов.
Цель работы: Переработка вторичного сырья и получение из них драгоценного металла. Подготовка методов получение и концентрирование драгоценных металлов из гальванических отходов.
Использованные в процессе работы:
Методы:Атомно-абсорбционный анализ, гальваностатический и потенциостатический электролиз, потенциодинамический вольтамперометрия.
Оборудование:Атомно-абсорбционный спектрофотометр Shimadzu 6200, потенциостат-гальваностат AUTOLAB PGSTAT-320N, прибор RXN-305D.
Полученные результаты: Было исследовано состояние переработки электронных отходов в настоящее время и анализирован объем золота и серебра которые входят в состав негодных 3, 5 дюйм флоппи дисков, сделан обычный метод переработки электронного отхода.
ABSTRACT
Final work consists of 43 pages, 7 figures, 7 tables, 71 sources used.
Keywords: Radioelectronic scrap, computer waste, electronic scrap, recycling, getting precious metals, obtaining nonferrous metals, floppy drive.
Object of research: black, colored and precious metals complex composition, organic and inorganic waste plastic mass computer.
Objective: Recycling and receiving from them the precious metal. Preparation methods of preparation and concentration of precious metals from electroplating waste.
Used in the process:
Methods: Atomic absorption analysis, galvanostatic and potentiostatic electrolysis, potentiodynamic voltammetry.
Eguipment: Atomic absorption spectrophotometer Shimadzu 6200, potentiostat-galvanostat AUTOLAB PGSTAT-320N
Results: Condition was investigated processing of electronic waste currently and analyze the volume of gold and silver which are part of Belial 3, 5 inch floppy disk drive, do the usual method of recycling electronic waste.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
Қазіргі заманда жер қойнауы кендеріне қарағанда урбанистік қалдықтарының «кендері» 40-50 есе бай, мысалы алтын мөлшері кендердің 1 тоннасында 0, 1-0, 5 г, ал екіншілік шикізаттың тоннасында 50-200 г шамасында. Қазіргі кезеңде жыл сайын компьютерлер, планшеттер мен ұялық телефондарды жасауға 320 т алтын, 7500 т күміс жұмсалады [1] .
Екіншілік қолданысқа ие қымбат металдар пайдалану құндылығын зақымдалу немесе моральды ескіру нәтижесінде жоғалтқан өнімдер - электрондық және электрлік жабдықтардың қалдықтары (ЭЭЖҚ) немесе өндірістік өңдеуқалдықтарнемесе ақауы бар бұйымдар ретінде, сонымен қатар түрінде шығарылуы мүмкін. Жалпы қымбат металдардың сынықтары мен қалдықтары стандартталған және металдардың атаулары физикалық белгісі, химиялық құрамы және сапа көрсеткіші бойынша бөлінеді. Екіншілік қымбат металдардың металлургиясы өз алдына жеке бір сала болып табылады, бірақ сынаманы дайындап іріктелуіне және әр түрлі дайындау, байыту және балқыту үдерістеріне, пайдаланған суларды тазарту әдістеріне, ауаның газ күйіндегі ластануларына қатысты біріншілік металлургия өндіріс орындарының теориялық және практикалық тәжірибелерін кеңінен қолданады. Екіншілік қымбат металдар металлургиясының ерекшелігі қалдықтардың физикалық үлгісінің және химиялық құрамының алуан түрлілігінде [2, 3] .
Енді алтынды қарастырсақ, 2001 жылы электрондық және электротехникалық өндірістерінде алтынның бүкіл әлемдік жеткізілімнің 5, 3%-ы (197мың тонна) , ал 2011 жылы 7, 7%-ы (320мың тонна) қолданылған. Атап айтатын болсақ бұл сандар АҚШ-тың Форт-Нокстағы Нью-Йорк Федералдық сақтық банкіндағы алтын-валюта қорларының 2, 3%-на тең [4] .
Әлем бойынша жылына өндірісте алтынның өндірілуі 15%-ға өскен, шамамен айтқанда 2001 жылы 3900 тоннадан 2011 жылы 4500 тоннаға дейін .
Қалдық құрамындағы қымбат металдардың көлемінің және құндылығының арқасында, дамыған мемлекеттерде электрондық қалдықтардан қымбат металдарды алу 80-90 %-ға жетіп отыр. Дамыған елдерге қарағанда жағдайлары төмен елдерде бұл көрсеткіш 10-15%-ды көрсетіп отыр, ал қалған 85-90%-ын жоғалтып отыр.
Жалпы алтынның біршама көп бөлігі біріншілік бөлшектеу кезінде жоғалтылады. Соған қарамастан дамып келе жатқан елдерде алтынды алу 50%-ды құрап отыр (салыстыра алатын болсақ дамыған елдерде 25%) [4] .
Біздің елде жоғары технологиялық бұйымдарға сұраныс өте жоғары деңгейде, құрамында қымбат металдары бар РЭЛ-ды сатып алумен айналысатын кішігірім кәсіпорын қатарлары көптеп ашылуда. Осы жылдан бастап айқын өзгерістер бар. 2014 жылдың сәуір айында Қазақстанда Республикасының үкіметі мен БҰҰ және “Samsung Electronics” арасында “Электрондық қалдықтарды басқару” атты ұялы телефондарды утилизациялау жобасы басталды[5] .
Тақырыптың өзектілігі. Металдардың екіншілік ресурстарын металдардың жоғарғы мөлшері бар шикізат ретінде қарастыруға болады. Рудаларға қарағанда қалдық құрамынан Au, Ag және платиноидтарды алу тиімдірек, себебі біріншілік өндіруге қарағанда материалдың, электрэнергияның, жанармайдың шығыны аз. Мысалы, екіншілік өндіріске қарағанда біріншілік түсті металдар өндірісінде меншікті энергетикалық шығын 2-10 есе жоғары. Қазіргі уақытта сонғыларын өндіру азайды және қажеттілікті өтей алмайды, сондықтан осы металл ресурстарын мобилизациялау мүмкіндігін пайдалану керек жәнеекіншілік асыл металдарды пайдалану рөлі жоғарлайды. Шикізат және энергия бағасының күрт өсуі әсерінен рудаға қарағанда құрамында Au Ag Pt Pd бар қалдықтардан өндіру тиімдірек. Экологиялық талаптардың қатаңдануы біріншілік өнімдерді өндіруге қарағанда өндірілген өнімді қайтадан пайдалануды тиімдірек етеді.
Сонымен қатар электрондық қондырғыларды өндіру жетілдіріле түскенімен компьютерлерді өндіру үшін қажетті асыл металдардың мөлшері төмендепкеледі. Қорыта келгенде компьютерлердің модернизациялануымен оның құрамындағы алтынның мөлшері азаяды және өндірілетін техникадан алтын мен күмісті алу қиындап келеді. Осыған байланысты компьютерлер мен электроникалардан асыл металдарды алу және өндіру әдістері мен технологияларын жетілдірі керек. Қазіргі заманғы өнеркәсіптегі және өндірістегі компьютерлік техникаларға қатысты асыл металдарды пайдалану технологиясының ақпараттық базасын үнемі толықтырып отыру керек.
I ӘДЕБИ ШОЛУ
1. 1 Өндірістік және тұрмыс қалдықтарын қайта өңдеу-қоғамның заманауи талаптары
Өндірістік және тұрмыс қалдықтары бір жағынан қоршаған ортаға қауіпті болып саналса, екінші жағынан қайта өңдеу арқылы алынған құнды заттардың көзі болып табылады.
Қазба кендері
• Au ~ 5 г/ткен
• Платина тобының металдары (ПТМ) да сол шамада
Қалалық кендері
• 200 г/т Au, 80 г/т Pd &Ag, Cu, Sn, Sb, …ПК-ның аналық платасында
• 300 г/т Au, 100 г/т Pd … ұялы телефондарда
• 2000 г/тПТМ PGM in автокөлік катализаторларында
Мөлшері төмен, өңделетін көлемі зор,
жеке аймақтарда шоғырланған
40-50 есе бай
<

Қымбат металдар құнды физикалық және химиялық қасиеттерімен қатар ерекше инвестициялық тауар болып табылады. Алтын дүние жүзілік қаржы жүйесінің аса маңызды элементі болып саналады, себебі ол коррозияға төзімді, техниканың көптеген салаларында қолданылады, бірақ оның қорлары онша көп емес. Дүниедегі өндірілген алтынның 10%- өндірістік өнімдердің құрамында, қалғаны құймалар күйінде қорларда және зергерлік бұйымдарда сақталады. Біздің еліміз ірі алтын өндіргіштер қатарына кіреді(1-кесте) . ҚР алтын қоры 2013 ж 143, 7 т болды.
Кесте 1
USGS (U. S. GeologicalSurvey) бойынша ТОП-20 алтын өндіретін әлем мемлекеттері [6] .
Шикізат кендерің таусылуы және өңдеу шығындарының шарықтауы қымбат металдардың құнының өсу қарқынын сақтап келеді (Косымшадағы 1А-сурет) .
Электрондық және электрлік жабдықтардың қалдықтарын (ЭЭЖҚ) өңдеу мәселесі 90-шы жылдардан, тұтынудың шарықтауына байланысты өткір мәселеге айналды. ЭЭЖҚ қоршаған ортаға және адамға қауіп төндіретін былғауыш болып саналады. Мәселен, сұйық кристалды мониторлар мен телевизорларда сынап бар. Алғашқы кезде электрондық қалдықтарды өңдеу толығымен өндірушіге жүктелген болатын. Алайда, глобализациялану және бейресми (легальды емес) экспорттың артуы логистикалық және сұрыптау мәселелерін қатты күрделендіріп жіберді.
БҰҰ-ның қоршаған орта бағдарламасының «Қайта өңдеу- электрондық қалдықтан ресурсқа» атты баяндамасында (қазан 2010 ж), электронды лом қалдықтары сонымен қатар ұялы телефондар және компьютерлердің көлемі - Индия сияқты бірқатар елдерде келесі 10 жылдықта 500%-ға өсуі мүмкін делінген. Дамыған мемлекеттер арасында жоғары технологиялық қалдық саны бойынша бірінші орынды АҚШ алып отыр, онда электртехниканың барлық түрінен жылына 3 миллион тонна қоқысқа жіберіліп отыр (дәлірек айтатын болсақ, экологиялық талаптарға сай осы қалдықтын бестен бір бөлігі ғана қайта өңдеуге жіберіледі екен), екінші орында Қытай, ішкі нарығында жылына 2, 3 миллион тонна өндіреді. БҰҰ-ның болжамы бойынша дамыған елдерде 2020 жылға дейін электротехника, яғни «компьютер» қалдықтары 5 есе, ал кейбір елдерде «мобильді-телефон» қалдықтары 17 есе өсуі мүмкін. Индия, Китай, Африка мемлекеттері басқа салада алдынғы қатарда тұр, мұнда сансыз транспорттар және тиелген электрондық қалдықтар бағытталады. Бұл жерде дөрекі, арзан өндіріс және көму жүргізіледі, соның нәтижесінде зиянды заттардың көптеген бөлігі атмосфераға шығарылып, жер асты суларына және мұхиттарға ағып кетеді. [7] .
Дамыған елдерде қолданысқа жарамсыз өнімдерді қайта өңдеуге алуға міндетті. Алыс шет елдерде электрондық сынықтарды қабылдайтын және қайта өңдейтін мамандандырылған кәсіпорындар жұмыс істейді. Бұларды ең танымал және ең аумақтысы MRM Recycling компаниясы, бұл компания Mitsubishi, Sharp, Toshiba және тағы да басқа үлкен көлемдегі өндірушілер қаржыландырады. Бірақ бұлардың қатарында VintageTechRecyclers және EcoInternational сияқты кішкене мекемелерде бар.
Мұндай компаниялар өз қызметін шыны мен макулатураны өңдеуден бастап электрондық сынықтарды өңдеу бизнесінде жоғары жетістіктерге жетті. Тұрғындардан керек емес электр құрылғыларын қабылдау ақысыз, бірақ өңдеу процесі мемлекет тарапынан сертификатталған және өздігінше жоғары технологияландырылған: бөлшектеу мен іріктеуден кейін қирату жүреді, қайта балқыту, бағалы металдарды алу, немесе бөлшектерді өндірушілерге жіберу. Жаңа толқынның кәдеге жаратушылары негізінен өндірушілердің бірігуі және функцианалдығын сақтап қалған құрылғылар мен қосалқы бөлшектерді қайта сату есебінен өмір сүреді.
Жапония мемлекеттер арасында ең бірінші болып электрондық және тұрмыстық қалдықтарды утилизациялау және қайта өңдеу жөніндегі заңды қабылдады және бұл заң 2001 жылы өз күшіне енді. Бұл заң тек қана 4 үлкен құрылғылар тобын қамтиды, олардың қатарына теледидарлар/мониторлар, тоңазытқыш жабдықтары, ауаны салқындатуға арналған қондырғылар және кір жуғыш машиналары жатады. Осы Японияда қалдық дәрежесіне байланысты қайта өнім алу 64%-дан 84% аралығын құрайды. 2002 жылы Европалық Кеңес “Электрлік және электрондық құрылғыларды утилизациялау” жөнінде мағлұмат енгізді және мемлекеттер бұл мағлұматты ұлттық заңнамаға енгізуге тура келді. Осы мағлұматты ең соңғы болып жүзеге асырған ҰлыБритания және бұл жұмыс 2007 жылы аяқталды. Ал Америка Құрама Штаттары бұл заңнаманы қабылдаудан кеш қалды, бірақ кейбір елдер өздерінің мемлекеттік қағидаларын енгізді[8] .
Жақын шетелді мемлекеттерді алсақ, Ресейде екіншілік шикізаттан қымбат металдарды өндіретін зауыттарарасында Приокск түсті металдар зауытын, «Красцветмет», Щелковскінің екіншілік қымбат металдар зауытын, Екатеринбург түсті металдарды өңдеу зауытын, «Североникель» комбинатын атап өтуге болады[9] .
Қазақстандағы жағдайды қарастырсақ, мұнда 2014 ж ҚР Өкіметінің, БҰҰ Даму Бағдарламасының және "Samsung Electronics" компаниясының мобильді телефондарды утилизациялаудың біріккен жобасы іске асырыла бастады. Бұл қалдықтар құрамында кездесетін ауыр металдар (қорғасын, сынап, сүрме, кадмий, алты валентті хром қоспалары және т. б. ) және тұрақты органикалық ластағыштар қоршаған ортаға және адамзат денсаулығына зиян келтіреді. Қоршаған орта және су ресурстарының министрі “Жоба көлемінде электрондық техника сататын орындарда ұялы телефондарды жинау үшін эко-бокстарды орналастыру, сонымен қатар тұрғындарды электрондық қалдықтардың зияны және оларды утилизациялау жолдарын түсіндіру үшін ақпараттық компанияларды құру жобаланған. Осы бағыттағы біздің еліміздің потенциалы жоғары және үш аффинажды кәсіпорын бар екенін атап өткен жөн. Біріншісі Өскемен металлургиялық комплексі “Қазмырыш” АҚ құрамына кіреді және Лондондық биржа металдарының GoodDelivery стандарттарына сай құймалар өндіреді. Аффинажды өндіріс жылына 8 тонна алтын және 300 тонна күміс шығарады. Екіншісі Орталық Қазақстандағы “Қазақмыс” корпорациясының асыл металдарды аффинаждау зауыты. Зауыт асыл металдарды ұлттық стандарт бойынша өндіреді, оның жылдық жобалық қуаты- 10 тонна алтын және 650 тонна күміс. 2013 жылы қазан айында Астана қаласында қуаты 25 тонна алтын және 50 тонна күміс болатын ТауКенАлтын аффинажды зауыты қосылды[5] .
Бөлім түйіндемесі: келтірілген деректер алтынды екіншілік шикізаттан алу біздің еліміз үшін маңызды мәселе болып табылатынын дәлелдейді.
1. 2 Электрондық қалдықтардың сапалық және сандық сипаттамасы
Электрлік және электрондық құралдардың қалдықтары дегеніміз (ЭЭҚҚ) қолданыстан зақымдалуы немесе моральдық ескіру нәтижесінде өзінің функционалдық құндылығынан айрылған электрлік және электрондық құрылғылардың қалдықтары, олар қара түсті металдар, пластика және керамиканың күрделі қоспасы болып табылады. ЭЭҚҚ(ағылшынша e-wasteнемесе WEEE - waste of electrical and electronic equipment) 2002/96/ЕС және 2012/19/EU Еуропалық Парламент пен Одақ директивалары негізінде 10 санатқа жүктеледі (2-кесте) . Әр санатттың көлемі [10-12] нақты қарастырылған.
Кесте 2
Электрлік және электрондық құрылғылардың қалдықтары (WEEE) / еуропалық дерективаларға сәйкес электрондық қалдықтардың санаттары [11, 12] .
Еуропадағы пластмасса өндіруші ассоциациясының (APME - the Association of Plastics Manufacturers in Europe) мәліметтері бойынша электрлік және электрондық құрылғылардағы әр түрліматериалдардың пайыздық үлесі 3 - кестеде келтірілген [13] .
Кесте 3
Электрлік және электрондық құрылғылардың құрамында табылған негізгі материалдардың пайыздық үлесі
Электрлік және электрондық құрылғыларда баспалы платалар (БП) болады (теледидарлар, компьютерлер, ұялы телефондар мен ноутбуктер) . Әдетте, БП 40% металдан, 30% пластмасса және 30% керамикадан тұрады [6] . Олардыңэлектрлік өткізгіштігін қамтамасыз ету үшін БП-ны онша бағалы емес металдармен (қалайы, күміс және мыс) қаптайды. Ұялы телефондар мен жеке компьютелерде екі түрлі баспа платалары (FR-4 және FR-2) қолданылады. FR-4 БП-сы мыспен қапталған көп қабаттышыныталшықтан жасалған, ал FR-2 типі мыспен қапталған бір ғана қабатты шыныталшықтан немесе целлюлоза қағазынан, не фенолды материалдардан жасалған. FR-4 типті платалары кіші электронды құралдарда (ұялы телефондарда) және FR-2 типті платалары ірі техникада (компьютерлер мен теледидарларда) қолданылады. Баспа платаларындағы полимерлер мен өндірістік пластмассалардың құрамында полиэтилен, полипропилен, күрделі полиэфирлер және эпоксидті шайырлар бар.
Электронды қалдықтардың құрамдық анализіне сынамалар алу - материалдардың біртектілігі мен күрделі құрылысына байланысты қиын. БП-ға саналуан ұсақ компоненттер көптеген мөлшерде орнатылған. Компоненттерді бөлу үшін БП кіші өлшемдерге (1-2 мм) ұсақталады, әрі қарай компоненттерге бөлу магниттік, электростатикалық, электрохимиялық және талғамалы еріту сынды әр түрлі әдістер көмегімен іске асырылады [14-22] . Мысалы, Йамане және т. б. [15] тұлғалар ұялы телефондар мен жеке компьютерлердегі БП құрамын зерттеді. Алдын-ала өңдеу, ұсақтау, кейіннен магниттік және электростатикалық әдістермен айыру арқылы орындалады. Химиялық анализді патша шарабымен еріту, күйдіріп ықшамдау және индуктивті байланысқан плазма, атомды - эмиссионды спектроскопия (ICP - AES) көмегімен жүргізілді. 4 - кестеде әртүрлі БП-лардың типтік құрамы көрсетілген.
Кесте 4
Баспа платаларындағы типтік құрамдар
... жалғасы- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.

Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz