تشریح بازیافت مس از قراضه صفحات مدار چاپی

مدارهای چاپی شامل صفحات مسی لایه‌لایه و صفحات الیاف شیشه‌ای با پوشش بیرونی لحیم (حاوی 40% سرب و 60% قلع) هستند. در فرآیند تولید این صفحات مقدار زیادی از حاشیه‌ها و لبه‌ها و همچنین صفحات برگشتی به قراضه تبدیل می‌شوند. این قراضه به علت وجود پوشش لحیم به عنوان یک باطله خطرناک حاوی 5 گرم بر لیتر سرب محسوب می‌شود. از طرف دیگر حمل و نقل این باطله‌ها و دفع آنها به دلیل نیاز به تجهیزات خاص اغلب بسیار پرهزینه است. بر همین اساس بازیابی قراضه‌های صفحات مدار چاپی در کوره‌های ذوب مس توسط برخی تولیدکنندگان پیشنهاد شده است. هر چند استفاده از این روش راه حل مناسبی به نظر نمی‌رسد. زیرا ذوب این قراضه‌ها در درون کوره با قوانین زیست محیطی مغایرت دارد. اما با حذف سرب از صفحات فوق، این قراضه به عنوان باطله‌ای غیرمضر محسوب شده و قابلیت دفن در زمین را پیدا می‌کند. ضمن آنکه، وجود مقادیر بالای مس (حدود45%) در باطله، انگیزه لازم برای بازیابی مس را فراهم می‌نماید. این فرآیند علاوه بر بازیابی مس، سرب و قلع، منجر به کاهش قابل توجه باطله‌های صنعتی نیز می‌شود.

در راستای بازیابی قراضه صفحات مدار چاپی، روش انحلال الکتریکی به منظور حذف پوشش‌های لحیم از قراضه به کار رفته است که سبب تسهیل در بازیافت مس شده است. در این روش آند به صورت سبدهای گردان به شکل سرند با طول 20 سانتیمتر و از جنس فولاد زنگ‌نزن یا فولاد نرم می‌باشد. همچنین کاتد به شکل صفحات شبه استوانه‌ای از جنس فولاد زنگ نزن است.

آند توسط موتور الکتریکی با سرعت 40 دور در دقیقه می‌چرخد. مجموعه الکترودها و محلول الکترولیت درون یک محفظه مکعب مستطیل از جنس پلی‌پروپیلن با ظرفیت تقریبی 22 لیتر قرار می‌گیرد. از هیدروکسید سدیم نیز به سبب قابلیت انحلال سریع سرب و قلع به عنوان یک الکترولیت مناسب بهره گرفته می‌شود. در این فرآیند، قراضه مدارهای چاپی در سبد آند قرار گرفته و با اعمال ولتاژ 2 ولت در سلول، انحلال سرب و قلع به سرعت و به صورت انتخابی نسبت به مس صورت می‌گیرد. با افزایش سرعت چرخش سبد نرخ انحلال بیشتر می‌شود درحالی که درصد استخراج سرب و قلع حتی با افزایش مقدار قراضه ورودی تغییری نخواهد کرد. مصرف انرژی برای حذف سرب به طور متوسط در حدود 27 کیلووات ساعت به ازای هر تن قراضه ورودی است.

قراضه مدار چاپی با تشویه در 350-325 درجه سانتیگراد به مدت 30-15 دقیقه به سهولت لایه لایه می‌شود. تصاعد برم حین تشویه، ضرورت شستشوی گاز خروجی را ایجاب می‌کند. مس لایه لایه شده و صفحات الیاف قابلیت جدایش به روش ثقلی یا فلوتاسیون را دارند. سرب موجود در صفحات تشویه شده و لایه ‌لایه شده به راحتی با روش الکترولیز در محلول یک مولار هیدروکسید سدیم قابل حذف است. در حالی که قلع حتی پس از 5 ساعت الکترولیز نیز حذف نمی‌شود. بنابراین می‌توان ابتدا با روش انحلال الکتریکی پوشش‌های لحیم، قراضه مس لایه لایه عاری از سرب و قلع را تولید و سپس با استفاده از تشویه آنها را لایه لایه نمود و جدایش به روش ثقلی یا فلوتاسیون را انجام داد. الیاف شیشه‌ای لایه لایه شده که در طی فرآیند تشویه حاصل می‌گردد در صنایع ساختمانی کاربرد داشته و یا به روش‌های قابل قبول از جنبه زیست محیطی دورریز می‌شود.

در فرآیند دیگری صفحات مدار چاپی به آلیاژ مس – نیکل – قلع و مخلوطی از چند فلز با قابلیت استفاده در صنایع ساختمانی تبدیل می‌شود. در این فرآیند، قراضه درون کوره بوته‌ای که مجهز به لانس دمش از بالا و سیستم سوزاندن گاز حاصل از باطله است، گرم می‌شود. عملیات گرم کردن ممکن است در یک مرحله گرمایش یا طی یک فرآیند دو مرحله‌ای به صورت سوزاندن در 700 درجه سانتیگراد و ذوب در 1250 درجه سانتیگراد انجام شود. مرحله دوم مشتمل بر گرم نمودن تا دمای نقطه ذوب، سوختن ناکامل کک و تبخیر سرب و روی است. گازهای باطله تولیدی در یک دستگاه شست‌وشوی گاز تمیز می‌شوند.

انحلال صفحات مدار چاپی به روش حل‌سازی میکروبی نیز امکان پذیر است. نرخ انحلال صفحات تقریبا برابر 50 درصد مس در 250 ساعت است و در حضور یون‌های فریک افزایش می‌یابد. به عنوان مثال در حضور 600 میلی‌گرم بر لیتر یون فریک (به شکل سولفات فریک) تقریبا 75% مس در 150 ساعت حل می‌شود. یون‌های فریک سبب اکسید شدن فلز مس به یون‌های مس شده و سپس در حضور باکتری‌های تیوباسیلوس فرواکسیدان مجددا اکسید می‌گردند. لذا یون‌های فریک به عنوان یک کاتالیزور سرعت فرآیند حل‌سازی میکروبی را افزایش می‌دهند.

تنظیم کننده: پ.ز