استخراج نقره و پالادیوم از خازن های نصب سطحی

یکی از قطعات الکترونیکی پراستفاده در بردهای الکترونیکی، خازن نصب سطحی (Multi-Layer Ceramic Capacitor) با نام مخفف MLCC است. این خازن ها که عموما به رنگ قهوه ای هستند، اندازه‌ای کوچک دارند، با فناوری smd یا smt  یا همان فناوری نصب سطحی روی بردها نصب می شوند (به طور سنتی اجزاء دارای دو پایه بودند که از این طریق به هر دو پایانه برد متصل می شدند. فن آوری نصب سطحی پایه‌ها را از بین می برد و آنها را با کنتاکت هایی جایگزین می کند که می تواند مستقیماً روی برد نصب شوند و لحیم کاری را بسیار آسان کند) و در بسیاری از بردهای الکترونیکی اعم از بردهای کامپیوتری، مخابراتی و … یافت می شوند و چون حاوی مقدار مناسبی نقره و پالادیوم هستند، برای استخراج و بازیافت نقره و پالادیوم مورد توجه قرار می گیرند. 

ساختار و اجزای تشکیل دهنده خازن های نصب سطحی

خازن های نصب سطحی از یک بلوک مستطیل شکل از دی الکتریک سرامیکی تشکیل شده است که در آن تعدادی الکترود به هم پیوسته قرار دارد. این خازنها دارای ساختاری لایه لایه هستند، به این صورت که چند لایه فلزی الکترود به روی هم ساندویچ شده و توسط یک لایه نازک سرامیکی از هم جدا شده اند. لایه سرامیکی عایق که الکترود ها را از هم جدا می کند و بدنه بیرونی خازن را تشکیل می دهد معمولا از جنس باریم تیتانات است و الکترودهای فلزی داخل خازن نیز از نیکل، مس و پالادیوم و یا آلیاژی از نقره و پالادیوم ساخته شده اند. معمولا الکترودهای داخلی یا توسط آلیاژ نقره پالادیوم (AgPd) به نسبت 65 به 35 یا نقره اندود شده با نیکل و در نهایت با لایه ای از قلع آبکاری شده (NiSn) به دو پایانه متصل می شوند.

از خازن های نصب سطحی چقدر پالادیوم و نقره استخراج می شود؟

میزان فلزات گرانبهای داخل خازن های نصب سطحی به موارد مختلفی همچون کشور سازنده، سال ساخت و این که خازن ها از چه بردهایی جداسازی شده اند بستگی دارد؛ از این رو نمی توان گفت که این خازن ها دارای چقدر پالادیوم، نقره و سایر فلزات گرانبها هستند. در گذشته در فرآیند ساخت خازن های نصب سطحی مقدار زیادی پالادیوم و نقره به کار می رفت به طوری که خازن های نصب سطحی قدیمی در بین قطعات الکترونیکی، بهترین گزینه برای بازیافت پالادیوم و نقره به شمار می روند.
اما در سال های اخیر میزان نقره و پالادیوم موجود در خازن های نصب سطحی کاهش یافته است؛ با این حال هنوز هم می توان از این خازن‌ها، پالادیوم و نقره بازیافت کرد. حتی گاهی اوقات طلا و پلاتین هم از آنها بازیافت شده است. بنابراین توصیه می شود که در هنگام بازیافت پالادیوم و نقره از خازن های نصب سطحی، حتما محلول را جهت وجود طلا یا پلاتین، با کلرید قلع تست کنید. معمولا بین صفر تا چهار درصد وزنی خازن های نصب سطحی، پالادیوم و حدود یک تا ده درصد وزنی آنها، نقره می باشد و حتی ممکن است بعضی از آنها حاوی طلا یا پلاتین نیز باشند.

جداسازی خازن ها از بردهای الکترونیک

روش جداسازی خازن ها از بردهای الکترونیکی، با توجه به شرایط مانند حجم ضایعات و نوع ضایعت انتخاب می شود. از روش های رایج جداسازی قطعات الکترونیک از بردها می توان به روش های استفاده از سشوار صنعتی، حمام ماسه و استفاده از دریل نام برد. خازن ها بعد از جداسازی باید سورت و دسته بندی شده و برای بازیافت آماده شوند. 

جداسازی خازن های پالادیوم دار با استفاده آهنربا

بعضی از افراد با استفاده از یک آهنربا سعی می کنند خازن های پالادیوم دار را از خازن های نیکل دار جداسازی کنند. به این صورت که چون نیکل جذب آهنربا می شود خازن هایی که به آهنربا می چسبند را خازن های بدون پالادیوم شناخته و آنها را از بقیه خازن جداسازی می کنند. البته جداسازی خازن ها با آهن ربا روش چندان مناسبی برای تشخیص خازن های دارای پالادیوم نیست؛ چراکه بعضی از خازن های پالادیوم دار و خازن های قدیمی مقدار بسیار کمی نیکل در قسمت کانکتور خازن دارند که توسط یک آهن ربای قوی جذب می شوند. بنابراین با جداسازی خازن ها به وسیله آهن ربا شما مقداری از خازن های پالادیوم و نقره دار را نیز دور ریخته اید. ولی به هر حال خیلی از افراد از این روش استفاده می کنند و فقط خازن هایی که جذب آهنربا نمی شوند را بازیافت می نمایند.

روش های استخراج نقره و پالادیوم از خازن های نصب سطحی

بازیافت پالادیوم و نقره از خازن های نصب سطحی به دو روش شیمیایی و قالکاری انجام می شود که روش قالکاری دارای بازدهی بیشتری است. روش شیمیایی نیز خود به دو روش انجام می گیرد. در یک روش خازن های نصب سطحی، تیزاب کاری می شوند تا پالادیوم در تیزاب سلطانی حل شود و نقره به صورت کلرید نقره در تیزاب ته نشین گردد و در روش دیگر سپس خازن ها با اسید نیتریک اسیدکاری می شوند و نقره و پالادیوم خازن ها بازیابی می گردد.

قالکاری خازن ها

در این روش که روشی صنعتی است و بیشترین بازدهی را دارد، ابتدا خازن ها با فلاکس، به نسبت یک به یک مخلوط می شوند. در واقع به ازای هر یک کیلو خازن یک کیلو فلاکس به آنها اضافه می شود. سپس مخلوط خازن ها و فلاکس در بالمیل ریخته شده و آسیاب می شوند تا خازن ها خرد شده و یک پودر یک دست تولید شود. بعد از آن، این پودر در یک بوته غیر گرافیتی مثل بوته سلیلکون کاربید ( فلاکس به بوته های گرافیتی آسیب می رساند. ) ریخته شده و ذوب می شود.

فلاکس، لایه ی سرامیکی خازن ها را از بین برده و فلزات داخل خازن ها را ذوب می کند. در پایان مذاب حاصل، در یک ریژه مخروطی شکل ریخته می شود تا قسمت فلزی مذاب در زیر ریژه جمع شود. سپس فلز سرد شده از سرباره جداسازی شده و جهت استخراج نقره و پالادیوم اسید کاری می شود.

نکته: فلاکس می تواند طبق فرمول زیر ساخته شود.
دو پیمانه بوراکس – یک پیمانه سدیم کربنات – یک چهارم پیمانه کریولیت یا فلئوریت

روش شیمیایی (اسیدکاری)

روش شیمیایی خود به دو طریق انجام می شود که یک طریقه آن حل کردن پالادیوم بدون حل کردن نقره با تولید کلرید نقره می باشد که محلول شامل پالادیوم خواهد بود و کلرید نقره در پسماند باقی می ماند.در این روش خازن ها در تیزاب سلطانی حل می شوند تا پالادیوم در تیزاب حل شود و نقره به شکل کلرید نقره در تیزاب باقی بماند. سپس پالادیوم به روش های رایج رسوب داده می شود و کلرید نقره نیز به روش های مختلفی به نقره فلزی تبدیل می گردد.