Projekta numurs: 1.1.1.1/20/A/139

Tips: 1.1.1.1. Praktiskas ievirzes pētījumu 4. kārta. 

Projekta ilgums: 2021. – 2023.

Projekta vadītājs: Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūts, Dr. Phys. Vladimirs Pankratovs

Sadarbības partneri:

  • Rīgas Tehniskā Universitāte, Riga Technical University (RTU)
  • SIA ZTF AERKOM,

Projekta atbildīgais:

  • RTU  Dr. Chem. Vera Serga
  • SIA ZTF AERKOM, Ms. Sci. Ervīns Blumbergs

Kopējais finansējums: 540 540,00 EUR

LU CFI finansējums: 216 216,00 EUR

Projekta kopsavilkums:

Piemērotas elektroķīmiskās pārstrādes tehnoloģijas izstrāde elektroniskajiem lūžņiem (e-lūžņiem) no iespiedshēmas platēm (PCB, printed circuit board) ar rūpnieciskās frekvences maiņstrāvu (AC, alternating current) visu metālisko komponentu pilnīgākai ekstrakcijai šķīdumā un tās izdevīguma novērtēšana.

Projektu līdzfinansē REACT-EU finansējums pandēmijas krīzes seku mazināšanai.

LU CFI uzdevumi:

Projekta īstenošanu veiks risinot virkni uzdevumus: i) Izejvielu ietekmes uz metālu ekstrakcijas procesa efektivitāti izpēte; ii) Metālu ekstrakcijai nepieciešamā elektrolīta optimālā sastāva un komponentu attiecību un elektrolīta temperatūras; iii) Procesa optimālo apstākļu noteikšana, mainot tādus parametrus kā strāvas blīvums, spriegums, procesa ilgums utt.; iv) Procesa atkārtošana ar parametriem, kas nodrošina dārgmetālu ekstrakciju ar rūpnieciski nozīmīgiem ātrumiem un kopējo iznākumu, lai pētītu eksperimentu atkārtojamību.

 

Jaunumi par projektu

Pārskata periods: 01.09.2022. - 30.11.2022

01.12.2022

Tika turpināta darbība par izpēti izejmateriāla (PCB) dispersitātes un “nemetāliskās” (elektrību nevadošās) daļas satura ietekmi. Kā objekti izmantotas trīs pulverveida frakcijas ar daļiņu izmēru <0.09 mm, 0.09 – 0.18 mm un 0.18 – 0.35 mm ar “nemetāliskās” daļas saturu no 5 sv.% līdz 50 sv.%. Pētīta elektroniskajā skrapā ( daļiņu izmērs <0,09 mm) esošo cēlmetālu (Au, Pd), krāsaino metālu (Al, Cu, Pb, Sn, Ni, Ti, Co), kā arī Fe, Cr un Mn pārejas sālsskābi saturošā elektrolīta šķīdumā (CHCl= 6M) kinētika pie maiņstrāvas blīvuma i = 0,88 A/cm2. Metālu elektroķīmiskās izskalošanas no elektroniskā skrapa apstākļos pētīta brīvā hlora koncentrācijas izmaiņa elektrolīta šķīdumā.

Pētīta sālsskābes koncentrācijas (intervālā no 2 līdz 8 moli/L) elektrolīta šķīdumā  ietekme uz cēlmetālu un krāsaino metālu elektroķīmiskās izskalošanas efektivitāti no skrapa, kurš satur ⁓ 5 sv.% elektrību nevadošās frakcijas.

Pētīta strāvas blīvuma (no 0,6 A/cm2 līdz 0.9 A/cm2) ietekme uz cēlmetālu un krāsaino metālu izskalošanas pakāpi no izejmateriālu frakcijas (d< 90 µm) elektrolītā šķīdumā (CHCl= 6M). Pētīta maiņstrāvas blīvuma ietekme uz cēlmetālu un krāsaino metālu izskalošanas efektivitāti no izejmateriāla masas (vienu reizi sasmalcinātas dezintegratorā, d <90 μm, elektrību nevadošā daļa ⁓30%), kas izmantota kā dispersā fāze elektrolīta šķīdumā (CHCl=8 M),  termostatēšanas apstākļos pie 80 °С.

Uz iegūto rezultātu pamata vēl  viens rakst tika nopublicēts:

V. Serga, A. Zarkov, E. Blumbergs, A. Shishkin, J. Baronins, E. Elsts, V. Pankratov, Leaching of gold and copper from printed circuit boards under the alternating current action in hydrochloric acid electrolytes, Metals, 12(11) (2022) 1953


Pārskata periods: 01.06.2022. - 31.08.2022

01.09.2022

Uz iegūto rezultātu pamata divi raksti tika publicēti zinātniskajos žurnālos:

  1. P. Talebi, A.A. Kistanov, E. Rani, H. Singh, V. Pankratov, V. Pankratova, G. King, M. Huttula, W. Cao, Unveiling the role of carbonate in nickel-based plasmonic core@shell hybrid nanostructure for photocatalytic water splitting, Applied Energy 322 (2022) 119461
  2. E. Blumbergs, V. Serga, A. Shishkin, D. Goljandin, A. Shishko, V. Zemcenkovs, K. Markus, J. Baronins, V. Pankratov, Selective Disintegration–Milling to Obtain Metal-Rich Particle Fractions from E-Waste, Metals 12 (2022) 1468
 

Rezultāti arī tika prezentēti un apspriesti gadskārtējā Functional Materials and Nanotechnologies and Nanotechnology and Innovation in the Baltic Sea Region (FM&NT – NIBS 2022), kas notika Rīgā, Latvijā, 03.07.-06.07.2022:

  1. V. Serga, M. Kuzmins, A. Zarkov, E. Elsts, V.  Pankratov, Leaching of valuable metals from scrap printed circuit boards under the action of alternating current, (poster presentation) FM&NT – NIBS 2022, Book of Abstracts p. 244
  2. E. Blumbergs, A. Shishkin, Application of the disintegration grinding method to increase the efficiency of the processing of used printed circuit boards, (poster presentation) FM&NT – NIBS 2022, Book of Abstracts p. 248
 

Latvijas patenta iesniegums tika veiksmīgi sagatavots un iesniegts:

V. Pankratov, E. Blumbergs, V. Serga, A. Zarkov, M. Kuzmins, PAŅĒMIENS METĀLU ELEKTROĶĪMISKAI IZSKALOŠANAI NO ELEKTRONISKAJIEM ATKRITUMIEM MAIŅSTRĀVAS IETEKMĒ SĀLSSKĀBOS ELEKTROLĪTU ŠĶĪDUMOS, Akcepta numurs: LVP2022000056


Pārskata periods: 01.03.2022. - 31.05.2022

01.06.2022

Pamatojoties uz iegūtajiem rezultātiem, tika vākti materiāli publikācijām un dalībai konferencēs. Viena publikācija tika iesniegta augstas kvalitātes žurnālam Applied Energy. Saņemta atbilde no recenzentiem, norādot uz nepieciešamību uzlabot publikāciju. Ir sagatavota un prezentēta jauna izdevuma versija. Turklāt konferences tēzes tika iesniegtas FMNT konferencei, un konferences tēzes tika veiksmīgi pieņemtas dalībai konferencē stendu prezentāciju veidā. Sagatavots Latvijas patenta pieteikums. Patenta pieteikumu ir apstiprinājis CFI Inovāciju departaments. Patenta pieteikums ir nosūtīts FORAL birojam turpmākai apstiprināšanai.


Pārskata periods: 01.12.2021. - 28.10.2022

01.03.2022

Pārskatāmajā periodā tika pētīti e-lūžņi, kuri sastāv pārsvarā no drukātām platēm no kuriem tika sagatavoti šķidrie paraugi pēc modeļeksperimentu procesiem, lai veiktu  metālu kvantitatīvu noteikšanu. Tika turpinātā darbība par rentgenogrāfisko fāžu (XRD) un rentgenfluorescences (XRF) analīzi, kā arī tika veikta sausā atlikuma raksturošana ar XPS metodi. Papildināti, tika veikti fotoluminiscences mērījumi nemetāliskas nanodaliņas gan šķidrumos gan cietas atlikumos.


Pārskata periods: 01.09.2021. - 30.11.2021

01.12.2021

Izgatavota eksperimentāla elektroķīmiskā šūna ar diviem noņemamiem grafīta elektrodiem un elektrolīta tilpumu 350 ml. Izvēlēts materiāls un izgatavoti konteineri pētāmā parauga ievietošanai. Veikti šūnas pārbaudes eksperimenti, kā izejvielu izmantojot sasmalcinātu vara foliju. Veikta modeļeksperimentu sērija, lai izpētītu izejmateriāla (PCB) dispersitātes un “nemetāliskās” (elektrību nevadošās) daļas satura ietekmi. Kā objekti izmantotas trīs pulverveida frakcijas ar daļiņu izmēru <0.09 mm, 0.09 – 0.18 mm un 0.18 – 0.35 mm ar “nemetāliskās” daļas saturu no ⁓5 sv.% līdz ⁓50 sv.%. Sagatavoti šķidrie paraugi pēc modeļeksperimentu procesiem, lai veiktu  metālu kvantitatīvu noteikšanu elektrolīta šķīdumā ar induktīvi saistītās plazmas optiskās emisijas spektrometrijas (ICP-OES) metodi. Sagatavoti cietā atlikuma paraugi gan pēc izejmateriāla paraugu atvēršanas, gan pēc modeļeksperimentu procesiem, lai veiktu rentgenogrāfisko fāžu (XRD) un rentgenfluorescences (XRF) analīzi, kā arī tika veikta sausā atlikuma raksturošana ar XPS metodi.


Pārskata periods: 01.06.2021. - 31.08.2021

01.09.2021

Zinātniskās literatūras pārskats par XPS, XRD, mikroskopijas un Ramana spektroskopijas metodēm drag un retzemju metālu un metālu oksīdu raksturojumiem. Eksperimentāla laboratorijas elektrolītiskas šūnas (V=500 ml) konstruēšana un  testēšana modeļeksperimentos. Paraugu sagatavošana no izejvielu XPS, XRD, Ramana spektroskopijas mērījumiem.