MỞ ĐẦU Hiện nay, vấn đề ô nhiễm trở thành mối quan tâm hàng đầu toàn nhân loại Đặc biệt số lượng kim loại nặng phân tán môi trường ngày gia tăng Cùng với phát triển vũ bão khoa học kỹ thuật công nghệ dẫn đến đời hàng loạt thiết bị điện, điện tử kéo theo phát triển nhanh chóng nhà máy sản xuất mạch in PCB Bản mạch phận thiết yếu thiết bị điện, điện tử có chứa lượng lớn kim loại có giá trị Qúa trình sản xuất mạch in tạo lượng chất thải khổng lồ xả môi trường Rác thải điện tử chứa nhiều kim loại nặng hợp chất độc hại với người môi trường sống làm ô nhiễm không khí, nguồn nước… Nếu xử lý phương pháp chôn lấp vừa tốn diện tích mặt vừa gây ô nhiễm đất, nước, phương pháp thiêu hủy vừa tốn nhiên liệu vừa gây ô nhiễm không khí Chính yêu cầu xử lý nguồn thải cho nhà sản xuất PCB trở thành vấn đề cấp bách Như biết đồng nguyên liệu quan trọng công nghiệp Xét khối lượng tiêu thụ, đồng xếp hạng thứ kim loại, sau thép nhôm Theo mức độ công nghiệp hóa đất nước, nhu cầu sử dụng đồng nước ta ngày tăng Năm 2005 nhu cầu nước 15,000 tấn/năm đến năm 2020 nhu cầu tăng lên 35,000- 40,000 tấn/năm [13] Hơn đồng kim loại chiếm tỷ lệ lớn tổng số kim loại có bùn thải ứng dụng nhiều đời sống Do vậy, việc thu hồi đồng bùn thải ý nghĩa mặt môi trường mà có giá trị kinh tế cao bảo vệ tài nguyên Vì vậy, luận văn xin trình bày đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ trình tái chế đồng từ bùn thải nhà máy sản xuất mạch in (PCB) phương pháp chiết tách dung môi điện phân” Mục tiêu luận văn là: - Nghiên cứu thông số công nghệ ảnh hưởng đến trình hòa tách - Nghiên cứu thông số công nghệ ảnh hưởng đến trình chiết tách CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan chất thải mạch in PCB 1.1.1 Quá trình sản xuất mạch điện tử [11-16] Bản mạch điện tử (mother board hay main board, logic board, systemboard gọi chung printed circuit board PCB) Một board mạch in, PCB, máy móc sử dụng để hỗ trợ kết nối điện tử linh kiện điện tử cách sử dụng đường dẫn, dấu vết, khắc từ đồng tráng lên chất không dẫn điện Bản mạch điện tử mạch in có chứa linh kiện điện tử có đế cắm, khe cắm bo mạch mở rộng khác Nói cách khác, mạch in hệ thống đường mạch (hay dây dẫn) xếp bố trí phiến bảng nhiều lớp lớp, ghép với nhau, nhằm nối kết linh kiện điện tử, IC hay phần tử chức với theo mục đích thiết kế Mạch in có đến 10 lớp (layer) tuỳ thuộc vào độ phức tạp tinh vi mạch cần chế tạo khả chịu đựng điện áp chống rò rỉ tĩnh điện Các đường mạch thường đồng Một số mạch in cho mục đích đặc biệt, đường mạch làm vàng Hình 1.1 Hình ảnh mạch điện tử Thành phần chủ yếu mạch : Nhìn chung thành phần mạch in bao gồm 40 trọng lượng kim loại, 30% trọng lượng nhựa 30% vật liệu gốm sứ (bảng 1.1) Bảng 1.1 Thành phần vật liệu trung bình mạch in [29] Vật liệu Thành phần (% trọng Vật liệu lƣợng) Thành phần (% trọng lƣợng) Kim loại Khoảng 40% Gốm sứ Khoảng 30% Cu 10 – 26,8 SiO2 15 – 41,86 Al 1,33 – 4,78 Al2O3 – 6,97 Pb 0,99 – 4,19 Kiềm ôxit kiềm thổ – 9,95 Zn 0,16 – 2,17 Titan, mica.… 3,0 Ni 0,28 – 2,35 Nhựa Khoảng 30% Fe 1,22 – 8,0 Polyethylene 9,9 – 16 Sn 1,0 – 5,28 Polypropylene 4,8 Sb 0,06 – 0,4 Polyesters 4,8 Au 80 – 1000 (ppm) Epoxies 4,8 Pt 4,6 – 30 (ppm) Polyvinyl clorua 2,4 Ag 110 – 3301 (ppm) Polytetra fluoroethane 2,4 Pd 10 – 294 (ppm) Nylon 0,9 Quy trình sản xuất mạch in Hình 1.2 Quy trình sản xuất mạch in PCB Quá trình sản xuất mạch in gồm công đoạn chế tạo phim gia công mạch in Trong công đoạn có nguồn thải bùn đồng công đoạn gia công mạch in (Cụ thể : cắt phôi đồng, khoan lỗ, chải rửa đánh bóng, mạ xuyên lỗ, chải rửa, ăn mòn) 1.1.2 Đặc điểm, thành phần, cấu trúc bùn thải Mạch in sử dụng rộng rãi công nghiệp điện, điện tử Mạch in bao gồm: (1) để bakelit, (2) IC, linh kiện, (3) dây dẫn đồng Lớp đồng bề mặt bakelit tạo công nghệ mạ chân không kết hợp mạ đùn Để tạo mạch theo thiết kế người ta cho in mẫu có sẵn lên bề mặt bakelit loại sơn chịu hoá chất Sau bakelit nhúng dung dịch ăn mòn đồng (thường hỗn hợp HCl + HNO3 hay axit HCl đặc với có mặt platin) để phá huỷ phần đồng không phủ sơn, sau bakelit rửa dung dịch kiềm với nước nóng nhiều lần cho hết hoá chất Qua công đoạn sản xuất ta thấy chất thải trình sản xuất mạch in gồm có (phân tích theo bakelit Liên Xô): - Chất thải rắn: Các bakelit hỏng ; kim loại nặng (Cu, Ag, Pb, As, Mn, Sn (một số có mặt sơn); muối kim loại nặng: CuCl2, CuCl, Cu(NO3)2, Pb(NO3)2, PbCl2, Ag(NO3) - Chất thải lỏng: Các ion kim loại dung dịch: CuCl2, 2H2O, Pb(NO3)2 … Bùn thải ngành công nghiệp in bảng mạch thường có chứa hàm lượng đồng cao(> 13%, mẫu khô) Hiện nay, có nhiều nguồn thải từ nhà máy mạ chứa đồng với thành phần khác Trong nghiên cứu bùn thải có thành phần chủ yếu gồm đá vôi, chất hữu cơ, ion kim loại…[9] Bùn thải phân tích thành phần từ nhà máy mạ Thành Đảo bảng 1.1 Bảng 1.2 Thành phần chủ yếu bùn thải Thành Đảo [26] Màu Xanh nhựa Hàm lượng nước (%) 84,3% pH ban đầu 9,3 Độ dẫn ban đầu (µs/ cm) 4250 Kim loại nặng Cu Ni Zn Cr Fe Nồng độ (mg/kg) 114133 99967 16217 13820 12730 1.2 Các công nghệ thu đồng từ bùn thải Thực tế, bùn thải chưa có nghiên cứu cụ thể Các phương pháp áp dụng chủ yếu cho quặng chứa đồng Tuy nhiên, phương pháp áp dụng để thu hồi đồng từ bùn thải Dựa vào thành phần, tính chất đưa nghiên cứu thu hồi đồng cho hiệu quả, hợp lý , kinh tế Trên giới có hai xu hướng kinh điển chế biến bùn đồng, là: hỏa luyện thủy luyện 1.2.1 Phương pháp hỏa luyện Hỏa luyện nung oxi hóa bùn thải để chuyển thành CuO, sau đem khử thành đồng kim loại tinh chế điện phân Kim loại mẫu tồn dạng oxi hóa Men+ nên phải thực trình khử để thu kim loại Meo: Men+ + ne = Meo Như hỏa luyện đồng trình xử lý nhiệt, gồm trình tạo sten đồng điện phân tinh luyện Sten đồng hợp kim sunfua kim loại, chiếm chủ yếu (chiếm 80 – 90%) Cu2S FeS Sten đồng có đặc tính quí có khả hòa tan tốt kim loại quí Ưu điểm Công nghệ thiêu đốt có nhiều ưu điểm khả tận dụng nhiệt, xử lý triệt để khối lượng, sẽ, không tốn đất để chôn lấp Nhược điểm Có số hạn chế chi phí đầu tư, vận hành, xử lý khí thải lớn, dễ tạo sản phẩm phụ nguy hiểm Các sản phẩm làm giàu (tập trung nhiều kim loại) phương pháp nhiệt luyện áp dụng rộng rãi công ty tái chế nước phát triển, tính đa dạng chất có chất thải điện tử nên việc đốt kèm theo nguy phát sinh phát tán chất ô nhiễm chất độc hại làm ô nhiễm khí 1.2.2 Phương pháp thủy luyện đồng 1.2.2.1 Nguyên lý Thủy luyện đồng bao gồm bước (1) hòa tách, (2) kết tủa hóa học (3) điện phân nhằm xử lý bùn thải đồng, thu hồi đồng kim loại Phương pháp dùng dạng bùn thải đồng oxit nghèo chứa vàng bạc Hiện thủy luyện đồng chiến khoảng 10-15% lượng đồng sản xuất hàng năm Cùng với yêu cầu xử lí ngày nhiều bùn đồng oxit nghèo, dồi sản phẩm hóa học yêu cầu bảo vệ môi trường, phương pháp thủy luyện đồng chắn ngày hoàn thiện phát triển Hình 1.3 sơ đồ lưu trình công nghệ thủy luyện đồng BùnBùn đồngbùn đồng Hòa tách dung môi amôn Hòa tách H2SO4 + Fe2(SO4)3 Dung dịch bã Bã hòa tách Phức đồng amôn NH3, CO2 Rửa bã Dung dịch CuO Bã thải Tái sinh sinh Tái Dung dịch CuSO4 + H2SO4 Điện phân với cực dương không tan NH4OH + (NH4)2CO3 Đồng cực âm dung dịch axit Nấu, đúc Xi măng hóa bột sắt Kết tủa Cu dung dịch thải Nấu lại Đồng Thỏi đồng Hình 1.3 Sơ đồ lưu trình công nghệ thủy lyện đồng 1.2.2.2 Dung dịch hòa tách Hiện công nghiệp người ta dùng chủ yếu dung dịch sau: Axit sunfuric loãng: Dung dịch dùng để hòa tách bùn oxit đồng chứa tạp tính bazơ - Nó dễ tái sinh điện phân để kết tủa đồng cực âm Các phản ứng hòa tách chủ yếu: CuCO3.Cu(OH)2 + H2SO4 = 2CuSO4 + CO2 + 3H2O (PƯ 1.1) CuSiO3.2H2O + H2SO4 = CuSO4 +SiO2 + 3H2O (PƯ 1.2) CuO + H2SO4 = CuSO4 +H2O (PƯ 1.3) Cu2O hòa tan phần H2SO4 Dung dịch muối sắt ba sunfat-Fe2(SO4)3: Dung môi dùng để hòa tách bùn đồng tự nhiên, đồng oxit đồng tự nhiên, đồng oxit đồng sunfua đơn giản Nó hòa tách yếu với chalcopyrit - CuFeS2 Trong môi trường nước Fe2(SO4)3 bị thủy phân mạnh Vì thực tế người ta dùng với axit sunfuric để chống thủy phân Cu2S + Fe2(SO4)3 = 2CuSO4 + 4FeSO4 + S (PƯ 1.4) CuS + Fe2(SO4)3 = CuSO4 + 2FeSO4 + S (PƯ 1.5) Dung dịch amon – (NH4OH + (NH4)2CO3) : Dung dịch dùng để hòa tách bùn đồng tự nhiên, đồng oxit chứa nhiều tạp chất bazơ Do đặc tính dễ bay amoniac hợp chất nó, việc tái sinh rửa giải dễ dàng Các phản ứng hòa tách chủ yếu: Cơ sở hòa tách trình hòa tách dung môi khoáng đồng oxít tác dụng với NH4OH (NH4)2CO3, tạo thành muối phức đồng amôn hòa tan dung dịch nước: CuCO3.Cu(OH)2 + NH4OH + (NH4)2CO3 = 2Cu(NH3)4CO3 + 8H2O (PƯ 1.6) Tương tự, melaconit bị hòa tan: CuO + NH4OH + (NH4)2CO3 = Cu(NH3)4CO3 + H2O (PƯ 1.7) Cuprit tạo thành muối phức amôn đồng một: Cu2O + NH4OH + (NH4)2CO3 = Cu2(NH3)4CO3 + 3H2O (PƯ 1.8) Đồng tự nhiên bị hòa tách muối phức đồng amôn: Cu + Cu(NH3)4CO3 = Cu2(NH3)4CO3 (PƯ 1.9) Các đồng sunfua kim lọai qúy không hòa tan dung dịch muối amôn Dung môi không tác dụng với Fe2O3 CaCO3 Do đó, bùn đồng oxít chứa nhiều sắt đá vôi phải dùng dung dịch amôn không dùng axít H2SO4 để hòa tách 1.2.2.3 Các phương pháp kết tủa thu đồng từ dung dịch Xi măng hóa bột sắt Phương pháp gọi phương pháp nội điện phân Nguyên tắc dùng kim loại âm đồng, đẩy đồng khỏi gốc sunfat kết tủa dạng đồng kim loại Phản ứng phương pháp là: CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu (PƯ 1.10) Phương pháp xi măng hóa cho phép kết tủa đồng từ dung dịch nghèo (hàm lượng đồng có xấp xỉ 0,1g/l Trong dung dịch dùng để xi măng hóa không chứa Fe2(SO4)3 Bởi gây phản ứng phụ có hại Fe Cu kết tủa, làm tổn thêm bột Fe gây hòa tan lại đồng đẫ kết tủa Phương pháp chưng cất kết tủa đồng Phương pháp dùng để kết tủa đồng từ dung dịch amon Khi nung nóng dung dịch muối phức đồng amon bị phân hủy theo phản ứng sau: Cu2(NH3)4CO3 + O2 = 4CuO + 8NH3 + 2CO2 (PƯ 1.11) Cu(NH3)4CO3 + O2 + CO2 (PƯ 1.12) = CuO + 4NH3 NH3 CO2 bốc lên lại tái sinh để thành NH4OH (NH4)2CO3 đem hòa tách bùn đồng CuO hoàn nguyên than cho đồng kim loại Điện phân với cực dương không hòa tan Để kết tủa đồng từ dung dịch CuSO4 vào cực âm, người ta dùng bể điện phân với cực dương Pb – Sb hay Pb – Ca Cực âm đồng sạch, dung dịch điện phân CuSO4 H2SO4 Phản ứng phương pháp là: CuSO4 + H2O = Cu 10 + H2SO4 + O2 (PƯ 1.13) xác định hàm lượng đồng mẫu 18,4 %, hiệu xuất hòa tách 80,91% điều kiện hòa tách tối ưu sau: - Hòa tách mẫu môi trường axit H2SO4 1M - Với tỷ lệ R : L = : điều kiện phòng - Thời gian hòa tách 90 phút 3.4 Quá trình chiết Trong trình chiết phản ứng xảy Cu2+ LIX 984N giá trị pH ban đầu pha nước đóng vai trò quan trọng Khi giá trị pH pha nước tăng khả đồng sắt pha hữu có gia tăng rõ ràng Tỷ lệ sắt pha hữu tăng nhẹ với mức tăng giá trị pH, nhiên bắt đầu giảm nhanh pH 2,0 Lý pha nước trở nên đục hydrat hóa Fe3+ sau [28] Fe3+ + H2O = Fe (OH)2+ + H+ (PƯ 3.2) Fe (OH)2+ + H2O = Fe (OH)2+ + H+ (PƯ 3.3) Fe (OH)2+ + H2O = Fe (OH)3 + H+ (PƯ 3.4) Mặc dù hệ số tách Cu / Fe tăng dần với gia tăng giá trị pH ban đầu, trình hydrat Fe3+ tăng giá trị pH cao, dẫn đến trình chiết đồng không chọn lọc với sắt Vì theo kết nghiên cứu từ trước giá trị pH ban đầu tối ưu pha nước 1,5 [28] Hàm lượng LIX984N dầu hỏa ảnh hưởng tới hiệu thu hồi Cu Theo hàm lượng chiết Cu hiệu lớn 10%, nhiện hàm lượng LIX 984N lớn 20% khả chiết chọn lọc với Fe không hiệu [28] Dung dịch sau hòa tách mẫu bùn đồng môi trường axit H2SO4 1M có pH dao động khoảng 1,5, chứa tạp chất Fe nên tiến hành sử dụng dung dịch sau hòa tách thực trình chiết, tỷ lệ pha LIX 984 dầu hỏa 20% 3.4.1 Ảnh hưởng thời gian đến trình chiết 48 Tiến hành Lấy 10ml dung dịch hòa tách với 5ml dung môi( hàm lượng LIX 984N dầu hỏa 20%), (tỷ lệ A/O (ml : ml)= 2:1) khuấy điều kiện nhiệt độ thường thời gian khác nhau, thời gian phân pha 10 phút, thu bảng kết sau (kết phân tích pha nước) Bảng 3.10 Ảnh hưởng thời gian đến trình chiết t (phút) 15 30 Cu2+ (g/l) 16,99 16,06 16,01 17.2 Cu2+ (g/l) 17 16.8 16.6 16.4 16.2 16 t (phút) 15.8 10 15 20 25 30 35 Hình 3.10 Ảnh hưởng thời gian đến trình chiết Nhận xét Kết phân tích cho thấy hàm lượng đồng pha nước giảm thời gian chiết tăng (từ phút tới 30 phút), sau 15 phút hàm lượng gần không thay đổi Ngoài ta thấy tốc độ chiết LIX 984N chậm (hiệu chiết tốt 15 phút) điều lý giải LIX 984N dung dịch đặc, nhớt dẫn đến trình tiếp xúc pha Từ nhận đinh chọn thời gian chiết 15 phút 49 3.4.2 Ảnh hưởng bậc chiết Tiến hành Lấy tỷ lệ tổng dung môi chiết : dung dịch= 4,5 :1 (hàm lượng LIX 984N dầu hỏa 20%), chia cho bậc chiết, khuấy 15 phút nhiệt độ thường, thời gian phân pha 10 phút, ta bảng kết sau Bảng 3.11 Ảnh hưởng bậc chiết Số bậc chiết Hiệu suất chiết (%) 62,35 87,7 89,07 90,16 Hiệu suất chiết (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 89.07 87.7 90.16 62.35 Số bậc chiết Hình 3.11 Ảnh hưởng bậc chiết Nhận xét Từ kết phân tích ta thấy chiết bậc hiệu suất thu hồi Cu 62,35% , bậc 87,7% phù hợp với tài liêu nghiên cứu trước với chiết bậc hiệu suất đạt 50-65%, với chiết bậc hiệu suất chiết 90% [34 - Pg317] Hiệu suất thu hồi Cu có tăng theo số bậc chiết, cụ thể sau bậc, sau bậc bậc không lớn Như để hiệu tách Cu cao ta thêm thiết bị chiết Tuy nhiên sơ đồ chiết gồm thiết bị chiết tối ưu Vì sản phẩm lại sau 50 trình chiết giải chiết ta hồi lưu quay lại trình nên tổn thất mát sản phẩm Còn dùng nhiều thiết bị chi phí tốn kém, thiết bị cồng kềnh Vì để kinh tế chọn số bậc chiết Kết luận Sau trình khảo sát thông số ảnh hưởng đến trình chiết ta chọn điều kiện chiết tách tối ưu sau: Số bậc chiết Thời gian 15 phút Hiệu suất 87% 3.5 Quá trình giải chiết 3.5 Ảnh hưởng nồng độ axit H2SO4 Tiến hành Lấy 10 ml dung dich mẫu với 10 ml dung dịch axit H2SO4 (tỷ lệ A/O (ml:ml) = : 1) với nồng độ khác khuấy 30 phút, nhiệt độ phòng, thời gian phân pha 10 phút, ta thu kết bảng Bảng 3.12 Ảnh hưởng nồng độ axit H2SO4tới trình giải chiết [H2SO4] M Cu2+ (g/l) 3,808 4,36 4,71 5,01 5,05 Cu2+ (g/l) 5.5 5.01 5.05 4.5 4.71 4.36 3.808 3.5 [H2SO4] M 3 Hình 3.12 Ảnh hưởng nồng độ axit H2SO4 tới trình giải chiết 51 Nhận xét Kết phân tích cho thấy hiệu giải chiết thu hồi nồng độ axit H2SO4 nhỏ 4M giảm dần hiệu thu hồi Cu cao nồng độ axit H2SO4 4M, 5M Theo tài liệu nghiên cứu trước, hiệu chiết Cu tốt môi trường axit yếu H2SO4 1,5M [28], H2SO4 1,7 2,5M [34] Sự khác cho thấy với hàm lượng đồng pha nước ban đầu cao yêu cầu môi trường axit H2SO4 phải cao Do sau trình giải chiết dung dịch đưa sang trình điện phân mà môi trường axit dung dịch yếu tố quan trọng Nếu hàm lượng axit cao gây ăn mòn thiết bị…nên chọn nồng độ axit H2SO4 4M để giải chiết 3.5.2 Ảnh hưởng thời gian tới trình giải chiết Tiến hành Lấy 10ml pha hữu với 10ml H2SO4 4M (tỷ lệ A/O (ml:ml) = : 1) khuấy điều kiện nhiệt độ thường thời gian khác nhau, thời gian phân pha 10 phút, ta thu bảng kết sau Bảng 3.13 Ảnh hưởng cuả thời gian tới trình giải chiết t (phút) 15 30 Cu2+ (g/l) 4,3 4,7 4,74 Cu2+ (g/l) 4.8 4.7 4.74 4.6 4.4 4.3 4.2 t (phút) 10 20 30 40 Hình 3.13 Ảnh hưởng cuả thời tới trình giải chiết 52 Nhận xét Từ kết phân tích tương tự trình chiết tốc độ giải chiết đồng khỏi pha hữu axit chậm, tăng thời gian gải chiết hàm lượng đồng tăng nhiên sau 15 phút hàm lượng đồng thay đổi chậm Như vậy, bắt đầu sau 15 phút khả giải chiết đồng đạt hiệu tốt Vậy thời gian tối ưu cho trình giải chiết 15 phút 3.5.3 Ảnh hưởng tỷ lệ O/A (pha hữu cơ/pha axit) tới trình giải chiết Tiến hành Lấy 20 ml dung môi sau chiết với dung dịch axit H2SO4 4M với tỷ lệ khác tiến hành khuấy 15 phút điều kiện thường, thời gian phân pha 10 phút Ta thu kết bảng sau Bảng 3.14 Ảnh hưởng tỷ lệ O/A Tỷ lệ O/A (ml:ml) 1:1 1:3 1:5 1:7 1:8 1:10 Cu2+ (g/l) 4,96 15,48 25,12 35,29 36,98 37,01 Cu2+ (g/l) 45 40 35.29 36.98 37.01 35 30 25 25.12 20 15.48 15 10 4.96 Tỷ lệ O/A (ml:ml) 1:01 1:03 1:05 1:07 1:08 Hình 3.14 Ảnh hưởng tỷ lệ O/A 53 1:10 Nhận xét: Kết phân tích cho thấy với tỷ lệ O/A nhỏ : lượng axit H2SO4 4M dư so với thực tế cần dùng, đến tỷ lệ O/A = : lượng axit dung phù hợp, lượng axit : dung môi lớn 1:7 lượng axit cần thiết cho trình tách Cu khỏi pha hữu không đủ Vậy chọn tỷ lệ giải chiết O/A = 1:7 Kết luận: Sau trình khảo sát thông số ảnh hưởng đến trình giải chiết ta chọn điều kiện giải chiết tối ưu sau: - Giải chiết môi trường axit H2SO4 4M - Với tỷ lệ O/A = : - Thời gian tiếp xúc pha 15 phút Hình 3.15 Mầu dung dịch hòa tách mẫu nung không nung Hình 3.16 Màu sắc pha dung dịch qua trình hòa tách, chiết, giải chiết 54 3.6 Kết phân tích ICP Bảng 3.15 Kết phân tích ICP mẫu hòa tách mẫu sau chiết Kí hiệu mẫu B2(dd sau chiết) M2(dd hòa tách) HÀM LƢỢNG CHỈ TIÊU PHÂN TÍCH Al 299.34 277.01 Fe 5045.36 4882.39 Ca 1342.10 1162.97 Mg 3689.38 3593.03 K 78.62 54.65 Na 2320.36 1045.15 Ti 55.74 42.63 Mn 1024.39 1000.16 Ag 1.69 1.38 10 As 0.23 0.35 11 B < 0.01 < 0.01 12 Ba 0.09 0.07 13 Be < 0.01 < 0.01 14 Cd < 0.01 < 0.01 15 Co 14.74 14.19 16 Cr 3.92 4.60 17 Cu 33779.20 4373.60 18 Mo 0.21 < 0.01 19 Ni 238.18 231.96 20 P 0.84 0.82 21 Pb 10.05 3.31 22 S 4146.83 4059.06 23 Sb 0.20 0.18 24 Sn 7.76 7.12 25 Se 0.01 0.01 26 Sr 8.77 7.35 27 Zn 28.59 27.53 (ppm-mg/l) Từ kết phân tích ta thấy dung môi chiết LIX 984N chọn lọc với kim loại khác môi trường pH thấp cụ thể: Với niken, mangan gần không ảnh hưởng, sắt bị kéo theo với lượng nhỏ (3%) Hiệu suất chiết đạt 87,05% 55 3.7 Xây dựng quy trình hòa tách đồng Từ kết nghiên cứu có tiến hành xây dựng quy trình công nghệ hòa tách thu hồi đồng từ bùn thải đồng sau: Bƣớc 1: Tiền xử lý Làm khô mẫu bùn đồng, nghiền mịn Bƣớc 2: Công đoạn hòa tách - Tiến hành cân mẫu theo tỷ lệ R : L = : cho mẻ hòa tách - Pha chế dung dịch H2SO4 1M - Cho dung dịch vào thiết bị hòa tách, bật máy khuấy - Duy trì thời gian khuấy 90 phút Bƣớc 3: Công đoạn chiết - Pha chế dung môi với hàm lượng LIX 984 20% dầu hỏa - Tiến hành chiết bậc 1: Cho lượng pha O/A = 2,25 : khuấy 15 phút - Để phân pha 10 phút tháo pha hữu - Tiến hành chiết bậc 2: Cho lượng pha O/A = 2,25 : khuấy 15 phút - Để phân pha 10 phút tháo pha hữu Bƣớc 4: Công đoạn giải chiết - Đong thể tích dung dịch H2SO4 4M theo tỷ lệ O/A = 1: - Pha chế dung dịch H2SO4 4M - Khuấy cho trình tiếp xúc pha 15 phút - Để phân pha 10 phút tháo pha hữu Pha dung dịch để tiếp tục thực trình điện phân 56 KẾT LUẬN Với mục tiêu ban đầu đặt cho luận văn nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ trình tái chế đồng từ bùn thải nhà máy sản xuất mạch in(PCB) phương pháp chiết tách dung môi điện phân, sau thời gian nghiên cứu thu số kết sau:  Quá trình hòa tách chịu ảnh hưởng bới thông số nồng độ axit, thời gian tỷ lệ rắn lỏng Kết trình trình hòa tách đạt hiệu xuất 80,91% với điều kiện hòa tách sau: Hòa mẫu dung dịch axit H2SO4 1M, với tỷ lệ R : L = : 8, thời gian 90 phút  Quá trình chiết đồng từ dung dịch hòa tách dung môi LIX 984N chịu ảnh hưởng thông số thời gian chiết, số bậc chiết Kết trình chiết đạt hiệu xuất 87% điều kiện : Chiết dung môi LIX 984N với thời gian chiết 15 phút, chiết bậc, tỷ lệ O/A = 4,5 đồng tăng chậm  Quá trình giải chiết đồng từ dung dịch hòa tách dung dịch H2SO4 chịu ảnh hưởng thông số thời gian, nồng độ, tỷ lệ A/O Kết trình hòa tách điều kiện : Giải chiết axit H2SO4 4M,với tỷ lệ O/A = : 7, thời gian 15 phút Từ kết ta đưa điều kiện tối ưu thu đồng từ mẫu bùn thải sau: Hòa mẫu dung dịch axit H2SO4 1M, với tỷ lệ R : L = : 8, thời gian 90 phút Chiết dung môi LIX 984N với thời gian chiết 15 phút, chiết bậc, tỷ lệ O/A = 4,5 Giải chiết axit H2SO4 4M,với tỷ lệ O/A = : 7, thời gian 15 phút 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Nguyễn Xuân Dũng, Phạm Luận (1985), sách tra cứu pha chế dung dịch, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Xuân Trung, Nguyễn Văn Ri (2003), Các phương pháp phân tích công cụ, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội Phạm Luận, Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2009 Hoàng Nhâm, hóa vô cơ,Tập 3, Nhà xuất giáo dục, 2005 Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Tự động hoá: Dây chuyền sản xuất mạch in Tài liệu nội bộ, 2002 Nguyễn Văn Ri, giáo trình thực tập hóa phân tích, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2001 Lâm ngọc Thụ (2005), sở hóa phân tích, NXB Đại học quốc gia Hà Nội Th.S Vũ Thị Hồng Thủy, Kiểm soát ô nhiễm ngành mạ điện, Luận văn, 11/2008 10 Lê Đức Tri Điện phân thoát kim lọai, Đại học Bách khoa Hà Nội, 1989 11 Đỗ Quang Trung (chủ trì), báo cáo tóm tắt kết thực đề tài xây dựng giải pháp quản lý tái sử dụng chất thải điện tử (E-Waste) Việt Nam giai đoạn 2006-2010, mã số QMT 06.01, Hà Nội, 2008 12 PGS.TS Nguyễn Anh Tuấn, Phân tích cấu trúc vật liệu, Viện ITMS, Đại học Bách khoa Hà Nội 13 Phan Đình Tuấn, Quặng đồng quặng đồng Việt Nam, phương pháp chế biến để thu CuSO4 tinh thể Cu kim loại, luận văn, công nghệ hóa vô đại học Bách khoa TPHCM, 2014 Tiếng anh 14.A Matthew Wilson , Phillip J Bailey , Peter A Tasker , Jennifer R Turkington , Richard A Grant and Jason B, Solvent extraction: the coordination chemistry behind extractive metallurgy, Royal society of chemistry,2013 58 15 Bartos, P.J, SX-EW copper and the technology cycle, Resources Policy 28 (3–4) 2002 16 C.Eswaraiah, T.Kavitha, S Vidyasagar and S.S Narayanan, Classification of metals and plastics from printed circuit board (PCB) using air classifier, 2006 17 C.K.Gapta, Extractive Metallurgy of Molybdenum 18 Crama, Y; van der Klundert, J; Spieksma F.C.R, Production planning problems in printed circuit board assembly, 2002 19 G.A Kordosky, copper recovery using leach/ solvent extraction/ electrowinning technology : Forty years of innovation, 2.2 million tonnes of copper annually (trang 445-450), the journal of the South African institute of Mining and Metallury November/December 2002 20 G.A Kordosky, copper solvent extraction, The state of the art Journal of metals, May 1992 21.Hiskey, J.B, Principles and practical considerations of copper electrorefining and electrowinning, In copper leaching, solvent extraction, and electrowinning technology, ed Jergensen II, G.V SME, Littleton, CO, 1999 22 H.K.D.H Bhadeshia, Dep, Thermal Anaylysis Tech chiques, Materials Science & Metallurgy, University of Cambridge, 1998 23.Jergensen II, G.V, Copper leaching, solvent extraction, and electrowinning teachnology, SME, Littleton, CO, 1999 24 Katarazyna Rotuska,Tomasz Chimislewsky,Growing Role of solevent extraction in copper ores processing, Physice Chemical problems of Mineral processing 42(2008) 29- 27 Fizykochemicze problem Minerslurgii,42,(2008) 29-36 25 Li, Peng C.S, Song S.X and Juan, Copper and Nickel Recovery from Electroplating Sludge by the Process of Acid-leaching and Electro- depositing, Accepted 12 Oct 2010 26 LIU Jian-she, GE Yu-qing, QIU Guan-zhou, WANG Dian-zuo, Selectively extract copper from copper, iron and zinc acid solution [J], Copper Engineering, 2002, 18(1): 18−21 (in Chinese) 59 27 LIU Qing-ming(刘清明), YU R7un-lan(余润兰), QIU Guan-zhou(邱冠周), FANG Zheng(方 正)1, 2, CHEN Ai-liang(陈爱良)4, ZHAO Zhong-wei(赵中伟), Optimization of separation processing of copper and iron of dump bioleaching solution by Lix 984N in Dexing Copper Mine, Transactions of Nonferrous Metals Society of China 18(2008) 1258-1261 28 Pau T Williams, Valorization of Printed Circuit Boards from Waste Electrical and Electronic Equipment by Pyrolysis, Waste Biomass Valor (2010) 1: 107-120 29 Prasad, M S; Kenyen, V P.; Assar, D N (1992), Development of SX-EW Process for Copper Recovery—An Overview Mineral, Processing and Extractive Metallurgy Review 30 TI/EVH 0147 e February 2013, LIX 984N – Mining solution 31 Vaishnavi Sridhar and J.K Vẻma, Recovery of Copper, Nickel and Zinc from Sulfate Solution by Solvent Extraction Using LIX 984N, inorganic research laboratory K.J Somaiya College ò Science and commerce Vidyavihar, Mumbai400077, India- Received 22 February 2011; Accepted 26 April 2011, metallurgy of copper, fourth edition, Pergamon 32 Vladimir, S.Kislk Sovlvent extraction,classical and novel approches 33 W.G davenport, M.king, M.schiesiger, A.K Biswas, Extractive metallurgy of copper, fourth edition, Pergamon, 2002 34 YANG X J, FANE A G, Performance and stability of supported liquid membranes usingLIX 984N for copper transport [J], Journal of Membrane Science, 1999, 156: 251−263 35 Z Stevanović, M Antonijević , R Jonović , Lj Avramović , R Marković ,M.bugarin, V Trujic, Leach-SX-EW Copper revalorization from overburden of abandoned copper mine cerove, eastern serbi and Metallurgy journal of Mining and Metallurgy 45B (1)(2009) 45-57 36 http://en.wikipedia.org/wiki, solvent extraction and electrowinning 60 61 62 [...]... dung dịch điên phân các phụ gia Các quá trình phụ gây cản trở cho quá trình điện phân Quá trình phụ xảy ra trên điện cựccatot Quá trình phụ xảy ra trên điện cực catot Ví dụ: Khi điện phân các ion kim loại có H2 thoát ra Quá trình trình phụ xảy ra trên điện cực phụ Quá trình xảy ra trên điện cực phụ có thể ảnh hưởng đến việc tách sản phẩm trên điện cực chính Trong một số trường hợp, các ion kim loại bị... vào công nghệ tách và làm sạch 15 1.3.3.3 Các thông số công nghệ của quá trình Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp chiết bằng dung môi Đối với một quy trình chiết tinh chế một hay nhiều kim loại bất kỳ, việc nghiên cứu các thông số chiết một cách cơ bản như dung môi sử dụng, tác nhân chiết, môi trường axit, bản chất của ion kim loại, thiết bị nghiên cứu là một yêu cầu tất yếu Dưới đâylà một... cân bằng Quá trình này là quá trình chiết dung môi liên tục ngược dòng Trong hai phương pháp trên, chúng tôi chọn phương pháp nghiên cứu là phương pháp tĩnh Trong báo cáo của luận văn, các thông số trên được tính toán sao cho khả năng ứng dụng của hóa chất, dụng cụ thí nghiệm có thể đáp ứng một cách cơ bản nhất mà vẫn đạt được hiệu quả cao với yêu cầu đã đề ra ban đầu a Hệ số phân bố Hệ số phân bố... vào trong giá đỡ Ban đầu cân ở vị trí cân bằng (tức là chỉ số 0) Nhiệt độ được tăng lên nhờ thiết bị điều khiển Trong quá trình tăng nhiệt độ, các quá trình hóa lý xảy ra trong mẫu đo dẫn tới sự thay đổi khối lượng của nó, sự thay đổi nhờ các cảm biến khối lượng chuyển tín hiệu về máy tính để lưu trữ và chuyển đổi thành phần trăm khối lượng của vật liệu bị mất đi Tính năng của phương pháp Các quá trình. .. tỷ số giữa tổng nồng độ cân bằng các dạng chứa ion tách trong pha hữu cơ và tổng nồng độ cân bằng các dạng chứa ion tách trong pha nước thường được kí hiệu là D được tính bằng công thức: D= (PT 1.1) Trong đó: + CHc : Là tổng nồng độ cân bằng các dạng chứa ion tách trong pha hữu cơ + Cn : Là tổng nồng độ cân bằng các dạng chứa ion tách trong pha nước 14 Hệ số phân bố phụ thuộc vào nhiệt độ của quá trình. .. phương pháp chủ yếu để tách, tinh chế các kim loại với độ tinh khiết cao Hiện nay phương pháp này vẫn không ngừng được cải tiến bằng việc thử nghiệm các hệ chiết mới, các tác nhân chiết mới cũng như tối ưu hóa thông số các công nghệ chiết sẵn có 1.3.3.2 Cơ sở lý thuyết của phương pháp chiết lỏng - lỏng Hiện nay có nhiều phương pháp tính toán các thông số của một quá trình chiết nhưng chủ yếu là phương... trường pH, nồng độ kim loại trong dung dịch (ảnh hưởng của pH trình bày ở phần trên) d Ảnh hƣởng của tạp chất và phụ gia Mangan: Mangan thường gắn liền với đồng Việc kiểm soát Mn trong dung dịch trong quá trình SX/EW là rất quan trọng vì nó tác động xấu trong cả hai quá trình chiết cũng như điện phân vì khi hàm lượng Mg đủ lớn tích tụ trong chất điện phân Mn2+ trong dung dịch có thể bị oxi hóa lên hóa trị... 1.3.4.3 Ảnh hưởng các thông số công nghệ Thành phần và nhiệt độ dung dịch Đây là yếu tố ảnh hưởng phức tạp vì ảnh hưởng tới tính chất dung dịch Tăng nhiệt độ sẽ cho phép dùng dung dịch có nồng độ cao hơn, tăng độ dẫn điện của dung dịch, giảm nguy cơ thụ động anot Các yếu tố đó làm tăng mật độ dòng giới hạn nên cho phép điện phân với mật độ dòng cao hơn Vì vậy dung dịch điện phân phải đảm bảo các yêu... lượng đồng trong dung dịch Quá trình chiết giải phóng proton và kết hợp với đồng để lượng đồng trong dung dịch nước giảm, tăng độ acid khi đó đồng được chuyển sang pha hữu cơ Quá trình này được tiến hành trong môi trường axit sunfuric nồng độ thấp 22 Quá trình giải chiết: Quá trình giải chiết đồng được tiến hành trong môi trường axit sunfuric nồng độ cao 2H+aq + R2Cuorg→ 2RHorg + Cu2+aq (PƯ 1.18) Trong. .. [4] Cơ sở của phương pháp TGA là phương pháp dựa trên cơ sở xác định khối lượng của mẫu vật chất bị mất đi (hoặc nhận vào) trong quá trình chuyển pha như một hàm của nhiệt độ Khi vật chất bị nung nóng khối lượng của chúng sẽ bị mất đi từ các quá trình đơn giản như bay hơi hoặc từ các phản ứng hóa học giải phóng khí Một số vật liệu có thể nhận được khối lượng do chúng phản ứng với không khí trong môi