IT201800005160A1

IT201800005160A1 - METHOD FOR THE RECOVERY OF METALLIC GOLD

Info

Publication number: IT201800005160A1
Application number: IT102018000005160A
Authority: IT
Priority date: 2018-05-08
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2019-11-08

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

del brevetto per invenzione industriale dal titolo: of the patent for industrial invention entitled:

“METODO PER IL RECUPERO DI ORO METALLICO” "METHOD FOR THE RECOVERY OF METALLIC GOLD"

Campo dell'invenzione Field of the invention

La presente invenzione si riferisce ad un metodo per il recupero di oro metallico da componenti di dispositivi elettrici e/o elettronici utilizzati ad esempio per scopi civili, medici, militari e per la ricerca scientifica. The present invention relates to a method for recovering metallic gold from components of electrical and / or electronic devices used for example for civil, medical, military and scientific research purposes.

Il riciclo di materiali di scarto sta acquisendo sempre maggiore importanza nei paesi in via di sviluppo. E’ in notevole aumento soprattutto il riciclo di scarti postindustriali. Sono quindi oggetto di studio metodi di riciclo che vadano incontro a normative sempre più stringenti nel settore. Recycling of waste materials is gaining in importance in developing countries. Especially the recycling of post-industrial waste is on the rise. Recycling methods that meet increasingly stringent regulations in the sector are therefore being studied.

Tra i materiali di scarto post-industriale per il cui recupero c’è particolare interesse ci sono i metalli nobili, in particolare oro e argento. L'oro, per le sue caratteristiche di conduttore, è utilizzato nella realizzazione di connessione fra le varie componenti di dispositivi atti al trasferimento di potenza (elettrici) o di informazione (elettronici). Among the post-industrial waste materials for whose recovery there is particular interest are noble metals, in particular gold and silver. Due to its conductor characteristics, gold is used in making connections between the various components of devices suitable for transferring power (electrical) or information (electronic).

Le componenti che contengono oro sono pertanto molteplici e in continuo aggiornamento in considerazione del progresso tecnologico e delle migliori tecnologie disponibili. Ad esempio, l’oro può essere utilizzato in circuiti integrati (schede), o in elementi di connessione impiegati sia nell’elettronica (ad es. piedini), come all'interno di dispositivi elettrici (ad es. pin di innesto) o in circuiti ad esempio sim di telefoni cellulari. Nel seguito con il termine "schede elettriche ed elettroniche" si intendono componenti caratterizzate dall'utilizzo dell'oro quale conduttore di corrente elettrica. The components that contain gold are therefore numerous and constantly updated in consideration of technological progress and the best technologies available. For example, gold can be used in integrated circuits (boards), or in connection elements used both in electronics (e.g. pins), as inside electrical devices (e.g. plug pins) or in circuits eg sim of cell phones. Hereinafter, the term "electrical and electronic cards" means components characterized by the use of gold as a conductor of electric current.

Gli scarti della produzione delle componenti sopra indicate consistono prevalentemente in scaglie, frammenti o polveri di oro. The waste from the production of the components indicated above mainly consists of gold flakes, fragments or powders.

E’ tuttavia sentita nel settore del trattamento dell’E-waste (rifiuti elettrici ed elettronici) la necessità di un metodo per il recupero dell’oro da dispositivi elettrici ed elettronici al termine della loro vita. However, the need for a method for recovering gold from electrical and electronic devices at the end of their life is felt in the E-waste treatment sector (electrical and electronic waste).

Infatti l’oro è utilizzato per la realizzazione di contatti su schede elettroniche mediante deposizione di uno strato di oro al di sopra di strati di metalli meno nobili, quali ad esempio rame, zinco e nichel. L’oro presente in questi dispositivi è di particolare interesse in quanto la sua quantità varia tra i 0,1 e 0,5 grammi di oro per scheda elettronica. In fact, gold is used for making contacts on electronic boards by depositing a layer of gold over layers of less noble metals, such as copper, zinc and nickel. The gold present in these devices is of particular interest as its quantity varies between 0.1 and 0.5 grams of gold per electronic card.

I metodi attualmente noti per il recupero di oro sono metodi meccanici, metallurgici e chimici che generalmente producono elevate quantità di gas inquinanti o sono altamente costosi. The methods currently known for the recovery of gold are mechanical, metallurgical and chemical methods which generally produce large quantities of polluting gases or are highly expensive.

Lo scopo della presente invenzione è quindi quello di risolvere i problemi tecnici precedentemente menzionati. The object of the present invention is therefore to solve the aforementioned technical problems.

In particolare, è scopo della presente invenzione quello di fornire un nuovo metodo per il recupero di oro da dispositivi elettronici che sia economico e non produca gas nocivi. In particular, the aim of the present invention is to provide a new method for recovering gold from electronic devices which is economical and does not produce harmful gases.

Lo scopo della presente invenzione è raggiunto da un metodo secondo la rivendicazione 1. The object of the present invention is achieved by a method according to claim 1.

In particolare, secondo la presente invenzione viene fornito un metodo per il recupero di oro da componenti di dispositivi dotati di schede elettriche e/o elettroniche comprendente le fasi di: In particular, according to the present invention, a method is provided for the recovery of gold from components of devices equipped with electrical and / or electronic cards comprising the steps of:

a) lisciviazione della scheda elettrica e/o elettronica con acido nitrico per ottenere scaglie di oro in sospensione; a) leaching of the electrical and / or electronic card with nitric acid to obtain gold flakes in suspension;

b) separazione di dette scaglie di oro da detta sospensione; b) separation of said gold flakes from said suspension;

c) dissoluzione di dette scaglie di oro provenienti dalla fase (b) con una soluzione di acido nitrico e acido cloridrico; c) dissolving said gold flakes from step (b) with a solution of nitric acid and hydrochloric acid;

d) filtrazione della soluzione ottenuta nella fase (c) per ottenere una soluzione filtrata; d) filtration of the solution obtained in step (c) to obtain a filtered solution;

e) trattamento della soluzione filtrata ottenuta nella fase (d) con acido ascorbico per ottenere un precipitato di oro metallico. e) treating the filtered solution obtained in step (d) with ascorbic acid to obtain a precipitate of metallic gold.

Nella fase (a), la lisciviazione con acido nitrico consente di portare in soluzione i metalli presenti al di sotto degli strati di oro, consentendo quindi il distacco di scaglie di oro dalla scheda elettrica e/o elettronica. L’acido nitrico può essere utilizzato in un volume compreso tra il 20% e il 60% rispetto al peso della schede elettroniche trattate, preferibilmente in un volume del 45%. Preferibilmente l’acido nitrico è diluito con acqua in un rapporto acido nitrico/acqua compreso tra 70/30 e 15/85. In step (a), leaching with nitric acid allows the metals present under the gold layers to be dissolved, thus allowing the detachment of gold flakes from the electrical and / or electronic board. Nitric acid can be used in a volume between 20% and 60% of the weight of the electronic boards treated, preferably in a volume of 45%. Preferably, nitric acid is diluted with water in a nitric acid / water ratio between 70/30 and 15/85.

Prima della lisciviazione è anche possibile operare una selezione delle porzioni della scheda elettrica e/o elettronica che comprendono oro, limitando la quantità di materiale da trattare con l’acido nitrico. Before leaching, it is also possible to select the portions of the electrical and / or electronic card that include gold, limiting the amount of material to be treated with nitric acid.

Successivamente viene eseguita una separazione delle scaglie di oro dalla restante parte della soluzione. La separazione è eseguita preferibilmente mediante filtrazione, in particolare su più filtri posti in successione e aventi luce di maglia decrescente compresa tra i 3x3 mm e gli 0,1x 0,1 mm. Subsequently, a separation of the gold flakes from the remaining part of the solution is performed. The separation is preferably carried out by filtration, in particular on several filters placed in succession and having a decreasing mesh gap between 3x3 mm and 0.1x 0.1 mm.

Una volta raccolte, le scaglie di oro vengono trattate con una soluzione di acido nitrico e acido cloridrico per portare in soluzione l’oro. Nella soluzione di acido nitrico e acido cloridrico, il loro rapporto è preferibilmente compreso tra 1:4 e 1:3. La soluzione di acido nitrico e acido cloridrico, detta acqua regia, può essere utilizzata in forma diluita con acqua fino ad una diluizione massima in cui si ha 20% di (acido nitrico+acido cloridrico) e 80% di acqua. Once collected, the gold flakes are treated with a solution of nitric acid and hydrochloric acid to bring the gold into solution. In the solution of nitric acid and hydrochloric acid, their ratio is preferably between 1: 4 and 1: 3. The solution of nitric acid and hydrochloric acid, called aqua regia, can be used in diluted form with water up to a maximum dilution in which there is 20% of (nitric acid + hydrochloric acid) and 80% of water.

Viene quindi eseguita un’ulteriore filtrazione per eliminare eventuali residui solidi. Further filtration is then performed to eliminate any solid residues.

Sulla soluzione filtrata può essere eseguita una riduzione di volume dal 15 al 90% del volume iniziale ed una successiva rediluizione con acqua fino al volume iniziale. A volume reduction from 15 to 90% of the initial volume can be performed on the filtered solution and a subsequent redilution with water up to the initial volume.

Infine, la soluzione di oro viene trattata con acido ascorbico per ottenere la riduzione dell’oro e la sua precipitazione. L’acido ascorbico è utilizzato in un rapporto compreso tra 1:6 e 1:2 con la quantità di oro presente in soluzione. Finally, the gold solution is treated with ascorbic acid to obtain the reduction of gold and its precipitation. Ascorbic acid is used in a ratio between 1: 6 and 1: 2 with the amount of gold present in the solution.

Ulteriori caratteristiche della presente invenzione risulteranno dalla descrizione che segue di un esempio meramente illustrativo e non limitativo della realizzazione del metodo. Further characteristics of the present invention will emerge from the following description of a merely illustrative and non-limiting example of the implementation of the method.

ESEMPIO EXAMPLE

Alcune schede elettroniche vengono raccolte da dispositivi elettronici aventi i seguenti pesi: Some electronic boards are collected from electronic devices having the following weights:

Le porzioni di tali schede che comprendono oro vengono quindi isolate. Le porzioni selezionate hanno i seguenti pesi: Portions of such cards that include gold are then isolated. The selected portions have the following weights:

Le porzioni selezionate vengono poste in un becker da 5000 ml. The selected portions are placed in a 5000 ml beaker.

La soluzione di acido nitrico viene preparata utilizzando un volume di acido nitrico pari al 45% del peso del materiale elettronico da trattare. In questo caso, sono stati usati 217 ml di acido nitrico per circa 482 g di materiale elettronico. L’acido è quindi stato diluito con acqua per creare una soluzione nelle seguenti proporzioni: 20% di acido nitrico e 80% di acqua. La soluzione così preparata va incontro ad una reazione esotermica che sviluppa un riscaldamento di 11°C. The nitric acid solution is prepared using a volume of nitric acid equal to 45% of the weight of the electronic material to be treated. In this case, 217 ml of nitric acid was used for approximately 482 g of electronic material. The acid was then diluted with water to create a solution in the following proportions: 20% nitric acid and 80% water. The solution thus prepared undergoes an exothermic reaction which develops a heating of 11 ° C.

La soluzione così ottenuta viene poi versata nel becker contenente le porzioni selezionate di materiale elettronico che viene poi scaldato su piastra riscaldata per 150 minuti ad una temperatura massima di 96°C. The solution thus obtained is then poured into the beaker containing the selected portions of electronic material which is then heated on a plate heated for 150 minutes at a maximum temperature of 96 ° C.

Questa lisciviazione porta alla separazione di scaglie di oro dalle schede elettroniche. Inoltre, l’uso di acido nitrico porta alla dissoluzione degli strati metallici di rame, nichel, zinco e stagno generalmente presenti al di sotto degli strati d’oro. This leaching leads to the separation of gold flakes from the electronic boards. Furthermore, the use of nitric acid leads to the dissolution of the metal layers of copper, nickel, zinc and tin generally present below the gold layers.

In particolare si realizzano le seguenti reazioni: In particular, the following reactions are carried out:

Cu(s) 4 HNO3(aq) -> Cu(NO3)2(aq) 2 NO2(g) 2 H2O(l) 3 Ni 8 HNO3(aq) -> 3 Ni(NO3)2(aq) 2 NO(g) 4 H2O(l) Zn 4 HNO3(aq) -> Zn(NO3)2(aq) 2 NO2(g) 2 H2O(l) Sn 4 HNO3(aq) -> SnO2 4 NO2(g) 2 H2O Cu (s) 4 HNO3 (aq) -> Cu (NO3) 2 (aq) 2 NO2 (g) 2 H2O (l) 3 Ni 8 HNO3 (aq) -> 3 Ni (NO3) 2 (aq) 2 NO ( g) 4 H2O (l) Zn 4 HNO3 (aq) -> Zn (NO3) 2 (aq) 2 NO2 (g) 2 H2O (l) Sn 4 HNO3 (aq) -> SnO2 4 NO2 (g) 2 H2O

Al termine della lisciviazione, sul fondo del becker si sedimentano le scaglie di oro così come le porzioni di schede elettroniche dalle quali le scaglie si sono staccate. At the end of the leaching process, the gold flakes settle on the bottom of the beaker as well as the portions of electronic boards from which the flakes have detached.

Occorre pertanto separare l’oro da questi residui solidi così come dalla soluzione surnatante. It is therefore necessary to separate the gold from these solid residues as well as from the supernatant solution.

Viene quindi operata una filtrazione con più filtri posti in successione e aventi luce di maglia decrescente in modo da trattenere i materiali solidi di dimensioni via via decrescenti. In particolare possono essere utilizzati in successione un filtro con una luce di maglia di 2.0x2.0 mm, un filtro con una luce di maglia di 1x1 mm ed infine un filtro con una luce di maglia di 0.177x0.177 mm. Quest’ultimo filtro, in grado di trattenere le scaglie di oro, è stato poi asciugato su piastra riscaldata a 140°C per circa 30 minuti per far evaporare le tracce della soluzione acquosa. Le scaglie in oro così ottenute ammontano a 1,303 g. Filtration is then carried out with several filters placed in succession and having a decreasing mesh light in order to retain the solid materials of gradually decreasing size. In particular, a filter with a mesh opening of 2.0x2.0 mm, a filter with a mesh opening of 1x1 mm and finally a filter with a mesh opening of 0.177x0.177 mm can be used in succession. This last filter, able to retain the gold flakes, was then dried on a plate heated to 140 ° C for about 30 minutes to evaporate the traces of the aqueous solution. The gold flakes thus obtained amount to 1.303 g.

Le scaglie d’oro sono quindi poste in un becker. The gold flakes are then placed in a beaker.

A parte viene preparata una soluzione di acido nitrico e acido cloridrico in un rapporto 1:3. Il volume della soluzione di acido nitrico e acido cloridrico è stata calcolata sulla base del peso del materiale da trattare in un rapporto 1: 20; pertanto per trattare 1,303 g di scaglie di oro sono stati usati 26 ml di soluzione di acido nitrico e acido cloridrico (6,5 ml di acido nitrico e 19,5 ml di acido cloridrico). La soluzione così ottenuta è poi stata diluita con 100% acqua per ottenere la soluzione finale (soluzione di acqua regia) da aggiungere alle scaglie di oro. Separately, a solution of nitric acid and hydrochloric acid is prepared in a 1: 3 ratio. The volume of the solution of nitric acid and hydrochloric acid was calculated on the basis of the weight of the material to be treated in a ratio of 1: 20; therefore, 26 ml of nitric acid and hydrochloric acid solution (6.5 ml of nitric acid and 19.5 ml of hydrochloric acid) were used to treat 1.303 g of gold flakes. The solution thus obtained was then diluted with 100% water to obtain the final solution (aqua regia solution) to be added to the gold flakes.

L’acido nitrico è un potente ossidante che discioglie piccolissime quantità di oro. L’acido cloridrico fornisce invece ioni cloruro che reagendo con l’oro producono anioni cloroaurato secondo la seguente reazione: Nitric acid is a powerful oxidant that dissolves very small amounts of gold. Hydrochloric acid, on the other hand, provides chloride ions which, reacting with gold, produce chloroaurate anions according to the following reaction:

Au(s) 4 Cl-(aq) 3 NO<3->(aq) 6 H<+>(aq) -> AuCl<4- >+ 3 NO2(g) 3 H2O Au (s) 4 Cl- (aq) 3 NO <3-> (aq) 6 H <+> (aq) -> AuCl <4-> + 3 NO2 (g) 3 H2O

La reazione con l’acido cloridrico è una reazione all’equilibrio che favorisce la formazione degli anioni cloroaurato (AuCl-). Questo favorisce inoltre l’ulteriore ossidazione da parte dell’acido nitrico delle scaglie d’oro. The reaction with hydrochloric acid is an equilibrium reaction that favors the formation of chloroaurate anions (AuCl-). This also promotes further oxidation of the gold flakes by nitric acid.

Gli anioni cloroaurato in acqua creano acido cloroaurico che cristallizza sotto forma di aghi gialloarancio. Chloroaurate anions in water create chloroauric acid which crystallizes in the form of yellow-orange needles.

Il becker contenente le scaglie di oro e l’acqua regia è poi stato scaldato per 9 minuti a 74°C. The beaker containing the gold flakes and the aqua regia was then heated for 9 minutes at 74 ° C.

L’acido cloroaurico così ottenuto è poi stato disciolto in acqua per ottenere idrossido di oro (): The chloroauric acid thus obtained was then dissolved in water to obtain gold hydroxide ():

HAuCl4 3H2O -> Au(OH)3 4 HCl HAuCl4 3H2O -> Au (OH) 3 4 HCl

Nel caso in cui la soluzione contenga ancora qualche residuo solido è possibile effettuare una ulteriore filtrazione in un imbuto separatore con un filtro di carta con porosità di 2,5 micron. Il filtro è poi lavato con acqua fino a scomparsa della colorazione gialla dal filtro. If the solution still contains some solid residues, it is possible to carry out a further filtration in a separator funnel with a paper filter with a porosity of 2.5 microns. The filter is then washed with water until the yellow color disappears from the filter.

Il peso determinato dell’oro in soluzione è di 0,704 g. Il becker contenente la soluzione di oro è posto su un piatto riscaldato per 170 minuti a 92°C per ridurre il volume della soluzione dell’85-90% rispetto al volume iniziale. La soluzione è poi nuovamente portata ad un volume di 250 ml con aggiunta di acqua. Viene poi eseguita una nuova filtrazione in un imbuto separatore. The determined weight of the gold in solution is 0.704 g. The beaker containing the gold solution is placed on a heated plate for 170 minutes at 92 ° C to reduce the volume of the solution by 85-90% compared to the initial volume. The solution is then again brought to a volume of 250 ml with the addition of water. A new filtration is then carried out in a separating funnel.

Viene infine aggiunto alla soluzione acido ascorbico L+ che permette la precipitazione dell’oro. L’acido ascorbico è utilizzato in un rapporto 1:4 rispetto al presunto peso dell’oro in soluzione. Pertanto, per precipitare 0,704 g di oro sono usati 2,817 g di acido ascorbico. L’acido ascorbico è usato in soluzione acquosa ottenuta disciogliendo 2,817 g di acido ascorbico in 71 ml di acqua (rapporto 1:25). Finally, L + ascorbic acid is added to the solution, which allows gold to precipitate. Ascorbic acid is used in a 1: 4 ratio with respect to the presumed weight of gold in solution. Therefore, 2.817 g of ascorbic acid is used to precipitate 0.704 g of gold. Ascorbic acid is used in an aqueous solution obtained by dissolving 2.817 g of ascorbic acid in 71 ml of water (ratio 1:25).

La soluzione di acido ascorbico viene aggiunta alla soluzione di oro ed agitata per 6 minuti a 16°C per favorire le seguenti reazioni: The ascorbic acid solution is added to the gold solution and stirred for 6 minutes at 16 ° C to promote the following reactions:

[AuCl4]<- >+ C6H8O6 -> [AuCl2]<- >+ 2Cl<- >+ 3 CO2 8 H<+ >2[AuCl2]<- >+ C6H8O6 -> 2 Au 2 Cl-La soluzione è poi lasciata decantare per alcuni minuti e filtrata in un imbuto separatore con un filtro in nylon con 12,500 mesh per recuperare l’oro metallico. L’oro recuperato ammonta a 0,649 g. [AuCl4] <-> + C6H8O6 -> [AuCl2] <-> + 2Cl <-> + 3 CO2 8 H <+> 2 [AuCl2] <-> + C6H8O6 -> 2 Au 2 Cl-The solution is then left decant for a few minutes and filtered in a separatory funnel with a nylon filter with 12,500 mesh to recover the metallic gold. The gold recovered amounts to 0.649 g.

Claims

CLAIMS 1.- Method for recovering gold from components of devices equipped with electrical and / or electronic cards including the steps of: a) leaching of the electrical and / or electronic card with nitric acid to obtain gold flakes in suspension; b) separation of said gold flakes from said suspension; c) dissolving said gold flakes from step (b) with a solution of nitric acid and hydrochloric acid; d) filtration of the solution obtained in step (c) to obtain a filtered solution; e) treating the filtered solution obtained in step (d) with ascorbic acid to obtain a precipitate of metallic gold.

2. A method according to Claim 1, characterized in that in step (a) said nitric acid is present in a volume comprised between 20% and 60% with respect to the weight of the electrical and / or electronic board being treated.

3. A method according to Claim 1 or 2, characterized in that in step (a) said nitric acid is diluted with water in a nitric acid / water ratio of between 70/30 and 15/85.

4. A method according to Claim 1, characterized in that in step (b) said separation is carried out by filtration.

5. A method according to Claim 4, characterized in that said filtration is carried out on several filters in succession with a decreasing mesh light ranging from 3x3 mm to 0.1x 0.1 mm.

6. A method according to Claim 1, characterized in that in step (c) the ratio of nitric acid to hydrochloric acid is between 1: 4 and 1: 3.

7. A method according to Claim 1, characterized in that in step (c) said solution of nitric acid and hydrochloric acid is diluted with water up to a maximum of 20% of (nitric acid + hydrochloric acid) and 80% of water.

8. A method according to claim 1, characterized in that in step (e) said ascorbic acid is present in an ascorbic acid / gold ratio between 1: 6 and 1: 2.

9. A method according to Claim 1, characterized in that before step (a) a selection of portions of electrical and / or electronic cards comprising gold is carried out.

10. Method according to claim 1 characterized in that between step d) and step e), a volume reduction of the filtered solution from 15% to 90% of the initial volume is carried out and a subsequent redilution with water up to the initial volume .