Kullan syanidivapaa liuotus piirikorttiromusta

Abstract

Sähkö- ja elektroniikkaromu eli SER on maailman nopeimmin määrältään kasvava jätevirta 3-5 %:n vuotuisella kasvulla. SER:a muodostuu tällä hetkellä maailmassa noin 30-50 miljoonaa tonnia vuosittain ja sen kierrätys on ekologisista ja taloudellisista syistä kiinnostuksen kohteena. Erityisenä mielenkiinnon kohteena SER:n metallien kierrätyksessä on kulta sen korkean hinnan takia. Piirikortit ovat osa SER:a, mutta niissä on kultaa huomattavasti enemmän kuin keskimääräisessä SER:ssa, minkä takia kullan takaisinsaanti piirikorttiromusta on tärkeää.

Kultaa voidaan erottaa piirikorteista pyro- ja/tai hydrometallurgisin menetelmin. Hydrometallurgisissa menetelmissä on käytetty liuotusaineena lähinnä syanidia, sillä se on halpaa, sillä on yksinkertainen kemia, kohtuullinen reaktiokinetiikka, kullan talteenotto syanidiliuoksesta on helppoa ja syanidi muodostaa hyvin stabiilin Au(CN)2- -kompleksin kullan kanssa. Syanidi on kuitenkin hyvin vaarallinen ja myrkyllinen ympäristölle, minkä takia vaihtoehtoisia liuotusmenetelmiä tutkitaan.

Diplomityön tavoitteena oli selvittää vaihtoehtoisia kullan liuotusmenetelmiä syanidiliuotukselle ja tutkia kokeellisesti niiden tehokkuutta laboratorio-olosuhteissa. Syanidivapaiden kullan liuotusmenetelmien tutkiminen on tärkeää, sillä liuotusmenetelmiä ei ole saatu vielä laajalti kaupallistettua. Liuottimina käytettiin panoskokeissa kuningasvettä, tiosulfaattia, glysiiniä, ja kuparikloridia. Lisäksi tutkittiin sähkökemiallista liuotusta kloridiliuoksessa (anodinen liuotus).

Laboratoriokokeissa saatiin 30 til-% kuningasvedellä kullalle 11 % saanto 5 h liuotuksessa 70 °C lämpötilassa. Tiosulfaatilla päästiin 30 % kultasaantoon 30 min liuotuksella, kun liuoksessa oli 0,2 M ammoniumtiosulfaattia, 0,05 M kuparikloridia ja 0,07 M natriumsulfaattia 50 °C lämpötilassa ja pH:n ollessa >9. Glysiiniliuotuksessa kupari saostui pois liuoksesta useista kokeista huolimatta, jolloin kultaa ei saatu liuotettua. CuCl2-liuotuksessa suurin kultasaanto saatiin liuosolosuhteissa 0,005 M Cu2+, 3 M NaCl, 75 °C lämpötilassa 3 h liuotusajalla pH <1:ssä, jolloin kultasaanto oli 11-23 %. Sähkökemiallisella liuotuksella paras kultasaanto saavutettiin 50 °C lämpötilassa 1 h liuotusajalla 60 mA vakiovirralla 1 M NaCl:lla.

Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) is the world’s fastest growing waste stream with an annual growth of 3-5%. In the world approximately 30-50 million ton of WEEE is formed every year. The recycling of WEEE is important due to the ecological and economic reasons. Gold is in the center of interest in WEEE’s metal recycling due to its high value. Printed Circuit Boards (PCBs) are a part of WEEE, and they contain more gold than average WEEE, therefore, the gold recovery from PCB is important.

Gold can be separated from PCBs with pyrometallurgical and/or hydrometallurgical methods. Cyanide is mainly used in hydrometallurgy due to its relatively low price, simple chemistry decent reaction kinetics, easy gold recovery from cyanide solution and because cyanide forms a very stable Au(CN)2- complex with gold. However, cyanide is highly dangerous and toxic to the environment, consequently other leaching solutions are required and researched.

The objective of this master’s thesis was to examine alternative leaching agents to cyanide and perform experiments to study their gold leaching efficiency in a laboratory scale. Alternative leaching agents haven’t been commercialized except for one process which makes research of these agents important. The leaching solutions used in batch experiments were aqua regia, thiosulfate, glycine and copper chloride. In addition, electrochemical experiments (anodic leaching) were conducted in chloride solutions.

With 30 vol-% aqua regia an 11% gold extraction was achieved in a 5 hour leaching test at a temperature of 70 °C. A 30% gold extraction was achieved with thiosulfate leaching in 30 minutes when solution contained 0.2 M ammonium thiosulfate, 0.05 M copper chloride and 0.07 M sodium sulfate at a temperature of 50 °C with pH >9. Copper precipitated in glycine solution during several tests, hence no gold can be leached. In copper chloride solution the best yield (11-23%) was achieved with 0.005 M Cu2+, 3 M sodium chloride at a temperature of 75 °C in 3 hours with pH <1. The best yield for the anodic leaching was achieved with 1 M sodium chloride at a temperature of 50 °C in 1 hour with a constant current of 60 mA.