بازیابی فلزات گرانبها و فلزات اساسی از زباله های الکترونیکی
اگر به شما بگویم که ما سالانه صدها میلیون دلار به محل دفن زباله می فرستیم چه واکنشی نشان می دهید؟ اگر به اطراف اتاقی که در حال حاضر در آن هستید نگاه کنید، احتمالا دستگاه های الکترونیکی زیادی خواهید دید. اتکای ما به دستگاه‌های الکترونیکی در زندگی روزمره در حال رشد است و پیشرفت‌های سریع فناوری به طور مداوم مدل‌های زیادی از دستگاه های الکتریکی را وارد بازار می‌کند. این بدان معناست که زباله های الکتریکی نیز در حال افزایش هستند.
چندین فلز پایه و گرانبها اجزای ضروری دستگاه های الکترونیکی را تشکیل می دهند. همین امر موجب شده که این فلزات از وسایل الکترونیکی که دور انداخته می شوند، بازیافت شوند. با این حال، مطالعات نشان داده است که تنها 15-20٪ از وسایل الکترونیکی بازیافت می شوند. بازیابی موثر فلزات از این دستگاه ها می تواند مزایای زیست محیطی متعددی از کاهش بار اقتصادی بازیافت وسایل الکترونیکی تا کاهش تقاضا برای سنگ معدن را به دنبال داشته باشد.
زباله های الکترونیکی چیست؟
زباله های الکترونیکی اصطلاح گسترده ای است که به زباله های حاوی اجزای الکترونیکی از کامپیوتر تا ماشین آلات تجاری گفته می شود. زباله های الکترونیکی به دلیل وجود مواد شیمیایی سمی مانند جیوه، سرب و ... در دسته زباله های خطرناک دسته بندی می شوند. با این حال زباله های الکترونیکی حاوی چندین فلز پایه و گرانبها مانند طلا، نقره، مس، نیکل و پالادیوم هستند. داشتن یک روش موثر برای استخراج این فلزات به این معنی است که می توان آنها را مجددا استفاده کرد یا اگر فلزات با خلوص بالا استخراج شوند، می توان آنها را فروخت تا هزینه پردازش و بازیافت زباله های الکترونیکی جبران شود. این فلزات معمولا در بردهای مدار چاپی یافت می‌شوند.
مراحل بازیافت فلزات گرانبها
بازیافت فلزات گرانبها از قطعات الکترونیکی دارای چندین مرحله است. در ادامه به این مراحل اشاره شده است:
جداسازی فیزیکی و مکانیکی: اولین مرحله در بازیافت فلزات گرانبها جدا کردن فیزیکی و مکانیکی قطعات الکترونیکی است. این کار با استفاده از روش های مختلف مانند خرد کردن یا پودر کردن انجام می شود.
جداسازی الکترواستاتیکی: همانطور که از نام آن مشخص شده است، این فرآیند قطعات را بر اساس توانایی هدایت الکتریسیته جدا می کند. بخش های غیر فلزی که رسانا نیستند با استفاده از صفحه ارتعاشی مشخص می شوند.
جداسازی مغناطیسی: این جداسازی برای بازیابی فلزات آهنی مانند مس استفاده می شود. جداسازی مغناطیسی تنها زمانی مؤثر است که قبل از خرد کردن قطعات انجام شود. جداسازی مغناطیسی ابتدا انجام می شود و به دنبال آن عمل خرد کردن صورت می گیرد و سپس قطعات تحت پردازش الکترواستاتیک قرار می گیرد.
استخراج فلز: پس از جداسازی های مربوطه، نوبت به استخراج فلزات گرانبها می رسد. استخراج فلزات نیز با روش های مختلفی صورت می گیرد که در ادامه به آنها اشاره شده است.
روش های استخراج فلزات از زباله های الکتریکی
پیرومتالورژی + پالایش الکتریکی: در حال حاضر ذوب یکی از متداول ترین فرآیندهایی است که برای استخراج فلزات گرانبها استفاده می شود. اما نکته قابل توجه این است که این روش فقط تا حدی ناخالصی ها را از بین می برد. در نتیجه، یک آلیاژ از فلز های گرانبها با غلظت پایین تولید می شود که نیاز به حذف فلزات پایه دارد. این روش بیشتر برای بازیافت مس از قطعات الکتریکی انجام می شود.
یک مرحله اضافی مورد نیاز برای تخلیص بیشتر فلزات گرانبها از قطعات الکترونیکی، پالایش الکتریکی است. در فرآیند پالایش الکتریکی، آندها از ذوب آلیاژ ها و کاتدهای مس خالص در سلول‌های پالایش الکتریکی تولید می‌شوند. در طول الکترولیز، مس به شکل خالص به عنوان کاتد مس حل می شود. فلزات نجیب مانند طلا در این محلول حل نمی شوند، اما به ته سلول یا کیسه آندی متصل می شوند و هر 15 تا 20 روز یک بار لجن آند تولید می کنند.
هضم الکتریکی: مسیر دیگری که در بازیافت فلزات گرانبها از زباله های الکترونیکی وجود دارد، هضم همراه با سایر فناوری های تصفیه است. این روش ترکیبی از لیچینگ اسیدی و به دنبال آن یک تکنیک خالص سازی است. چندین تکنیک مختلف خالص سازی فلزات از جمله سیمان کردن، تبادل یونی، استخراج با حلال، جذب کربن فعال و الکترووینینگ وجود دارد. این روش ها بیشتر برای بازیافت فلزاتی مانند طلا، نقره و مس از قطعات الکتریکی انجام می شوند. در طول فرآیند، مس هضم می شود در حالی که طلا و نقره به صورت پسماند در کمتر از 24 ساعت استخراج می شوند.
الکترووینینگ: این روش استخراج در مواقعی استفاده می شود که مس به صورت محلول از قطعات الکترونیکی بازیافت شده است. هنگامی که فلز مس پس از هضم در محلول قرار دارد، می توان یک جریان مستقیم اعمال کرد و مس را به صورت الکترومغناطیسی روی کاتد رسوب داد. روش الکترووینینگ با موفقیت بازیابی مس را از الکترولیت به شکل کاتدهایی با خلوص بالا انجام می دهد. با این حال، ممکن است فلزات محلول دیگری نیز وجود داشته باشند که با مس رقابت کرده تا به عنوان ناخالصی روی کاتد رسوب کنند و ممکن است برای اطمینان از تولید کاتدهای مس با کیفیت بالا، نیاز به پیش تصفیه داشته باشند.
مزایای استخراج فلزات گرانبها از قطعات الکترونیکی
مهم ترین نکته در بازیافت فلزات گرانبها از زباله های الکترونیکی، بحث مالی آن است. در واقع می توان با روش های کم هزینه و مقرون به صرفه، فلزاتی مانند مس، طلا، نقره و آلیاژ های آنها را با درصد های خلوص مناسب از این قطعات استخراج کرد. اگر فلزات حاصل از زباله های الکترونیکی بازیافت نشوند، باید در عملیات استخراج و پالایش فلزات اولیه از معادن سرمایه گذاری های کلانی انجام شود. همچنین احتمالا به دلیل کاهش عیار فلز در سنگ معدن، استخراج فلزات از معدن گران تر تمام می شود. بنابراین جمع آوری زباله های الکترونیکی توسط مردم و آگاهی رسانی در این زمینه، می تواند به استخراج فلزات گرانبها و برگرداندن آنها به چرخه صنعت کمک کند. البته قابل توجه است که روش های استخراج فلزات از قطعات الکترونیکی نیز چالش ها، مزایا و معایب خود را به همراه دارد، اما به طور کلی روشی مقرون به صرفه تر از استخراج فلزات از معادن به شمار می رود.
اگر به شما بگویم که ما سالانه صدها میلیون دلار به محل دفن زباله می فرستیم چه...
