การออกแบบกระบวนการเพิ่มประสิทธิภาพการแยกโลหะมีค่าจากขยะอิเล็กทรอนิกส์

บทคัดย่อ

ในงานวิจัยนี้ ได้แบ่งกระบวนการกู้คืนโลหะต่างๆ ที่มีมูลค่าจากขยะอิเล็กทรอนิกส์ออกเป็น 2 ส่วน ส่วนที่ 1 ใช้กระบวนการทางเคมีไฟฟ้าร่วมกับการใช้ตัวออกซิไดซ์ที่เป็นมิตรและสามารถผลิตซ้ำได้เพื่อสกัดและกู้คืนโลหะอุตสาหกรรมภายใต้ตัวแปรต่างๆ ที่เหมาะสม กระบวนการผลิตตัวออกซิไดซ์ซ้ำได้นี้สามารถลดการสร้างของเสียที่เกิดในกระบวนการสกัดโลหะได้อย่างมีนัยสำคัญ ได้ประยุกต์ใช้คอลัมน์ในการสกัดโลหะเพื่อเพิ่มการสัมผัสกันระหว่างสารละลายสกัดและผงขยะอีเล็กทรอนิกส์ที่มีสถานะเป็นของแข็ง อัตราการกู้คืนโลหะอุตสาหกรรมสูงสุดที่ 1.135 มิลลิกรัมต่อนาทีจะเกิดขึ้นเมื่อใช้สภาวะที่เหมาะสม ได้แก่ ความหนาแน่นกระแสไฟ 160 แอมแปร์ต่อตารางเมตร อัตราการไหลของสารละลายสกัด 7 มิลลิลิตรต่อนาที และใช้เฟอร์ริคคลอไรด์ความเข้มข้น 0.8 โมลาร์ จากนั้นจะใช้การสกัดแบบคอลัมน์เพื่อสกัดทองคำซึ่งจะพบประสิทธิภาพการสกัดสูงสุดที่ร้อยละ 69.39 ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ได้แก่ ไธโอยูเรียความเข้มข้น 0.7 โมลาร์ กรดไฮโดรคลอริกความเข้มข้น 0.6 โมลาร์ เฟอร์ริคคลอไรด์ความเข้มข้น 0.8 โมลาร์ เวลาในการหมุนเวียนสารละลาย 120 นาที และอัตราการไหลของสารละลายสกัด 6 มิลลิลิตรต่อนาที ใช้กระบวนการดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์ในการกู้คืนไอออนทองคำ โดยพบรูปแบบการดูดซับเป็นไปตามแบบจำลองแลงเมียร์และจลนพลศาสตร์อันดับหนึ่ง ปริมาณการดูดซับลดลงตามค่า pH อุณหภูมิ และขนาดตัวดูดซับที่เพิ่มขึ้น แต่จะเพิ่มขึ้นตามความเร็วรอบในการปั่นกวนสารละลายและปริมาณตัวดูดซับ สุดท้าย ใช้การสกัดด้วยกรดภายใต้สภาวะที่เหมาะสมและไร้ออกซิเจนเพื่อสกัดและกู้คืนธาตุแรร์เอิร์ธ ขั้นแรก ไอออนแรร์เอิร์ธจะตกตะกอนและอยู่ในรูปซัลเฟต จากนั้นจะถูกตกตะกอนซ้ำให้อยู่ในรูปไฮดรอกไซด์และเมื่อนำไปเผาต่อจะเปลี่ยนเป็นรูปออกไซด์ ประสิทธิภาพการกู้คืนซีเรียมและนีโอไดเมียมเท่ากับร้อยละ 91.7 และ 86.7 ตามลำดับ ส่วนที่ 2 จะศึกษาประสิทธิภาพการสกัดทองคำโดยใช้คลอรีนโดยการเชื่อมต่อภาชนะสกัดกับส่วนปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่ใช้ผลิตตัวออกซิไดซ์ จากการศึกษาพบว่าสามารถสกัดทองแดงและทองคำแยกกันโดยการปรับสภาวะการสกัดที่แตกต่างกัน เช่น เวลาในการสกัด ความเข้มข้นของกรดไฮโดรคลอริก อุณหภูมิในการสกัด ความหนาแน่นกระแสไฟ ช่วงขนาดอนุภาค มวลตัวอย่าง และความเร็วรอบในการปั่นกวนสารละลาย ดังนั้น จึงใช้ขั้นตอนการสกัดที่จำเพาะสองขั้นตอนเพื่อแยกสกัดทองแดงและทองคำ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าขั้นตอนการสกัดครั้งที่ 1 ซ้ำ 2 ครั้งสามารถสกัดทองแดงได้ร้อยละ 98.1 ส่วนขั้นตอนการสกัดครั้งที่ 2 สามารถสกัดทองคำจากผงตัวอย่างที่ได้จากขั้นตอนการสกัดครั้งที่ 1 ได้ร้อยละ 95.1 ได้ศึกษาประสิทธิภาพการดูดซับไอออนทองคำโดยใช้ตัวดูดซับเรซินที่แตกต่างกัน 5 ชนิด พบว่าเรซิน IRA402 Cl และ HPR9700 มีความสามารถในการดูดซับทองคำสูงสุด กลไกการดูดซับเป็นกระบวนการแบบชั้นเดียว ความสามารถในการดูดซับของ IRA402 Cl และ HPR9700 เท่ากับ 303.8 และ 295.4 มิลลิกรัมต่อกรัม ตามลำดับ สารละลายผสมระหว่างอะซีโตนและกรดไฮโดรคลอริกสามารถคายซับทองคำจากเรซินทั้งสองได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลการศึกษาความสามารถในการนำตัวดูดซับเรซินกลับมาใช้ซ้ำพบว่าเรซินทั้งสองชนิดนี้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างน้อย 6 ถึง 7 ครั้ง

คำสำคัญ