DE4203475A1

DE4203475A1 - Verfahren zur rueckgewinnung von edelmetallen, vorzugsweise aus elektronischen bauteilen

Info

Publication number: DE4203475A1
Application number: DE19924203475
Authority: DE
Inventors: Herbert Holpe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-07
Filing date: 1992-02-07
Publication date: 1993-08-12

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Edelmetallen, vorzugsweise aus elektronischen Bauteilen, unter besonderer Berücksichtigung der Schadstofffreiheit der Abprodukte und der Vermeidung von Deponie-Restprodukten.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die bekannten technischen Verfahren für das Recycling von NE-Metallen, in der Spannungsreihe edler als Kupfer, finden ihre Anwendung vorwiegend in der Aufbereitung von Rest- oder Altstoffen der Automobil- und Elektroindustrie. Die rückführbaren Metalle beider Industriezweige wurden mit dem Beginn der Mikroelektronik edler, die praktizierten technischen Verfahren blieben jedoch traditionell ohne Berücksichtigung der höheren Vergütung.

In "Kupfer und Automobilrecycling" von Langner, B. werden z. B. alle NE- Metalle gemeinsam in widerstandsbeheizten Öfen verflüssigt, wobei die Trennung von den organischen Bestandteilen durch teilweises Schwelen und Verbrennen erfolgt. Die dazu erforderlichen großen Anlagen sind nicht gasdicht und bedürfen deshalb einer Absaugung, dementsprechend ebenfalls größerer Aufbereitungsanlagen für Abgase. Ebenso ist die Trennung der Edelmetalle in der geringeren Konzentration als bei vorsortierten Einsatzstoffen aufwendiger.

Die Trennung von Verbundwerkstoffen Plast und Kupfer wie sie z. B. die Leiterplatte darstellt, werden in DD-PS 28 42 932 und DD-PS 28 76 410 beschrieben. Der hier ablaufende Verbrennungsprozeß in Schachtöfen stellt infolge der großen Menge entstehender Stäube weder die 100%ige Rückgewinnung der Edelmetalle noch die gefahrlose Abgas-Abgabe sicher.

Nach DE-PS 23 30 592 wird der Rückgewinnung von Edelmetallen am meisten Aufmerksamkeit gewidmet, jedoch wirkt sich hier eine nach Verbrauch auszuwechselnde Salzschmelze gesamtökologisch negativ aus. Die bereits jetzt praktizierte mechanische Trennung von Trägermaterial (Leiterplatte) und dem "edleren" Anteil der Schaltkreise sowie anderer Halbleiter, geht den Kompromiß zwischen einer kleineren Aufbereitungsmenge und den Verlust des Anteils der Edelmetalle auf der Leiterplatte ein.

Werden Verfahren praktiziert, die ausschließlich die Rückgewinnung von Edelmetallen, wie z. B. Platin aus Abgaskatalysatoren zum Inhalt haben, so geschieht dies teilweise ebenfalls thermisch, jedoch sind hier die Trägermaterialien anorganisch, und das gewinnende Metall befindet sich ausschließlich auf der Oberfläche. Es entstehen hier keine Verbrennungsprodukte aus dem Abfallstoff Plast.

Mit der Häufigkeit des anfallenden Elektronikschrotts bereits in der Gegenwart, sind eigenständige Verfahren notwendig, die durch die Anpassung an Menge und Zusammensetzung diesen besonderen Abfallstoff Rechnung tragen.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, die Edelmetalle aus vorwiegend elektronischen Bauteilen kostengünstiger und unter Verwendung von schädigenden Einflüssen für Gesundheit und Umwelt zurückzugewinnen.

Darstellung des Wesens der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zu schaffen, womit die Edelmetalle aus elektronischen Bauteilen abproduktfrei und vollständig zurückgewonnen werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zunächst ohne fremden Luftstrom alle Metalle in eine Metallschmelze überführt werden, dies geschieht durch Eintauchen der aus Plasten und Metallen bestehenden Bauteile in ein induktiv beheiztes Schmelzbad mit einer vorgegebenen Metallschmelze.

Bei diesem Eintauchen werden die Plastbestandteile einer Pyrolyse unterworfen, deren Endprodukte zum Teil in die Gasphase übergehen und zum Teil als Kohlenstoff auf oder in der Schmelze verbleiben. Anschließend wird den gasförmigen Abprodukten mit Sauerstoff angereicherte Luft in einem Verbrennungsraum zugeführt. Der in die Gasphase übergegangene Anteil der Plastbestandteile wird auf diese Weise wenig unterhalb der Temperatur des Schmelzbades verbrannt, so daß mit Sicherheit eine Temperatur von weit über 2000 K in der Verbrennungszone erreicht wird. Im Anschluß daran wird nach einer Abkühlung der Verbrennungsgase, unter Rückgewinnung der Sekundärwärme, das restliche CO über Katalysator oder Nachbrenner in CO₂ umgewandelt.

Die Tatsache, daß die in die Gasphase übergegangenen Anteile der Plastbestandteile ihre Temperatur in der Nähe des Schmelzpunktes des Metallgemisches haben, ist Garantie dafür, daß bei nachfolgender Verbrennung die Temperatur so hoch ist, daß in Verbindung mit entsprechendem Sauerstoffüberschuß keine schädigenden Abprodukte entstehen.

Die sich auf der Oberfläche des Schmelzbades ausbildende Schicht besteht im wesentlichen aus Glasfasergewebe von Leiterplatten und kann von Zeit zu Zeit durch bekannte mechanische Verfahren ausgetragen werden.

Die Erfindung ermöglicht die Rückgewinnung von Edelmetallen aus elektronischen u. ä. Bauteilen in vollem Umfang, ohne daß Umwelt und Gesundheit schädigende Abprodukte zurückbleiben. Dies geschieht auf kostengünstige Weise, durch Kombination einer induktiv beheizten Schmelzeinrichtung mit einer Nachverbrennung über Katalysator bzw. Nachbrenner in einem Verfahren.

Durch die induktive Beheizung aller Metalle in der Schmelze wird eine verhältnismäßig hohe Temperatur des Schmelzbades erreicht, wobei der in die Gasphase übergegangene Anteil der Plastbestandteile wenig unterhalb der Schmelztemperatur der Pyrolyse unterliegt. Die hohe Temperatur des Schmelzbades ist wiederum Voraussetzung für das Erreichen einer noch höher erforderlichen Temperatur während der Nachverbrennung der restlichen Zersetzungsprodukte der Plastbestandteile.

Die vorstehende Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Fig. 1 zeigt die verfahrenstechnische Anordnung der Erfindung, wonach das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt abläuft:

Ein Mittelfrequenztiegelofen 1 mit einem Fassungsvermögen von 100 kg ist derart ausgerüstet, daß an Stelle des Deckels eine gasdichte Beschickungseinrichtung 2 sowie ein Abzugskanal 3 angebracht ist. Eine kontinuierliche Temperaturmessung im Schmelzbad 4 ist die Meßeinrichtung für die Einstellung der Badtemperatur durch stufenlose Regelung des Induktors 5. Bei Erreichen der günstigsten Badtemperatur für die Lösungsgeschwindigkeit der Metalle, unter Berücksichtigung der Badbewegung und der Schlackenbildung sowie der Zersetzungsdynamik der Plaste, wird die Beschickung des Ofens 1 durch die Beschickungsschleuse 6 vorgenommen. Im vorliegenden Beispiel wird im Ofen 80 kg Kupfer vorgelegt, wobei die günstigste Badtemperatur 1180°C beträgt. Die Beschickung erfolgt so, daß nur geringe Schwankungen der Dampfphasenentwicklung entstehen, und die Badtemperatur nicht unter 1160°C absinkt. Dies ist von Bedeutung für die Einstellung des Sauerstoffstromes 7 zur Verbrennung über die Regelcharakteristik sowie für die Einhaltung der günstigsten Cracktemperaturen der Plaste.

Die in die Gasphase übergegangenen Anteile der Plastbestandteile werden nun in den nachgeschalteten Brennkammern 9 mittels zudosiertem Sauerstoff verbrannt. Der zugesetzte Sauerstoff 7 sollte arm an Inertgasen sein, um die Verbrennungstemperatur so hoch wie möglich, im vorliegenden Beispiel <2000°K und die Strömungsgeschwindigkeit so niedrig wie möglich, im Beispiel <0,5 m/s zu halten. Damit wird erreicht, daß die Reaktionsprodukte lange in der Brennzone verbleiben und somit eine 100%ige Umsetzung aller gasförmigen Bestandteile zu CO₂, CO und H₂O erfolgt. Die niedrige Strömungsgeschwindigkeit sorgt für eine gewisse Sichtwirkung im Ofenraum und in den nachfolgenden Prozeßstufen, die bewirkt, daß aus der Schmelze ausgestoßene Partikel nicht mit dem Luftstrom ausgetragen werden.

Ein genügend hoher Überschuß an Sauerstoff 7 als Voraussetzung einer vollständigen Verbrennung sowie für eine beabsichtigte Verschiebung des Boudouard-Gleichgewichtes wird vorausgesetzt.

Die Regelung des Sauerstoffstromes erfolgt nach den bekannten Verfahren zur Einstellung des Sauerstoffüberschusses im Abgas und gewährleistet die Verhinderung des Austretens unverbrannter Bestandteile, die eine Schadstoffemission bzw. eine Geruchsbelästigung bedeuten würden.

Infolge des nicht auszuschließenden Stoßbetriebes der Beschickung über eine lange Zeit wird der Brennraum zur Aufrechterhaltung einer Zündflamme mit dem Brennglas 8 beschickt. Dabei behält die Regeleinrichtung für die Sauerstoffüberschußzahl ihre Funktion. Die Zündung des Gemisches erfolgt nach den bei Gasbrennern üblichen Verfahren.

Nach Abkühlung der Verbrennungsgase auf 150-200°C, bei gleichzeitiger Rückgewinnung der Abwärme in den Wärmetauschern 10, erfolgt nun die Nachverbrennung des CO über Nachbrenner 9. Trocken- und Naßfilter 11 und 12 sind weitere verfahrenstechnische Aufbereitungsstufen der Einrichtung.

Ist die Schmelze 4 mit den herausgelösten Metallen so angereichert, daß sich im verhältnismäßig hohen Maß der Schmelzpunkt des vorgelegten Metalles um mehr als 50 K verschiebt, oder führt die Menge der in Lösung gegangenen Metalle zu einem vollen Tiegel, so wird durch Abgießen des gesamten Schmelzgutes, genannt Charge, nach den bekannten Verfahren der Zerteilung des Schmelzstromes und der Abkühlung in einem Wasserbad, eine Granulierung vorgenommen. Die Notwendigkeit der Trennung der Schmelzeinrichtung von der gasdichten Beschicktungseinrichtung setzt zur Vermeidung des Austritts unverbrannter Produkte eine Spülung voraus, wobei die Verbrennungseinrichtungen eingeschaltet bleiben.

Aufstellung der verwendeten Bezeichnungen

1 Induktionsofen
2 Beschickungseinrichtung des Tiegelofens
3 Abzugskanal vom Tiegelofen
4 Schmelzbad
5 Induktor
6 Beschickungsschleuse
7 Sauerstoff
8 Brenngas
9 Nachbrenner bzw. Katalysator
10 Wärmetauscher
11 Trockenfilter
12 Naßfilter

Claims

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Edelmetallen, vorzugsweise aus elektronischen Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle der elektronischen Bauteile in eine induktiv beheizte Metallschmelze überführt werden und anschließend den in den gasförmigen Zustand überführten Plastbestandteile vorzugsweise sauerstoffangereicherte Luft (7) zur Verbrennung zugeführt wird, worauf nach Abkühlung der Verbrennungsgase das restliche CO über Katalysator oder Nachbrenner (9) in CO₂ umgewandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den in den gasförmigen Zustand überführten Plastbestandteilen inertgasarmer Sauerstoff zugeführt wird.