The Effect of Aeration and Stirring on Metal Recovery from Printed Circuit Boards

• Autorzy: Mrazikova A. , Szucsova J. , Oros L. , Marcincakova R. , Kadukova J. , Velgosova O.

Warianty tytułu

PL

Wpływ napowietrzania i mieszania na odzysk metalu z obwodów drukowanych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The present research was aimed at studying the bioleaching processes used to mobilize non-ferrous metals (Cu, Ni, Zn and Al) from waste printed circuit boards (PCBs) with biologically generated ferric iron-containing sulphuric acid solutions. The used bacterial strains Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans were recovered from an acidic mine drainage. These bacteria were sub-cultured and acclimated in medium containing PCBs. Biologically oxidized Fe3+ from Fe2+ in presence of A. ferrooxidans caused the mobilization of metals. This study evaluated the influence of three different conditions on Cu, Zn, Ni and Al bioleaching from PCBs by metal-adapted mixed bacterial culture of Acidithiobacillus ferrooxidans and A. thiooxidans. The experimental results demonstrate, that aeration and stirring had pronounced effect on copper, nickel and zinc bioleaching. It was revealed that the highest Zn (76%) and Cu (40%) recovery was obtained under combined conditions of both stirring and aeration. For nickel recovery (63%) aeration was found to be the most effective. On the other hand, no investigated condition was effective for Al bioleaching. The pH changes in all three different conditions during bioleaching were very similar and on day 7 reached pH over 2. It is concluded, that mixed bacterial culture of A. ferrooxidans and A. thiooxidans were able to grow in the presence of electronic waste. The results also pointed out the importance of Fe3+ on Cu, Zn and Ni recovery. Our experiments confirmed significant influence of different conditions on ferric ions concentration. Aeration had the most pronounced effect on the rapidly increase of Fe3+ concentrations after 12th day and reached the highest concentrations at the end of experiment.

PL

Obecnie prowadzone badania mają na celu sprawdzenie wyników zastosowania procesów bioługowania do mobilizacji metali nieżelaznych (Cu, Ni, Zn oraz Al) pochodzących z obwodów drukowanych (ang. skrót PCBs) z biologicznie wytwarzanymi żelazowymi roztworami kwasu siarkowego zawierającego żelazo. Użyto w tym celu szczepy bakterii Acidithiobacillus Ferrooxidans oraz Acidithiobacillus Thiooxidans, bakterie wydzielono z kwaśnego drenażu kopalnianego. Bakterie wyhodowano i przystosowano do medium zawierającego elementy obwodu drukowanego. W obecności bakterii A. ferroxidsans biologicznie utleniono Fe2+ do Fe3+, co spowodowało mobilizację metali. W trakcie badań oceniono wpływ trzech różnych warunków bioługowania Cu, Zn, Ni oraz Al pochodzących z obwodów drukowanych, przy pomocy mieszanych kultur bakterii z rodziny Acidithiobacillus ferrooxidans oraz A. Thiooxidans przystosowanych do warunków panujących w roztworze. Wyniki eksperymentu wykazały, że napowietrzanie oraz mieszanie mają znaczący wpływ na bioługownie miedzi, niklu oraz cynku. Odkryto, że największy udzysk Zn (76%) oraz Cu (40%) uzyskano dzięki połączeniu procesów zarówno mieszania, jak i napowietrzania. Największy wpływ na uzysk niklu (63%) miało napowietrzanie. Jednakże, nie odkryto żadnego warunku mającego wpływ na bioługowanie Al. Zmiany pH podczas bioługowania były porównywalne we wszystkich trzech przypadkach i podczas siódmego dnia ługowania pH wzrosło powyżej 2. Wywnioskowano, że mieszane kultury bakterii A. ferroxidans oraz A. thiooxidans są w stanie wzrastać w obecności odpadów elektronicznych. Wyniki również wykazały potrzebę obecności Fe3+ w procesie odzysku Cu, Zn oraz Ni. Przeprowadzone badania potwierdziły istotny wpływ różnych warunków na stężenie jonów żelazowych. Najbardziej zauważalny wpływ na dynamiczny wzrost stężenia Fe3+ po dwunastym dniu procesu miało napowietrzanie, stężenie Fe3+ osiągnęło największe stężenie pod koniec eksperymentu.

Słowa kluczowe

EN

bioleaching; electronic scrap; metals; Acidithiobacillus ferrooxidans; Acidithiobacillus thiooxidans

PL

bioługowanie; złom elektryczny; metale; Acidithiobacillus ferrooxidans; Acidithiobacillus thiooxidans

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 16, nr 2
• Strony: 7--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., wykr.

Twórcy

autor

Mrazikova A.

• Technical University in Kosice, Faculty of Metallurgy, Park Komenského 11, 042 00 Kosice, Slovak Republic

autor

Szucsova J.

• Department of Metals and Corrosion Engineering, University of Chemistry and Technology, Prague, Technická 5, 166 28 Prague 6, Czech Republic

autor

Oros L.

• Department of Metals and Corrosion Engineering, University of Chemistry and Technology, Prague, Technická 5, 166 28 Prague 6, Czech Republic

autor

Marcincakova R.

• Department of Metals and Corrosion Engineering, University of Chemistry and Technology, Prague, Technická 5, 166 28 Prague 6, Czech Republic

autor

Kadukova J.

• Department of Metals and Corrosion Engineering, University of Chemistry and Technology, Prague, Technická 5, 166 28 Prague 6, Czech Republic

autor

Velgosova O.

• Department of Metals and Corrosion Engineering, University of Chemistry and Technology, Prague, Technická 5, 166 28 Prague 6, Czech Republic

Bibliografia

• 1. KARWOWSKA, E., ANDRZEJEWSKA-MORYZUCH, D., ŁEBKOWSKA, M., TABERNACKA, et al. 2014. "Bioleaching of metals from printed circuit boards supported with surfactant-producing bacteria." Journal of Hazadrous Materials 264: 203–210.
• 2. ILYAS, S. et al. 2010. "Column bioleaching of metals from electronic scrap." Hydrometallurgy 101: 135–140.
• 3. SAIDAN, M. et al. 2012. "Leaching of Electronic Waste Using Biometabolished Acids." Chinese Journal of Chemical Engineering 20(3): 530–534.
• 4. WANG, J. et al. 2009. "Bioleaching of metals from printed wire boards by Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans and their mixture." Journal of Hazardous Material 172: 1100–1105.
• 5. WILLNER, A., FORNALCZYK, A. 2013. "Extraction of metals from electronic waste by bacterial leaching." Environment Protection Engineering 39(1): 197–208.
• 6. LUPTÁKOVÁ, A., UBALDINI, S., MAČINGOVÁ, E., FORNARI, P., GIULIANO, V. 2012. "Application of physical-chemical and biological-chemical methods for heavy metals removal from acid mine drainage." Process Biochemistry 47(11): 1633–1639.
• 7. LEE, J., PANDEY, B.D. 2011. "Bio-processing of solid wastes and secondary resources for metal extraction – A review." Waste management.
• 8. ILYAS, S. et al. 2013. "Bioleaching of metals from electronic scrap and its potential for commercial exploitation." Hydrometallurgy 131–132: 138–143.
• 9. KADUKOVA, J. et al. 2011. Návody na cvičenia zo Základov biotechnológií, Hutnícka fakulta, Technická univerzita v Košiciach. Košice: Technická univerzita v Košiciach.
• 10. DAUOD, J. and KARAMANEV, D. 2006. "Formation of jarosite during Fe2+ oxidation by Acidithiobacillus ferrooxidans." Minerals Engineering 19: 960–967.
• 11. VELGOSOVA, O. et al. 2014. "The role of Main Leaching Agents Responsible for Ni Bioleaching from spent Ni-Cd Batteries." Separation Science and Technology 49: 438–444.