Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ ba, 07/02/2023 | 06:29

Thứ ba, 07/02/2023 | 06:29

Kết quả nhiệm vụ KHCN

Cập nhật lúc 08:16 ngày 04/01/2023

VIMLUKI áp dụng thành công phương pháp chiết – điện phân, thu hồi thành công đồng sạch >99,9%

Mới đây, Viện Khoa học Và Công nghệ Mỏ - Luyện kim (VIMLUKI) đã hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm thành công đồng kim loại từ dung dịch ăn mòn bảng mạch thải chứa đồng, mang lại hiệu quả kinh tế cao. 
Đặt mục tiêu thu hồi triệt để đồng
Trong trong nghiệp sản xuất bảng mạch điện tử (PCB), để in, khắc, tạo hình các đường mạch thường phải loại bỏ từ 70 ÷ 90% lượng đồng kim loại trên phíp đồng. Quá trình này sinh ra dung dịch thải chứa đồng cùng với axit dư là một nguồn nguyên liệu để thu hồi đồng. 
Nhiều quy trình xử lý nguyên liệu này nhằm thu hồi đồng dưới dạng kim loại hoặc hợp chất có giá trị đã được áp dụng trong thực tế. Tuy nhiên, xét về hiệu quả kinh tế cũng như các vấn đề môi trường thì công nghệ chiết – điện phân sản xuất trực tiếp ra đồng kim loại có nhiều ưu điểm hơn cả. 
Đặc điểm của công nghệ này là sử dụng chất chiết để hấp thụ chọn lọc đồng từ dung dịch đồng clorua sau đó giải chiết đồng vào dung dịch sunfat và điện phân để thu hồi đồng kim loại chất lượng cao. 
Phíp đồng và bảng mạch in sau khi chế tạo (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)
Dựa trên cơ sở kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu công nghệ thu hồi đồng kim loại từ dung dịch CuCl2 thải của các nhà máy sản xuất mạch điện tử” thực hiện năm 2018, kết quả bước đầu cho thấy sử dụng phương pháp chiết – điện phân có thể thu hồi đồng sạch >99,9%. Công nghệ có tiềm năng để phát triển trên quy mô lớn hơn. Do vậy, tháng 1 năm 2020, được sự đồng ý của Bộ Công Thương, Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim tiếp tục triển khai dự án “Hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm đồng kim loại từ dung dịch ăn mòn bảng mạch thải chứa đồng”.
ThS. Kiều Quang Phúc - Chủ nhiệm dự án cho biết, mục tiêu của dự án là hoàn thiện quy trình công nghệ chiết – điện phân thu hồi đồng kim loại từ dung dịch đồng clorua; thiết kế, xây dựng 01 dây chuyền thiết bị thu hồi đồng năng suất 200kg/ngày đêm đảm bảo vận hành liên tục, ổn định; sản xuất và tiêu thụ 55 tấn đồng kim loại đạt độ sạch tối thiểu 99.9% Cu.
Có tiềm năng mang lại hiệu quả kinh tế cao
Sau 30 tháng thực hiện, nhóm nghiên cứu đã hoàn thiện quy trình công nghệ chiết – điện phân thu hồi đồng kim loại từ dung dịch đồng clorua. Quá trình nghiên cứu hoàn thiện công nghệ được thực hiện từ công đoạn chiết đồng từ dung dịch, tiếp đó là nghiên cứu hoàn thiện công nghệ công đoạn giải chiết đến nghiên cứu hoàn thiện công nghệ điện phân. Cuối cùng là đưa vào vận hành thử nghiệm và hiệu chỉnh công nghệ. 
Sản phẩm đợt vận hành thử đầu tiên (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)
Với các số liệu đã tính toán, nhóm nghiên cứu đã vận hành thử nghiệm một số đợt sản xuất, mỗi đợt kéo dài 06 ngày liên tục để vừa hiệu chỉnh công nghệ vừa xác định một số chỉ tiêu tiêu hao trước khi tổ chức sản xuất sản phẩm hàng loạt. Kết quả phân tích nhanh thành phần sản phẩm đồng kim loại trên máy Q4 Tasman tại Công ty cổ phần ATT công nghiệp cho thấy chất lượng sản phẩm 02 mẻ đầu tiên đều đạt > 99,95% Cu.
Theo ThS. Kiều Quang Phúc, dựa trên những tính toán, nhóm đã thiết kế, chế tạo và vận hành liên tục, ổn định 01 dây truyền thiết bị thu hồi đồng năng suất 200 kg/ngày đêm. “Đặc biệt, đã sản xuất và tiêu thụ 55,403 tấn đồng kim loại điện phân đạt chất lượng 99.95% Cu. Hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất thử nghiệm: Doanh thu bán hàng 55,403 tấn đồng kim loại của dự án là trên 6,3 tỷ đồng, lãi ròng là 41,6 triệu đồng” - ThS. Kiều Quang Phúc cho hay.
ThS. Kiều Quang Phúc trình bày kết quả nghiên cứu tại buổi nghiệm thu dự án (Ảnh: Nhóm nghiên cứu)
Cụ thể, tổng cộng dự án đã xuất bán 27 đợt với khối lượng sản phẩm là 55,403 tấn cho các khách hàng trong nước. Hình thức sản xuất là sản xuất trước và bàn giao sản phẩm theo yêu cầu của khách hàng trên cơ sở các hợp đồng nguyên tắc đã ký. Chất lượng sản phẩm theo thỏa thuận là >99.9% Cu với các yêu cầu về tạp chất đi kèm. Các đợt xuất bán sản phẩm đều do bên mua tự kiểm tra chất lượng tuy nhiên không có đợt sản phẩm nào bị trả về do chất lượng không đảm bảo.
Qua tìm hiểu, lĩnh vực sử dụng cuối của sản phẩm dự án là dùng để đúc các sản phẩm hợp kim đồng như bạc đồng, bánh răng, tượng đồng mỹ nghệ... Theo đánh giá của khách hàng, sản phẩm đồng tấm sử dụng trong các mục đích này có chất lượng tốt tương đương với đồng dây cáp điện loại 1. 
Nhóm nghiên cứu cũng đề xuất một số định hướng phát triển công nghệ chiết – điện phân ở nước ta có thể kể đến như: Thu gọn hệ thống thiết bị kết hợp với tự động hóa cao để chế tạo thành những module thu hồi đồng có thể triển khai trực tiếp ở những nhà máy sản xuất bảng mạch điện tử, hạn chế vận chuyển chất thải ra bên ngoài; Kết hợp với những công nghệ hòa tách đặc biệt như hòa tách áp suất cao, ủ vi sinh, hòa tách đồng để thu hồi kim loại từ quặng nghèo, quặng sunfua và hỗn hợp; Mở rộng nghiên cứu thu hồi đồng từ những nguyên liệu chứa đồng khác trong ngành điện tử như dung dịch đồng amoni, dung dịch hỗn hợp đồng, sắt clorua; Kết hợp với công nghệ điện phân dòng xoáy kiểu mới để nâng cao năng suất và giảm thiểu ô nhiễm trong sản xuất đồng điện phân.
Định hướng phát triển thị trường: Sản phẩm đồng kim loại điện phân của dự án hiện tại đã đạt chất lượng 99.95% Cu. Tuy nhiên thị trường tiêu thụ của sản phẩm mới chỉ dừng lại ở lĩnh vực nấu đúc hợp kim, chưa thể sử dụng vào lĩnh vực rộng lớn hơn là sản xuất các mặt hàng đồng kỹ thuật điện do đó chưa thể cạnh tranh với các sản phẩm ngoại nhập. Thị trường tiêu thụ sản phẩm hạn chế do nhiều nguyên nhân như quy mô sản xuất nhỏ, sản phẩm thô chưa gia công đến các loại hình tiêu chuẩn như phôi thanh hoặc cuộn… do vậy để phát triển thị trường tiêu thụ trước hết cần cải thiện quy mô và chất lượng sản phẩm, đáp ứng tiêu chuẩn của nhiều lĩnh vực sử dụng hơn.
Phương Loan
lên đầu trang