Naslov (srp)

Transformacije jedinjenja kalaja i drugih metala tokom piro-elektro-hidrometalurškog tretmana elektronskog otpada : doktorska disertacija

Autor

Đokić, Jovana M., 1989-

Doprinosi

Brčeski, Ilija, 1962-
Kamberović, Željko, 1968-
Jovančićević, Branimir, 1962-

Opis (srp)

U ovoj doktorskoj disertaciji prikazani su naučni rezultati proučavanja hemijskihreakcija transformacije jedinjenja metala koristeći realne uzorke otpadnih štampanihploča (OŠP). Za proučavanje su odabrana tri reakciona sistema: i) luženje, cementacija ielektrodepozicija za sukcesivno dobijanje Sn, Cu, Ag, Pb i Au, ii) transformacija metastanatnekiseline u rastvorna jedinjenja kalaja iz čvrstih proizvoda piro-elektrometalurškog tretmanaOŠP, i iii) kontrola raspodele kalaja i pratećih metala u sistemu tečno-tečne ekstrakcije izelektrolita.Fizičko-hemijskom karakterizacijom utvrđena je složenost ulaznih materijala iproizvoda u pogledu hemijskog i faznog sastava, veličine i morfologije. Termodinamičkomanalizom inicijalno proučavanih sistema utvrđeni su hemijski potencijali reakcija, stabilnost iravnoteža odabranih hemijskih vrsta. Utvrđeni su optimalni reakcioni uslovi u funkcijikoncentracije i vrste kiseline, oksidacionog sredstva, temperature, odnosa faza, brzine mešanja,vremena trajanja procesa, napona na ćeliji i gustine struje. Efikasno i selektivno, luženjem teelektrodepozicijom dobijeno je 92,4% Cu, hloridnim taloženjem 98,5% Pb i 96,8% Ag iredukcionim taloženjem preko 99% Au u odnosu na njihovu početnu masu u uzorku. Kalaj(55,4%) je separacijom faza luženja dobijen u obliku visoko stabilne metastanatne kiseline, uzotežanu kontrolu mehanizma. Proučeni su reakcioni uslovi rastvaranja metastanatne kiseline –koncentracija HCl, temperatura, vreme trajanja procesa, nivo hidratacije uzorka, učešćeredukcionog sredstva, sulfatnih jedinjenja i metala nečistoća. Sulfatna jedinjenja imajuinhibitorski efekat a učešće jakog redukcionog sredstva (Mg0) u kiselim hloridnim uslovimasredine (6 mol/dm3 HCl), kroz formiranje intermedijera i oslobađanje vodonika u reakciji, odpresudnog su značaja za visoku efikasnost procesa (99%). U sistemu tečno-tečne ekstrakcije izelektrolita, selektivnost zavisi od vrste, koncentracije i udela organske faze u sistemu akoncentracija H+ jona je od presudnog značaja za efikasnost. Ispitivanjem uticaja hemijske vrsteaktivnog centra ekstrakcionog sredstava utvrđeno je da razgranati aldoksim ima preimućstvonad aldoksim/ketoksim smešom, modofikovanom ili ne. Pri koncentraciji aldoksimskogekstrakcionog sredstva od 30 vol.%, odnosu faza 3, vremenu kontakta od 10 min i pH od 1,5odnosno primenom 180 g/dm3 H2SO4, odnosom faza 2, vremenom kontakta od 5 min usuprotnom procesu, se postiže hemijska kontrola kalaja u sistemu. U rafinatu je zadržano 90%ulazne koncentracije jona kalaja a kvantitativno u ekstratu. Postignuto je i selektivno izdvajanjejona bakra iz hemijski složenog sistema, a prevashodno u prisustvu visoke koncentracije jonagvožđa. Urađeni su laboratorijski testovi na uvećanom nivou, konstruisan dijagram raspodeleelemenata i dat predlog tehnološke šeme. Na osnovu svega iznetog, zaključeno je da: i) integralnimhidrometalurškim pristupom moguće je efikasno i selektivno izdvojiti Cu, Pb, Ag i Au iz granulataOŠP ali da je u slučaju kalaja otežana kontrola mehanizma rastvaranja; ii) pri reakcionim uslovimadefinisanim u ovoj disertaciji moguća je efikasna transformacija metastanatne kiseline u rastvornakalajna jedinjenja; iii) aldoksimsko ekstrakciono sredstvo omogućava kontrolu raspodele kalaja i jonametala nečistoća u sistemu tečno-tečne ekstrakcije iz elektrolita složenog hemijskog sastava.

Opis (srp)

Hemija - Primenjena hemija metala / : Chemistry - Applied metal chemistry Datum odbrane: 28.09.2022.

Opis (eng)

The scientific results of the study of metal compound chemical reactions transformations,using real samples of waste printed circuit boards (WPCBs) are presented in this doctoraldissertation. Three reaction systems were selected for the study: i) leaching, cementation, andelectrodeposition for consecutive recovery of Sn, Cu, Ag, Pb, and Au, ii) transformation ofmetastannic acid into soluble tin compounds from solid products of pyro-electrometallurgicaltreatment of WPCBs, and iii) distribution control of tin and accompanying metals from theelectrolyte by the solvent extraction process.The complexity of input materials and products in terms of chemical and phase composition,size, and morphology is determined by physical-chemical characterization. The reaction'schemical potentials, stability, and equilibrium of selected chemical species are determined bythermodynamic analysis of the initially studied systems. The optimal reaction conditions as afunction of acid concentration and type, oxidizing agent, temperature, solid to liquid phaseratio, stirring rate, process time, electrolytic cell voltage, and current density were examined.Efficiently and selectively, 92.4% Cu was obtained by leaching and electrodeposition, 98.5% Pband 96.8% Ag by chloride precipitation, and over 99% Au by reduction precipitation. Byseparation of the leaching phases, tin was obtained (55.4%) as highly stable metastannic acid,revealing difficult mechanism control. Reaction conditions for metastannic acid dissolution -HCl concentration, temperature, process time, sample hydration level, participation of reducingagent, sulfate compounds, and metal impurities - were studied and determined. Sulfatecompounds have an inhibitory effect and the participation of a strong reducing agent (Mg0) inchloride acid conditions (6 mol/dm3 HCl), through the formation of reaction intermediates andthe hydrogen release, are crucial for high process efficiency (99%). In a solvent extractionsystem, process selectivity depends on the type, concentration, and fraction of the organicphase in the system. The concentration of H+ ions is crucial for Cu extraction efficiency. Bydetermining the influence of the chemical type of extraction reagents' active center it was foundthat branched aldoxime has an advantage over aldoxime/ketoxime mixture, regardless of thepresence of modifiers. Optimized extraction (aldoxime concentration of 30 vol.%, phase ratio3, 10 min contact time, and pH 1.5) and re-extraction parameters (180 g/dm3H2SO4, phase ratio2, 5 min contact time) allowed chemical control of tin: 90% of the input were retained in theraffinate but quantitatively in the extract. Selective separation of copper ions was also achieved,primarily in the presence of a high concentration of Fe2+/3+ ions. Defined reaction parameterswere tested at a scaled-up laboratory level, an elements distribution diagram was constructed,and the proposal of the technological scheme was given. According to the stated, it wasconcluded that: i) integrated hydrometallurgical approach enables efficient and selectiveextract Cu, Pb, Ag, and Au from waste PCBs granulate, but that in the case of tin it is difficult tocontrol the reaction mechanism; ii) under the reaction conditions defined in this dissertation,efficient metastatic acid transformation into soluble tin compounds is enabled; iii) extractionagent with aldoxime type of active center enables tin and metal ions impurities distributioncontrol by solvent-extraction from electrolyte of complex chemical composition.

Jezik

srpski

Datum

2022

Licenca

Creative Commons licenca
Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Elektrotehnički i elektronski materijali

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Metali

metals, recycling, WPCBs, tin, metastannic acid, solvent extraction

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Elektrotehnički i elektronski materijali

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Metali

metali, reciklaža, otpadne štampane ploče, kalaj, metastanatna kiselina, tečnotečna ekstrakcija