Способ переработки лома изделий электронной техники

 

Изобретение относится к металлургии металлов и может быть использовано при переработке лома изделий электронной техники, преимущественно микроэлектронных схем, содержащих золото, серебро и металлы платиновой группы. Способ предусматривает измельчение электронного лома, магнитную сепарацию, плавку немагнитной фракции в смеси с шлаком производства благородных металлов с концентрированием последних в образующемся тяжелом сплаве. Магнитную фракцию электронного лома плавят с добавлением кремния, полученный при этом кремнийсодержащий сплав используют затем в качестве коллектора металлов платиновой группы. Способ позволяет снизить длительность цикла извлечения благородных металлов. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано при переработке лома изделий электронной техники, преимущественно микроэлектронных схем, содержащих золото, серебро и металлы платиновой группы (МПГ).

Микросхемы являются наиболее распространенными элементами электронной техники и представляют собой многослойные, небольшие по размерам устройства, собранные в пластиковых или керамических корпусах. Токовводы обычно изготавливаются из магнитных железоникелевых сплавов типа "платинит" или "ковар", покрываются тонким слоем золота или серебра и присоединяются к полупроводниковому кристаллу, закрепленному на подложке из корунда или дуралюмина. Содержание благородных металлов (Au, Ag, Pd) в микросхемах обычно невелико (0,1-1,0%) и зависит от типа изделий. Используемая для изготовления корпуса микросхем пластмасса содержит до 60-70% наполнителя (кремнезем, глинозем, тальк). Сходное с описанным устройство имеют также транзисторы, диоды и разъемы.

Известен способ переработки лома изделий электронной промышленности, содержащих золото в форме покрытий на металлических деталях [И.Н. Масленицкий, Л.В. Чугаев, В.Ф. Борбат и др. Металлургия благородных металлов. Изд. 2, под ред. Л.В. Чугаева. - М.: Металлургия, 1987г., с.349-350]. Данный способ предусматривает избирательное растворение золотого покрытия в растворителе, инертном по отношению к материалу основы. В качестве растворителя могут использоваться растворы тиомочевины, роданистого аммония или йода.

Использование способа-аналога для переработки микросхем, транзисторов и других изделий электронной техники, содержащих благородные металлы, как правило, на внутренних поверхностях изделий в сочетании со стеклом, металлокерамикой и пластиком, - не позволяет перевести в раствор благородные металлы с достаточной полнотой.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ переработки лома изделий электронной техники, согласно которому электронный лом сначала измельчают в молотковой дробилке до крупности 25,4-6,35 мм, затем измельченный материал подвергают магнитной сепарации с получением магнитной и немагнитной фракций, которые перерабатывают раздельно. Магнитную фракцию, содержащую благородные металлы на железоникелевой основе, используют в качестве реагента металлургического производства - цементирующий агент в процессе цементации меди из ее растворов. Из немагнитной фракции выделяют в качестве концентрата благородных металлов металлические составляющие путем использования электростатической сепарации и сепарации с помощью вихревых токов. [Меретуков М.А., Орлов А.М. Металлургия благородных металлов. Зарубежный опыт. - М.:Металлургия, 1991, с. 308-318]. Данный способ принят за прототип.

К недостаткам прототипного способа относятся: необходимость использования сложного дорогостоящего оборудования, большая длительность цикла извлечения благородных металлов, чему способствует, в частности, низкое содержание их в целевых продуктах сепарации лома.

Предлагаемое изобретение направлено на получение технического результата, заключающегося в повышении эффективности процесса переработки лома электронных изделий, преимущественно микроэлектронных схем за счет снижения длительности цикла извлечения благородных металлов.

Технический результат достигается тем, что в известном способе переработки лома изделий электронной техники, включающем измельчение лома, магнитную сепарацию измельченного материала, выделение из немагнитной фракции ее металлической части в качестве концентрата благородных металлов и использование магнитной фракции в качестве реагента металлургического производства: - концентрирование благородных металлов из продуктов магнитной сепарации осуществляют с использованием плавки; - немагнитную фракцию плавят в смеси со шлаком производства благородных металлов и из продуктов плавки отделяют тяжелый сплав, являющийся концентратом благородных металлов; - магнитную фракцию перед использованием в качестве реагента сплавляют с кремнием, и кремнийсодержащий сплав используют в качестве коллектора металлов платиновой группы; - измельчение лома микросхем перед магнитной сепарацией ведут до получения крупности от минус 1 мм до минус 5 мм.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Наличие никеля в магнитной фракции позволяет использовать ее в качестве реагента для приготовления тройного железоникелькремниевого коллектора, который, как было установлено специальными исследованиями, может быть эффективно использован для концентрирования и активации металлов платиновой группы в процессе плавки промпродуктов производства благородных металлов.

Использование "тройного" железоникелькремниевого коллектора (как и "двойного" никелькремниевого) при обогатительной плавке промпродуктов производства благородных металлов обеспечивает снижение температуры плавления шихты, хрупкость получаемых сплавов (что является необходимым условием для измельчения сплавов до порошкообразного состояния), повышение химической активности МПГ - их способности к последующему растворению хлорированием в солянокислой среде.

Немагнитная фракция - измельченные пластиковые и керамические корпуса микросхем. Содержание золота в этой фракции невелико и составляет 200-1500 г/т. Основу немагнитной фракции составляет керамика (кремнезем, глинозем) и углеводородные пластики. Наличие в немагнитной фракции углеводородных компонентов позволяет использовать ее в качестве реагента-восстановителя при обеднительном переплаве шлаков. В процессе обеднительной плавки шлака совместно с немагнитной фракцией микросхем концентрация металлических легкоплавких включений (микрокапель), содержащихся в шлаковом расплаве, увеличивается за счет включений меди, золота, серебра и других металлов из немагнитной фракции, что приводит к повышению скорости коалесценции капель, и, как следствие, содержащиеся в обоих продуктах благородные металлы эффективно коллектируются, оседают в шлаковом расплаве и формируют тяжелый донный сплав - концентрат МПГ.

Измельчение отслуживших микросхем до получения указанной оптимальной крупности позволяет обеспечить необходимую и достаточную степень раскрытия деталей, изготовленных из магнитного железо-никелевого сплава, из их немагнитной основы. Это дает возможность затем посредством магнитной сепарации эффективно разделить измельченный материал на две фракции: магнитную и немагнитную.

Оптимальный диапазон крупности, до которой производится измельчение микросхем перед магнитной сепарацией, определен экспериментальным путем. Более тонкое измельчение (до крупности менее минус 1 мм) нецелесообразно, так как требует дополнительных затрат, сопровождается повышенным пылеобразованием при последующей магнитной сепарации, но не ведет к увеличению извлечения магнитных компонентов в магнитную фракцию. Недостаточное измельчение (при крупности частиц более 5 мм) ведет к ухудшению показателей магнитной сепарации - выход магнитной фракции возрастает, а концентрация в ней магнитных компонентов снижается.

Пример 1. На молотковой дробилке, снабженной сменной решеткой с размером ячеи 2,5 мм для удаления мелочи, измельчили 767,5 кг микросхем в пластмассовых и керамических корпусах. Измельчение вели с непрерывным удалением материала крупностью минус 2,5 мм.

Измельченный материал подвергли разделению на магнитную и немагнитную фракции на укрупненно-лабораторном магнитном сепараторе. При этом было получено 211,9 кг магнитной фракции - контакты микросхем на основе сплава "платинит" и 555,6 кг немагнитной фракции. Содержание в магнитной фракции, %: золота - 0,77; никеля - 35; железа - 35; олова - 4,3; свинца - 2,5; меди - 0,5; селена - 1,1. Немагнитная фракция содержала 280,0 г/т золота.

В результате измельчения и магнитной сепарации микросхем в магнитную фракцию было извлечено 91,2% золота. Степень обогащения магнитной фракции по золоту составила 3,35.

Немагнитная фракция микросхем была подвергнута дальнейшей переработке путем совместной обеднительной плавки со шлаками производства благородных металлов (в качестве восстановительной добавки). Для плавки использовали шихту следующего состава, %: немагнитная фракция - 15, известь - 15, остальное - шлак производства благородных металлов на основе силикатов натрия, кальция и железа.

Было проведено 4 плавки в топливной отражательной печи. На каждую плавку в шихту добавляли по 140 кг немагнитной фракции микросхем. Все полученные в плавках шлаки по результатам опробования и анализа отнесены к категории условноотвальных. Остаточное содержание золота в шлаках варьировало при этом от 3,0 до 3,6 г/т. Продукты плавки были слиты из печи в чугунные ковши-отстойники, из которых после остывания были отделены по естественным границам раздела фаз донные тяжелые сплавы. Тяжелые сплавы по своему составу и технологическим свойствам классифицировались как концентрат производства благородных металлов.

Таким образом, на стадии плавки достигнуто практически полное извлечение золота из немагнитной фракции микросхем в донный тяжелый сплав - концентрат благородных металлов, который далее был переработан с использованием известных методов.

Магнитную фракцию микросхем (211,9 кг) перемешали с 85 кг кремния, смесь загрузили в электродуговую печь. Сверху загрузили покровный флюс, состоящий из кальцинированной соды, силикатного стекла, извести и восстановителя. Шихта имела следующий состав, %: Магнитная фракция микросхем - 48 Кремний - 16 Сода кальцинированная - 10 Стекло - 15 Известь - 8
Коксик - 3
Включили печь на разогрев и проплавили загруженные материалы.

Слив продуктов плавки проводили в чугунный ковш-отстойник.

После остывания отделили отливку никельжелезокремнийсодержащего сплава от шлака. Было получено 280 кг железоникелькремнийсодержащего сплава, который был продроблен и затем использован в качестве реагента-коллектора при плавке промпродуктов, содержащих благородные металлы.

Полученные при этом продукты были успешно переработаны известными методами.

Формула изобретения

1. Способ переработки лома изделий электронной техники, преимущественно микроэлектронных схем, содержащих благородные металлы, включающий измельчение лома, магнитную сепарацию измельченного материала, выделение из немагнитной фракции ее металлической части в качестве концентрата благородных металлов и использование магнитной фракции в качестве реагента металлургического производства, отличающийся тем, что концентрирование благородных металлов из продуктов магнитной сепарации осуществляют с использованием плавки, немагнитную фракцию плавят в смеси с шлаком производства благородных металлов и из продуктов плавки отделяют тяжелый сплав, являющийся концентратом благородных металлов, а магнитную фракцию перед использованием в качестве реагента сплавляют с кремнием и кремнийсодержащий сплав используют в качестве коллектора металлов платиновой группы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измельчение лома микросхем перед магнитной сепарацией ведут до получения крупности от минус 1 мм до минус 5 мм.