WWW.OS.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Научные публикации
 

«УДК 669.66 А.О. Чернюк (1), аспирант О.В. Чернюк (2), начальник НЭК-2, к.т.н. И.Ф. Червоный (1), зав. кафедрой, д.т.н., ...»

УДК 669.66

А.О. Чернюк (1), аспирант

О.В. Чернюк (2), начальник НЭК-2, к.т.н.

И.Ф. Червоный (1), зав. кафедрой, д.т.н., профессор

В.П. Грицай (1), профессор, к.т.н.

В.Н. Косенко (1), доцент, к.т.н.

ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА МЕТАЛЛИЧЕСКОГО

КОНЦЕНТРАТА ИЗ СТЕКЛОТКАНЕВЫХ ПЛАТ

РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ЛОМА

(1) Запорожская государственная инженерная академия, (2) Донецкий государственный научно-исследовательский и проектный институт цветных металлов Приведено результати лабораторних і дослідно-промислових досліджень плавлення металевого концентрату друкарських плат. Максимальне значення металлурійного виходу досягнуто під час використання соди як флюсу. Проведено випробування лікваційного розділення одержаного сплаву на тугоплавку мідяну та легкоплавку свинцеву частини, а також окислювальне рафінування із продуванням повітрям рідкого металу.

Приведены результаты лабораторных и опытно-промышленных исследований плавки металлического концентрата печатных плат. Максимальное значение металлургического выхода достигнуто при использовании в качестве флюса соды.

Проведены испытания ликвационного разделения полученного сплава на тугоплавкую медистую и легкоплавкую свинцовистую части, а также окислительного рафинирования с продувкой воздухом жидкого металла.



Введение. В процессе разделки многокомпонентного радиоэлектронного лома образуется значительное количество стеклотканевых плат со срубленными навесными элементами. Количество таких плат составляет 2,0…2,5 % от массы исходного сырья. С обеих сторон печатных плат нанесены тонкие токоподводящие медные дорожки толщиной 35…50 мкм, покрытые слоем сплава, соответствующего по составу ПОС-60. Наибольшее количество металлов после удаления деталей сосредоточено в отверстиях плат для крепления деталей методом пайки и составляет 9…15 %. Основные цветные металлы в остатках «ножек» радиодеталей – медь, латунь, олово, свинец, цинк. Из драгоценных металлов, нанесенных гальваническим способом, присутствуют золото и серебро [1,2].

В институте ДонНИПИЦМ (г. Донецк) разработана технология получения металлического концентрата печатных плат (МКПП) с суммарным содержанием металлов до 98,89 % [2]. Усредненный химический состав МКПП, массовая доля, %: 37,4…51,0 меди; 27,82…31,0 олова; 13,27…16,7 свинца; 10,64…15,4 цинка; до 0,74 серебра и до 0,019 золота. Также присутствуют никель и железо. Неметаллическая часть представлена, в основном, стеклопластиком.

Фракционный состав МКПП по классам, %: +8,0 мм - 2,79; (8,0 +5,0) мм – 11,50;

(5,0 +3) мм 11,79; (3,0 +1,0) мм 59,40; менее 1,0 мм 14,52. Насыпная масса 2500 кг/м3.

Морфологически МКПП представляет собой кусочки медного, латунного провода, медные втулки, пластинки, покрытые золотом, серебром, припоем, стеклотканевые пластинки.

Постановка задачи. Целью исследо

–  –  –

Из приведенных данных видно, что при плавке без флюса металлургический выход составляет лишь 64,5 %. Любой из расплавленных флюсов оказывает положительное влияние на отделение стеклотканевой части от металлической.

При использовании флюса и порционном введении концентрата в расплавленный флюс происходит хорошее отделение металлической части от стеклоткани. При использовании в качестве флюса соды в количестве 23,3 % от массы концентрата было получено значение металлургического выхода, равное 94,3 %. Это можно объяснить хорошим смачиванием стекловолокна содовым расплавом и усиленным защитным действием большого количества флюса от влияния печной атмосферы на металл.

В укрупненно-лабораторных (опытно-промышленных) условиях было принято решение использовать комплексный флюс (сода + бура) в соотношении 2 : 1. Это связано с тем, что Nа 2 O, образующийся при разложении соды флюса, взаимодействуя с SiO 2 материала тигля, образует легкоплавкие силикаты Na x Si y O z (t пл = 700…960 °С) [3], что приводит к быстрому разрушению тиглей.

Плавку концентрата вели в индукционной тигельной печи ИЛТ-0,2/250. Концентрат порциями загружали в расплавленный флюс. После наплавления ванны металл тщательно перемешивали, снимали шлак и разливали в чугунные изложницы.

Из диаграммы состояния «медь-свинец» [4] следует, что данная система характеризуется наличием монотектического и эвтектического равновесий и двух твердых растворов (Cu) и (Pb). Область несмешиваемости при монотектичестой температуре 955±5 С простирается от ~15,5 до ~65,5 % свинца. Растворимость свинца (в меди) при температуре 600 С не превышает 0,09 % (ат.), растворимость меди (в свинце) - 0,023 % (ат.).

Уменьшение растворимости меди в свинце при снижении температуры расплава обусловливает выделение кристаллов меди, количество которых увеличивается по мере снижения температуры. Кристаллы меди, а также ее соединения и твердые растворы с другими примесями имеют плотность меньше, чем основной расплав, что приводит к гравитационной дифференциации. Эта особенность лежит в основе ликвационного рафинирования чернового свинца от меди, на практике – грубого обезмеживания [5].

Следовательно, при кристаллизации или плавлении сплава, полученного при плавке МКПП, возможна ликвационная дифференциация металлов: меди – в тугоплавкую часть, а свинца – в легкоплавкую.

Для ликвационного разделения слиток помещали в тигельную печь сопротивления.





Процесс вели при температуре 500±5 °С в течение 60 мин. После разделения металла тугоплавкую часть расплавляли и отливали аноды для последующего электролитического рафинирования. Легкоплавкую часть слитка собирали в поддон и также переплавляли в аноды. В табл. 2 приведены результаты химического анализа тугоплавкой и легкоплавкой части слитков.

Таблица 2 – Химический состав полученных слитков Тип Массовая доля элементов, % слитка Cu Pb Zn Sn Ni Ag Au Fe Тугоплавкий 60,03 5,44 5,5 25,5 1,58 0,96 0,04 0,03 Легкоплавкий 0,8 87,1 - 6,5 0,12 0,58 0,005 Из данных табл. 2 видно, что основой тугоплавкой части является медь (60,03 %).

Вторым металлом по массовой доле является олово (25,5 %). В этой части слитка концентрируется практически все золото МКПП и большая часть серебра. Легкоплавкий сплав на 87,1 % состоит из свинца, содержание серебра составляет 0,58 %, а золота – 0,005 %.

Из приведенных данных следует, что при переплавке МКПП в индукционной печи драгоценные металлы практически полностью переходят в металлофазу – черновые слитки. Выход тугоплавкой медистой части составляет 42,4 % от массы концентрата, выход легкоплавкой свинцовистой части – 9,1 %, шлака – 35,4 %, остальное – потери. При ликвационном разделении в тугоплавкую часть извлекается 88,2 % золота и 80,5 % серебра. Извлечение в легкоплавкую часть составляет 3.2 % золота и 11,4 % серебра.

Остальное – потери неучтенные и со шлаком.

Входящие в состав тугоплавкой части анодного сплава олово (25,50 %) и свинец (5,44 %) имеют повышенный электроотрицательный потенциал при анодном растворении в сернокислом электролите [6]. В связи с этим при электролизе свинец образует труднорастворимый сульфат (PbSО 4 ) и почти целиком выпадает в шлам, олово образует метаоловянную кислоту (H 2 SnO 3 ), также выпадаемую в шлам. Аналогичная картина наблюдается и в азотнокислом электролите. Соли свинца и олова при электролизе накапливаются на поверхности растворяемых анодов и блокируют процесс растворения.

Для удаления повышенного количества свинца и олова из сплава можно применить окислительное рафинирование с продувкой воздуха через жидкий металл.

Известно [7], что окислительное (огневое) рафинирование черновой меди от примесей основано на следующих факторах:

– высокой растворимости оксида меди (I) [Cu 2 O] в жидкой меди (9,57 ат. % при 1223 °С) [4];

– нерастворимости в жидкой меди части оксидов, образующихся в результате окисления примесей;

– окисляющей способности оксида меди (I) по отношению к многим примесям;

– легкой и быстрой восстанавливаемости оксида меди (I) после перенасыщения расплава кислородом для более полного удаления примесей.

Реакции рафинирования идут преимущественно за счет кислорода воздуха, вдуваемого в ванну жидкого металла, а при использовании в качестве окислителя селитры (КNО 3 ) – за счет кислорода, полученного при ее разложении при повышенной температуре.

При проведении процесса сначала окисляют медь по реакции:

4Cu O2 2Cu2O. (1) Образующийся оксид меди (I) растворяется в жидкой ванне и является основным передатчиком кислорода к примесям.

Металлические примеси выгорают по следующей обратимой реакции:

Me Cu2O 2Cu MeO. (2) При этом окисляется одновременно ряд примесей, интенсивность и полнота удаления которых различная. Образующиеся оксиды примесей плохо растворяются в жидком металле, всплывают на поверхность и ошлаковываются за счет флюсов, используемых при плавке.

Рафинирование анодов на основе меди от легкоплавких примесей проводили в индукционной тигельной печи ИЛТ-0,2/250. При плавке использовали комплексный флюс «сода+бура+селитра» в соотношении 2 : 1 : 1, температура плавки составляла 1100…1150 °С, длительность плавки – 70 мин. В процессе плавки осуществляли четырехкратную продувку воздухом длительностью по 3 мин. После каждой операции продувки снимали шлак и отбирали пробу для анализа.

Содержание Sn в шлаке, %

–  –  –

Содержание меди в полученных после продувки слитках составило 70,70 %, олова – 13,63 %. Окислительная обработка расплава позволила в 1,87 раза снизить содержание олова в анодах.

Изменение содержания олова в шлаке по ходу плавки с продувками воздухом приведено на рис. 1. Как видно, с увеличением времени плавки и количества продувок содержание олова в шлаке повышается с 2,5 % на 15 минуте до 16…18 % на 60…80 минутах. Низкое содержание олова в шлаке в начале плавки можно объяснить удалением в это время более активных примесей.

Из-за того, что в результате продувки воздухом основная часть металла в виде корольков распределилась в шлаке, в анодном сплаве осталось только 29,0 % золота и 25,1 % серебра.

Металлические корольки были выделены из шлака после его дробления и рассева.

Несмотря на удовлетворительный переход олова в шлак процесс продувки требует доработки.

Выводы

1. Показана возможность высокого извлечения металлической части МКПП путем плавки с содой.

2. При ликвационном разделении полученного сплава в тугоплавкой части концентрируется более 80 % золота и серебра.

3. Окислительная обработка расплава тугоплавкой части сплава продувкой воздухом позволила за один час в 1,87 раза снизить содержание олова.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Исследование обогащения стеклотканевых плат со срубленными радиодеталями лома РЭА / А.

И. Самсонов, К. П. Козловский, А. В. Пластовец, Т. И. Шуляк // Металургія: наукові праці ЗДІА. – Запоріжжя: РВВ ЗДІА, 2004. – Вип. 10. – С. 82-87.

2. Исследования по переработке печатных плат радиоэлектронного лома / О. В. Чернюк, Л. И.

Заярская, В. И. Коханович [и др.] // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2007.

– № 5 (244). – С. 81-83.

3. Мазурин О. В. Свойства стекол и стеклообразующих расплавов: справочник. Т. 1.

Стеклообразный кремнозем и двухкомпонентные силикатные системы / О. В. Мазурин, М. В. Стрельцина, Т. П. Швайко-Швайковская. – Л.: Наука, 1973. – 444 с.

4. Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник. Т. 2 / под общ. ред. Н. П.

Лякишева. – М.: Машиностроение, 1997. – 1024 с.

5. Зайцев В. Я. Металлургия свинца и цинка. [учебник для студ. высш. учеб. зав.] / В. Я. Зайцев, Е. В. Маргулис – М.: Металлургия, 1985. – С. 263.

6. Ямпольский А. М. Краткий справочник гальванотехника / А.М.Ямпольский, В.А. Ильин. – Л.:

Металлургия, 1981. – 208 с.

7. Ванюков А. В. Комплексная переработка медного и никелевого сырья [учебник для студ. высш.

учеб. зав.] / А. В. Ванюков, Н. И. Уткин. – Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1988. – 432 с.

Стаття надійшла до редакції 25.06.2011 р.

Рецензент, проф. Г.О. Колобов





Похожие работы:

«ЕЖЕКВАРТАЛЬНЫЙ ОТЧЕТ Открытое акционерное общество Новолипецкий металлургический комбинат Код эмитента: 00102-A за 1 квартал 2014 г. Место нахождения эмитента: Россия, г. Липецк, пл. Металлургов, 2 Информация, содержащаяся в настоящем ежеквартальном отчете, подлежит раскрытию в соответствии с законодательством Российской Федерации о ценных бумагах О.В. Багрин Президент (Председатель Правления) подпись Дата: 12 мая 2014 г. О.Г. Зарубина Генеральный директор ООО НЛМК Учетный центр подпись...»

«ОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники» (ОАО «ВНИИМТ») Исследования ВНИИМТ по непрерывной разливке стали (обзор) Ю.А. Самойлович (ОАО «ВНИИМТ») За прошедшие полвека исследования ВНИИМТ по вопросам непрерывной разливки стали проводились по следующим направлениям:• компьютерное моделирование полей температуры, деформаций и напряжений в стальных заготовках при непрерывном литье;• разработка методов исследования процессов кристаллизации стали в промышленных условиях; •...»

«Ежеквартальный отчет ОАО «Сибирский горно-металлургический альянс» за II квартал 2007 года ИНН 7702336131 ЕЖЕКВАРТАЛЬНЫЙ ОТЧЕТ Открытого акционерного общества «Сибирский горно-металлургический альянс» (указывается полное фирменное наименование (для некоммерческой организации – наименование) эмитента) Код эмитента: 0 7 7 5 7– А за II квартал 2007 года Место нахождения эмитента: 119991, г. Москва, ул. Б. Полянка, д. 44/2 (указывается место нахождения (адрес постоянно действующего исполнительного...»

««МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА». Выпуск 2 (17), 2010 УДК 538.953 Ильченко К.Д. – д.т.н., проф., Национальная металлургическая академия Украины (НМетАУ) Шадрова Т.А. – магистр, НМетАУ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФОРМЫ ДЛЯ ТЕЛ СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИИ Приведен обзор состояния методов исследования теплофизических свойств (теплоемкости, коэффициентов теплои температуропроводности), а также коэффициента теплоотдачи с использованием методов регулярного режима. Отмечено, что метод...»

«95 ISSN 1561-4212. ВЕСТНИК ВКГТУ, 2005 № 1 ЭКОЛОГИЯ Э КОЛОГИЯ УДК 628.3 О.А. Грибкова ВКГТУ, г. Усть-Каменогорск ПРОБЛЕМА УТИЛИЗАЦИИ ОСАДКОВ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ Загрязнение подземных и поверхностных вод тяжелыми металлами для ВосточноКазахстанской области – региона, где расположены многие крупные предприятия горнометаллургического комплекса, давно является одной из актуальнейших экологических проблем. Центральной водной артерией данного региона...»





 
2016 www.os.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Научные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.