Referat 1 - Przemysłowy Instytut Elektroniki

Referat 1 - Przemysłowy Instytut Elektroniki

I Krajowa Konferencja Naukowo-Techniczna „EKOLOGIA W ELEKTRONICE”
Przemysłowy Instytut Elektroniki
Warszawa, 16-17.10.2000
RECYKLING ZŁOMOWAMYCH URZĄDZEŃ
ELEKTRONICZNYCH POWSZECHNEGO UŻYTKU.
Jerzy TYSZKIEWICZ
Instytut Gospodarki Odpadami Oddział w Warszawie
Al. Jerozolimskie 30, 00-024 Warszawa, tel. (22) 826 95 12
[email protected]
W artykule przedstawiono techniczne aspekty recyklingu złomowanych urządzeń
elektronicznych powszechnego użytku. Opisano sposoby przedłużania cyklu życia
urządzeń, a także techniki demontażu urządzeń przeznaczonych do złomowania.
Podano przykładowe komponenty materiałowe, zwrócono uwagę na substancje
szkodliwe występujące w złomie elektronicznym. Przedstawiono metody identyfikacji
i separacji komponentów materiałowych, a następnie metody recyklingu i uwarunkowania stosowania recyklatów. W konkluzji stwierdzono, że różnorodność problemów podczas recyklingu tego sprzętu wymaga współpracy użytkowników, firm
przetwarzających odpady oraz producentów sprzętu.
1. WPROWADZENIE
Urządzenia elektroniczne stały się nieodłącznym elementem rozwoju współczesnej
cywilizacji. Ułatwiają życie codzienne, są wykorzystywane w pracy, w domu, służą
rozrywce. Po pewnym czasie posiadane sprzęty stają się „zużyte moralnie”, a ich miejsce zajmują nowe. Wiele niesprawnych lub przestarzałych urządzeń jest wyrzucanych do
śmieci, a stamtąd na wysypiska. Wyeksploatowany bądź złomowany sprzęt elektroniczny stanowi niewielki procent w ogólnej masie odpadów ale ze względu na swą specyfikę
(zawiera metale ciężkie, chlorowcopochodne, tworzywa sztuczne), jest odpadem uciążliwym dla środowiska. Ze względu na zaawansowaną technologię, występowanie materiałów wieloskładnikowych jest odpadem trudnym do całkowitego recyklingu. Duża
zawartość stopów żelaza, metali kolorowych, możliwość odzyskania niektórych sprawnych elementów, konieczność ograniczenia negatywnego oddziaływania na środowisko
143
powodują, że recykling złomowanego (przestarzałego) sprzętu elektronicznego powinien
być prowadzony z zachowaniem następujących reguł:
- przedłużanie okresu użytkowania – „cyklu życia” ;
- demontaż podzespołów lub elementów przydatnych do serwisowania ;
- demontaż, segregacja jednorodnych komponentów materiałowych ;
- demontaż, defragmentacja a następnie identyfikacja i separacja wieloskładnikowych
komponentów materiałowych ;
- recykling materiałowy , surowcowy lub termiczny ;
- unieszkodliwianie i deponowanie na składowiskach pozostałości po recyklingu termicznym lub odpadów nie nadających się do wykorzystania.
2. PRZEDŁUŻANIE OKRESU UŻYTKOWANIA URZĄDZEŃ
ELEKTRONICZNYCH.
Przedłużenie okresu użytkowania przestarzałych urządzeń elektronicznych oddala
złomowanie i utylizację odpadów o kilka lat. Tam gdzie bezpieczeństwo oraz ekonomika
użytkowania pozwalają, a względy estetyczne nie mają pierwszorzędnego znaczenia,
dostępne są jeszcze części zamienne – należy wykorzystywać starsze typy urządzeń.
Specyficzna sytuacja ma miejsce w przypadku komputerów osobistych (PC). Sprzężenie
zwrotne występujące pomiędzy oprogramowaniem i sprzętem prowadzi do braku kompatybilności ze starszymi generacjami sprzętu komputerowego. Powoduje to okresowe
wymiany starszych typów komputerów na nowsze, sprzęt jest przekazywany szkołom,
sprzedawany na przetargach. Drogi przekazywania przestarzałych, sprawnych urządzeń
elektronicznych do wtórnego użytkowania pokazano na rysunku. Naprawa, regeneracja
starszych typów urządzeń elektronicznych w celu dalszej odsprzedaży bądź wykorzystania podzespołów do zmontowania nowego urządzenia nie jest w Polsce szeroko rozpowszechniona, i nie jest objęta patronatem producentów, chociaż w ubiegłym roku organizacje pozarządowe zainicjowały działalność „Banku Drugiej Ręki”. Działalność ta
polega na zbieraniu używanych komputerów, przygotowaniu ich do dalszego użytkowania i następnie przekazywaniu instytucjom i organizacjom społecznym [1]. W Japonii,
koncerny: Fuji , Sony patronują procesom „reprodukcji”[2]. Reprodukcja polega na tym,
że wiele małych chałupniczych warsztatów nastawionych jest na demontaż, segregowanie, czyszczenie, testowanie i montowanie urządzeń z odzyskanych elementów. Tą metodą objęto wtórny obrót wszystkimi produktami elektronicznymi i optycznymi tych
firm.
Zbliżoną koncepcyjnie do metody reprodukcji działalność, prowadzą na terenie Polski
duże firmy z branży elektronicznych urządzeń biurowych, oddające sprzęt w dzierżawę.
Przedstawiciele firm nadzorują pracę urządzeń, dokonują napraw serwisowych. Modułowa konstrukcja urządzeń umożliwia wymianę całych podzespołów, mogą one być
naprawiane, regenerowane i montowane w innych urządzeniach.
144
Sprzęt awaryjny, sprzęt używany w domkach letnisko-
Przestarzałe, sprawne urządzenia elektroniczne
Odsprzedaż lub
przekazanie kolejnym użyt –
kownikom
Przestarzałe ,niesprawne urzą –
dzenia elektroniczne
Przekazanie orga
Nizacjom charytatywnym
Odsprzedaż lub
przekazanie punktom
napraw,
serwisom
- ogłoszenia w
prasie,
- ogłoszenia w
radio,
- przetargi,
- komisy,
- kontakty osobiste
Reprodukcja
Regeneracja w
punktach serwisowych
Nadzorowana eksploatacja
dzierżawionych urządzeń
Rys. 1 Przedłużanie okresu użytkowania urządzeń elektronicznych.
3. DEMONTAŻ WYEKSPLOATOWANYCH URZĄDZEŃ
ELEKTRONICZNYCH
3.1
Demontaż ręczny.
Demontaż urządzeń jest wykonywany ręcznie, przy użyciu podstawowych narzędzi i
przyrządów. Poza elementami i podzespołami przydatnymi do bieżących napraw, demontowane są również metalowe fragmenty urządzeń. Większe fragmenty tnie się na
mniejsze kawałki i dostarcza do punktów skupu złomu. Nieprzydatne elementy urządzeń
elektronicznych znajdujące się w odpadach komunalnopodobnych w większości przypadków trafiają na składowiska. Symulacje możliwości wykorzystania sieci zakładów
naprawczych do demontażu niektórych grup sprzętu pokazują, że pomimo małej wydajności i zgrubnej selekcji komponentów, możliwe jest rozmontowanie szacowanych
rocznych ilości złomowanych urządzeń [3].
Podejmowane są próby zatrudnienia osób niepełnosprawnych – w ramach rehabilitacji,
do ręcznego demontażu urządzeń elektronicznych [4], w Australii, demontaż złomowanych urządzeń przeprowadza się w dwóch centrach rehabilitacyjnych. Pomieszczenie w
którym przeprowadza się demontaż wyposażone jest w windę i taśmę przenośnikową.
145
Przed demontażem sprzęt jest umieszczany w kabinach odsysających kurz. Kineskopy są
umieszczane na stanowiskach antyimplozyjnych. Urządzenia rozmontowywane są ręcznie na podzespoły: obudowy, kineskopy, wiązki przewodów, elementy metalowe, transformatory, płyty z obwodami drukowanymi, kasety z tonerami (odpady niebezpieczne).
Po rozmontowaniu podzespoły składowane są w oddzielnych pojemnikach, a następnie
sprzedawane. Rozmontowanie jednego odbiornika telewizyjnego zajmuje ok. 30÷40
minut.
3.2
Linie demontażu mechanicznego.
Demontaż mechaniczny stosowany jest przez przedsiębiorstwa specjalizujące się w
przemysłowym recyklingu urządzeń elektronicznych. Obsługujący linię demontażu
segregują, czyszczą (odkurzają) urządzenia, umieszczają na podajniku.
Pierwszy etap - wymontowanie głównych podzespołów przeprowadzany jest ręcznie
przy użyciu podstawowych narzędzi. Podzespoły o dużym stopniu złożoności są rozkładane na mniejsze elementy, a następnie kierowane do mechanicznej, suchej obróbki
realizowanej przez specjalistyczne urządzenia. Poprzez wielostopniowe procesy rozdrabniania, zrywania połączeń komponentów, przesiewanie (sortowanie powietrzne),
granulowanie, sortowanie według wielkości ziaren, sortowanie według rodzaju materiału
(metale, tworzywa sztuczne) i filtrację otrzymuje się surowce wtórne. Linie demontażu
mechanicznego mają budowę modułową, można je rozbudowywać o stanowiska wymagające specjalnych procedur bezpieczeństwa. Umożliwiają rozdzielenie metali połączonych z tworzywami sztucznymi, obróbkę kineskopów, obróbkę kabli, wiązek przewodów, obróbkę płytek drukowanych. Możliwość zestawiania dowolnych modułów urządzeń oraz rozbudowy istniejących modułów przez podłączenie dodatkowych modułów,
pozwalają na dopasowanie wielkości linii do wielkości pomieszczenia i do wymaganej
przepustowości demontażu. W prospektach firm [5], [6] podkreśla się również efektywność ekonomiczną linii demontażu mechanicznego osiąganą dzięki wysokiemu stopniowi segregacji, optymalizacji kosztów produkcji surowców wtórnych, zmniejszeniu ilości
odpadów nie nadających się do wykorzystania.
3.3
Linie demontażu automatycznego.
Przemysłowa utylizacja złomowanych urządzeń elektronicznych, wymaga wprowadzenia automatyzacji demontażu. Zwiększenie wydajności demontażu spowoduje również zwiększenie opłacalności recyklingu tych urządzeń. Zautomatyzowane stanowiska
demontażu, wyeliminują konieczność wykonywania ciężkich prac przez obsługę,
zmniejszą możliwość urazów, skaleczeń, zmnieszą możliwość kontaktu z uwalniającymi
się substancjami szkodliwymi. Skonstruowana w RFN prototypowa linia służy do automatycznego demontażu odbiorników telewizyjnych [8].Przeznaczone do demontażu
odbiorniki TV są segregowane według typów. Do każdego typu przypisuje się kod kreskowy pozwalający czytnikom optycznym na identyfikację, a następnie uruchomienie
właściwego programu demontażu. Etykiety z kodem kreskowym umieszcza się na tylnej
ściance lub na uchwycie mocującym telewizor. Ze względu na zróżnicowaną konstrukcję poszczególnych typów telewizorów, dla każdego typu należy opracować oddzielny
program demontażu, identyfikacji, sterowania robotami operacyjnymi oraz przygotować
właściwy zestaw narzędzi. Telewizory wstawia się do uchwytu mocującego kineskopem
do dołu. W uchwycie następuje automatyczne pozycjonowanie (centrowanie) i unieru146
chomienie. Zamocowane w uchwytach telewizory są przesuwane na transporter rolkowy. Schemat sterowania stanowiskiem demontażowym pokazano na rysunku (rys. 4).
Sortowanie według grup urządzeń i możliwości recyklingu
Telewizory
monitory
Drukarki
kopiarki
Komputery
Urządzenia
małogabarytowe
Demontaż, frakcjonowanie i oddzielanie materiałów szkodliwych
Odpady
Materiały
łączone
Rozdrabnianie i
Sortowanie
Materiały
specjalne
Materiały
jednorodne
Części
Selekcja
Metale
Połączenia metal-tworzywo sztuczne
Tworzywa sztuczne
Szkło
Przerób
Recykling surowcowy i materiałowy
Przetwarzanie w hutach
Regranulacja
Odzyskiwanie materiałów specjalnych
Rys.3 Schemat linii mechanicznego demontażu w firmie Rethmann [7]
147
Identyfikacja
sprzętu
Komputerowy system zarządzający
(PC)
Programowanie
operacji demontażu
Sterowanie stołem
roboczym
(podajnikami)
Program
demontażu
Bazy danych
Sterowanie robotem
manipulacyjnym
Pozycjoner
(chwytak)
Robot
Sensory
optyczne
(czytniki}
Sterowanie
odbiorem
materiałów
Sterowanie robotem
demontującym
Narzędzia
Robot
Rys. 4 Schemat sterowania stanowiskiem automatycznego demontażu [8].
Identyfikacja rodzaju odbiornika TV i przyporządkowanie właściwego programu
demontażu, odbywa się w trakcie przemieszczania na stanowisko robotów. Robot demontażowy w zaprogramowanej kolejności rozkłada urządzenie na podzespoły i elementy konstrukcyjne. Kolejność demontażu jest następująca:
- zdjęcie ściany tylnej,
- odłączenie mocowań płyty głównej i zasilacza,
- pozycjonowanie płyty głównej i zasilacza,
- odcięcie wiązek przewodów,
- oddzielenie płyty głównej, zasilacza, transformatora od reszty urządzenia,
- oddzielenie wyrzutni elektronów od ekranu kineskopu,
- wyjęcie zespołu cewek odchylających z kineskopu,
- oddzielenie ręcznej regulacji (potencjometrów) od obudowy,
- oddzielenie ekranu kineskopu.
Odłączone podzespoły są transportowane przenośnikiem taśmowym do urządzeń mechanicznej, suchej obróbki realizowanej przez specjalistyczne urządzenia. Poprzez wielostopniowe procesy rozdrabniania, zrywania połączeń komponentów, przesiewanie
(sortowanie powietrzne), granulowanie, sortowanie według wielkości ziaren, sortowanie
według rodzaju materiału (metale, tworzywa sztuczne) i filtrację otrzymuje się surowce
148
wtórne. System manipulacyjny jest podstawowym elementem funkcjonalnym automatycznego stanowiska demontażowego.
3.4 Demontaż lamp kineskopowych (oscyloskopowych).
Stanowisko demontażu automatycznego posiada zaprogramowaną operację rozmontowywania lamp kineskopowych. Podczas demontażu ręcznego tę operację wykonuje
obsługa. Brak właściwych kwalifikacji obsługi, lub niewłaściwie użyte narzędzia mogą
spowodować uszkodzenia mechaniczne. Ponieważ wewnątrz lampy kineskopowej panuje próżnia, a materiały wskutek starzenia nie posiadają pierwotnej wytrzymałości, pęknięcie, nieostrożne przenoszenie spowodują implozję. Wnętrze ekranu w starszych typach pokrywano związkami fosforu. Ten rodzaj luminoforu jest toksyczny dla ludzi. W
związku z tym regenerację lub demontaż kineskopu należy wykonywać na przygotowanym w tym celu stanowisku. Demontaż rozpoczyna się od odcięcia szyjki lampy kineskopowej. Następnie oddziela się wyrzutnię elektronów od ekranu i wyjmuje zespół
cewek odchylających. Elementy metalowe są rozmontowywane w kolejnych operacjach,
luminofor należy poddać procesowi neutralizacji zanim przystąpi się do kolejnych operacji (transport, regeneracja, kruszenie szkła).
3.5 Demontaż płyt obwodów drukowanych.
Elementy elektroniczne są mocowane do płyt obwodów drukowanych w systemie
„przez otwór” (THT), lub w systemie „umieszczanie na powierzchni” (SMT) [9]. W
obydwu przypadkach trwałe, przewodzące połączenia uzyskuje się za pomocą lutowania. Spoiwo lutownicze składa się z cyny (ok.62%), ołowiu (ok.37%) oraz topników. W
systemie SMT elementy mogą być umieszczane po obu stronach płytki, taką możliwość
stwarza również system mieszany SMT/THT. Płyty obwodów drukowanych mogą być
demontowane selektywnie – odłączane są elementy przydatne do dalszego wykorzystania (użyteczne) i elementy zawierające substancje niebezpieczne. Ta metoda sprowadza
się do realizowania czynności „wybierz – odłącz”. W metodzie „usuń i sortuj” realizowane jest odlutowanie i usunięcie wszystkich elementów z płyty. W tym celu stosuje się
specjalne „żelazka demontażowe” umożliwiające jednoczesne odlutowanie elementów.
Skonstruowano również urządzenia wykorzystujące do roztopienia spoiwa promieniowanie podczerwone, strumienie gorącego powietrza lub kąpiele w roztopionym spoiwie.
Elementy elektroniczne są usuwane z płyty poprzez zgarnięcie listwą lub szczotką, stosuje się również urządzenia wibracyjne – elementy oddzielają się na skutek uzyskanych
przyśpieszeń. Po rozdzieleniu , ochłodzeniu i sortowaniu, elementy poddane są testom
kontrolnym właściwym dla każdego rodzaju (oporniki, kondensatory, tranzystory, układy scalone, itp.). Wysokie koszty aparatury testującej dla podzespołów o dużym stopniu
komplikacji oraz utajnianie fabrycznych procedur kontrolnych powodują, że większość
firm dokonuje jedynie wizualnych oględzin stanu elementów przeznaczonych do dalszego użycia.
4. SKŁAD MATERIAŁOWY ZŁOMOWANYCH URZĄDZEŃ
ELEKTRONICZNYCH
Do wykonania urządzeń elektronicznych stosuje się ok. 80 rodzajów tworzyw
sztucznych. Występują metale, szkło, drewno, papier oraz różnorodne komponenty tych
materiałów. Ilości tych materiałów w poszczególnych rodzajach urządzeń są bardzo
zróżnicowane, dlatego oddzielnie dla każdej grupy (rodzaju) należy dokonywać oszaco149
wania ilości złomowanych urządzeń, a następnie ilości możliwych do odzyskania przy
użyciu dostępnych technologii - surowców wtórnych. Dla przykładu podano masy głównych podzespołów typowego odbiornika TV starszej konstrukcji [7]:
- kineskop – 21 kg (różne rodzaje szkła – ołowiowe, barowe, strontowe, metale, luminofor),
- chassis wraz z elektroniką – 3 kg,
- obudowa – 3,8 kg (tworzywa sztuczne drewno),
- ścianka tylna –1,9 kg (tworzywa sztuczne).
Materiały zawarte w podzespołach elektronicznych typowego odbiornika TV oraz materiały zawarte w 1 Mg wyposażonych płyt obwodów drukowanych przedstawiono w
tablicach [7].
Tablica 1. Materiały zawarte w podzespołach elektronicznych
typowego odbiornika TV.
Rodzaj materiału
Miedź, miedź związana
Ołów, ołów związany
Dimetyloformamid
Dimetyloacetamid
Żywica fenolowo-formaldehydowa
Cyna
Nikiel
Bizmut związany
Trójtlenek antymonu
Polichlorek winylu
Tetrabrombisfenol A
Arsen, chrom, kadm, beryl
Zawartość [g]
420
120,7
do 40
do 40
30
20
2,5
2,2
0,3
0,3
0,2
Śladowe ilości
Tablica 2 Zawartość materiałów w 1 Mg płyt obwodów drukowanych.
Rodzaj materiału
Półprzewodniki: gal, ind, tal, german, krzem, arsen,
antymon, selen, tellur
Około 40 rodzajów tworzyw sztucznych, głównie
żywice poliestrowe, epoksydowe, fenolowe
Miedź
Żelazo
Ołów
Nikiel
Srebro
Pallad
Złoto
Zawartość w 1 Mg
Brak danych ilościowych
ok. 300 kg
100 – 200 kg
50 – 100 kg
10 – 50 kg
10 – 30 kg
0,5 – 3 kg
0,04 – 0,3 kg
0,003 – 0,01 kg
Strukturę masową złomu komputerowego przedstawiono w tablicy [7]. Przyjęto średnią
masę jednostki centralnej i monitora – 15 kg.
150
Tablica 3. Typowy skład materiałowy zestawu komputerowego.
Rodzaj materiału
Złom żelazny
Części do ponownego wykorzystania
Aluminium
Metale nieżelazne w okablowaniu
Płyty drukowane z elementami
Kineskopy
Opakowania – papier, karton
Tworzywa sztuczne
Odpady specjalne
Zawartość [kg]
9,3
0,3
0,6
1,1
0,5
1,0
0,8
1,3
0,1
Podstawowe rodzaje tworzyw sztucznych stosowanych w urządzeniach elektrycznych i
elektronicznych oraz przykładowe elementy wykonane z tych tworzyw pokazano w
tablicy [7].
Tablica 4 Rodzaje tworzyw sztucznych w elementach i podzespołach urządzeniach
elektronicznych.
Detal , podzespół urządzenia
Izolacja przewodów elektrycznych
Elementy silniczków elektrycznych
Cewki transformatorów, obudowy
Wyłączniki, gniazda wtykowe
Obudowy, cewki przekaźników
Płytki obwodów drukowanych
Obudowy małogabarytowych urządzeń
Detale mechaniczne urządzeń
Rodzaje tworzyw sztucznych
PE, PVC, PA, PTFE, PE, PP
PBT, PA 66, PPS,
PA 66, EP, PP
PP-TV, PA, ABS
PA 66, PPS, PET, PBT, PC
EP, PF, PES, PEI, LCP
ABS, ABS/PC, PC, PP, SB
PBT, PA, PET, POM
5. SELEKCJA MATERIAŁÓW
5.1 Metody identyfikacji materiałów.
Brak oznaczeń identyfikujących materiały, szczególnie tworzywa sztuczne, brak dostępu do oryginalnej dokumentacji konstrukcyjnej (specyfikacji materiałowej) urządzeń,
powoduje konieczność przeprowadzania identyfikacji materiałów. Metale, drewno,
szkło, tekstylia można wstępnie zidentyfikować metodami organoleptycznymi, natomiast przemieszane tworzywa sztuczne wymagają zaawansowanych technik identyfikacji. Metody identyfikacji materiałów stosowane dla potrzeb recyklingu powinny wykorzystywać proste techniki badania, posiadać dużą szybkość detekcji i charakteryzować
się dużą niezawodnością. Cechy te posiadają niżej wymienione metody:
- optyczna; sensory i czytniki optyczne identyfikują materiały na podstawie nadruków, stempli, etykiet, kodów kreskowych,
- termooptyczna; tworzywa są nagrzewane promieniowaniem mikrofalowym, identyfikacja następuje na podstawie różnic stałych dielektrycznych tworzyw sztucznych,
- spektroskopia fluorescencji rentgenowskiej (RFA), cechowane źródło promieniowania rentgenowskiego pobudza atomy naświetlanego tworzywa do emisji promienio151
wania; detektor wzmacnia sygnały, rejestruje i analizuje widmo; tą metodą identyfikuje się odpady PVC,
- aktywacja neutronowa; źródło promieniowania o określonej długości fal pobudza
atomy naświetlanego tworzywa do emisji promieniowania, detektor wzmacnia, rejestruje promieniowanie i analizuje widmo,
- spektroskopia w bliskiej podczerwieni; tworzywa o różnej strukturze chemicznej są
identyfikowane na podstawie pasm absorpcyjnych charakterystycznych dla grup
tworzyw; szybkość analiz 8000 w ciągu sekundy; nieprzydatna dla tworzyw bardzo
zanieczyszczonych, powleczonych, napełnionych sadzą,
- spektroskopia masowa; tworzywa są nagrzewane, emitowane gazy są skierowane do
spektrometru masowego i poddane analizie składu chemicznego.
Opisane metody identyfikacji tworzyw sztucznych, stosowane są w urządzeniach rozdzielających zmieszane tworzywa. W większości urządzeń stosuje się kilka metod identyfikacji.
5.2
Metody rozdzielania materiałów.
Wieloskładnikowe, złożone elementy urządzeń elektronicznych są wstępnie rozdrabniane. Metale ferromagnetyczne są rozdzielane za pomocą separatorów magnetycznych.
Separatory pneumatyczne oddzielają papier. W kolejnym etapie następuje dalsze rozdrobnienie do wielkości 1-2 mm i płukanie. Podczas płukania usuwane są składniki
mineralne, składniki zdolne do flotacji, składniki rozpuszczalne. Stosowane są również
mokre technologie frakcjonowania odpadów. Do segregacji mieszaniny rozdrobnionych
odpadów tworzyw sztucznych wykorzystane są różnice własności fizykochemicznych.
Najbardziej rozpowszechnione są metody oparte na różnicy gęstości tworzyw: flotacja
statyczna, hydrocyklony, separacja pneumatyczna, wirowanie sortujące.
Flotacja statyczna polega na grawitacyjnym rozdzieleniu poliolefin od polichlorku
winylu, polistyrenu, poliamidu. Rozdzielenie następuje w wodzie zawierającej środki
powierzchniowo czynne.
Hydrocyklony – metoda rozdzielania w środowisku wodnym polegająca na wykorzystaniu różnic gęstości materiałów. Również w tej metodzie można oddzielić frakcję
poliolefinową od frakcji ciężkiej.
Separacja pneumatyczna polega na suchym rozdzieleniu zmielonych tworzyw. Działa na zasadzie różnicy gęstości i różnicy gabarytów cząstek tworzyw.
Metoda wirowania sortującego jest stosowana do jednoczesnego, selektywnego rozdzielania i odwadniania tworzyw.
Metody wykorzystujące różnice gęstości pozwalają na oddzielenie poliolefin (PE,PP)
od polimerów o większej gęstości. Oddzielenie polistyrenu (PS) od polichlorku winylu
(PVC) jest możliwe przy użyciu mediów o większej gęstości np. roztworów soli.
Metody elektrostatyczne rozdziału tworzyw polegają na wykorzystaniu różnic ładunku tryboelektrycznego polimerów. Tą metoda można rozdzielać tylko po dwa rodzaje
zmieszanych tworzyw np. PVC/PET, PET/PS. Metoda elektrostatyczna pozwala na
rozdzielanie wszystkich typów czystych, suchych, homogenicznych tworzyw termoplastycznych.
Metoda selektywnego rozpuszczania polega na sukcesywnym rozpuszczaniu przez
rozpuszczalnik (np. ksylen) kolejnych składników mieszaniny tworzyw. Frakcje rozpuszczonego tworzywa ogrzewa się pod ciśnieniem do temp. ok. 250°C i wprowadza do
komory próżniowej. Na skutek gwałtownego spadku ciśnienia rozpuszczalnik natych152
miast odparowuje, pozostaje czysty polimer. Rozpuszczalnik jest sprężany, schładzany i
zawracany do procesu. Po kolejnym ogrzaniu do wyższej temperatury, rozpuszcza kolejny polimer.
6. RECYKLING MATERIAŁÓW
Odpady jednorodne, rozdzielone według rodzajów tworzyw kwalifikują się do recyklingu materiałowego. Recykling materiałowy polega na odzyskaniu z odpadów pełnowartościowych frakcji polimerów o zdefiniowanych właściwościach, przydatnych do
dalszego przetwórstwa. Otrzymany regranulat może być użyty do wytwarzania nowych
wyrobów lub może być dodatkiem do tworzywa pierwotnego. Ponieważ urządzenia
elektroniczne są eksploatowane w ciągu lub nawet kilkunastu lat, tworzywowe elementy
konstrukcyjne są narażone na działanie podwyższonych temperatur, różne obciążenia
mechaniczne, działanie światła. Te czynniki powodują na ogół utratę pierwotnych własności mechanicznych. Dotyczy to przede wszystkim tworzyw termoplastycznych, ale
również duroplasty zmieniają swoje właściwości z upływem czasu. Dlatego też przed
ponownym wykorzystaniem recyklatów ze złomowanych urządzeń elektronicznych lub
elektrotechnicznych ich jakość powinna być dokładnie zbadana.
Recyklingowi materiałowemu poddane są również płyty obwodów drukowanych.
Metoda opracowana dla tłoczyw duroplastycznych (BMC) i duroplastycznych tłoczyw
arkuszowych (SMC) otrzymała nazwę recyklingu cząstkowego [7]. Matrycami płyt
obwodów drukowanych są żywice epoksydowe (duroplasty), laminat zawiera ok. 10
warstw tkaniny szklanej, jest pokryty folią miedzianą. Dla uzyskania pełnowartościowego recyklatu należy usunąć z powierzchni pozostałości spoiwa lutowniczego i folię miedzianą. Następnie laminat jest rozdrabniany w młynach młotkowych. Recyklat jest używany jako pełnowartościowy materiał wzmacniający.
Metody polegające na degradacji polimerów do frakcji o mniejszych masach cząsteczkowych, które mogą być użyte jako monomery lub surowce do wytworzenia innych
produktów chemicznych, nazywane są recyklingiem surowcowym. Na większą skalę
stosuje się procesy recyklingu surowcowego do odpadów PET. Są to procesy :hydrolizy,
metanolizy, otrzymywania plastyfikatora do polichlorku winylu, otrzymywania nienasyconych żywic poliestrowych, otrzymywania żywic lakierowych. Technologie recyklingu
surowcowego odpadów innych tworzyw sztucznych nie wyszły poza stadium prób laboratoryjnych.
Zmieszane odpady tworzyw sztucznych, nie dające się rozdzielić składniki, nie mogą
być przetworzone według żadnej z wyżej wymienionych metod recyklingu. Obecnie
jedyną alternatywą dla utylizacji zmieszanych, zanieczyszczonych, z dodatkami różnorodnych wypełniaczy tworzyw jest recykling termiczny. Recykling termiczny odpadów
tworzyw sztucznych, polega na destruktywnej konwersji polimerów zawartych w tych
tworzywach do związków małocząsteczkowych i ich użyciu jako surowców chemicznych lub paliw [7]. Stosowane są następujące metody recyklingu termicznego: piroliza,
hydrokraking, zgazowanie (półspalanie), spalanie.
Piroliza jest procesem termicznej degradacji tworzyw sztucznych (związków wielkocząsteczkowych), przebiega bez dodatku innych surowców chemicznych. W wyniku
otrzymuje się produkty gazowe i ciekłe oraz koks.
Hydrokraking (uwodorniające upłynnienie) jest hydrogenolizą makrocząsteczek tworzyw w warunkach podwyższonej temperatury z równoczesnym uwodornieniem powstających produktów. W wyniku otrzymuje się m.in. gaz opałowy, olej, sole.
153
Zgazowanie jest częściowym utlenieniem odpadów tworzyw sztucznych. Produktem
jest gazowa mieszanina tlenku węgla i wodoru otrzymana pod wpływem działania mieszaniny tlenu i pary wodnej.
Spalanie polega na całkowitym utlenieniu odpadów tworzyw sztucznych. Produktami
są dwutlenek węgla i woda. W wyniku spalania odzyskuje się energię cieplną. Wartość
opałowa odpadów tworzyw sztucznych wynosi ok. 35 MJ/kg.
Zmieszane odpady tworzyw sztucznych można wspólnie z węglem poddać procesowi koksowania. Zarówno otrzymany koks, jak również same odpady tworzyw sztucznych można zastosować do redukcji rudy żelaza w procesie wielkopiecowym. Odpady
muszą być wcześniej poddane degradacji poprzez upłynnienie na wytłaczarkach i muszą
być odchlorowodorowane. Po takim uzdatnieniu są w strumieniu gorącego powietrza
wtryskiwane do dolnej części pieca – stanowią pełnowartościowy substytut oleju opałowego lub pyłu węglowego.
7. PODSUMOWANIE
Recykling złomowanych urządzeń elektronicznych i elektrotechnicznych jest przedsięwzięciem skomplikowanym technicznie, pracochłonnym, energochłonnym i nieopłacalnym w aktualnych warunkach działania przedsiębiorstw. Zyski ze sprzedaży surowców wtórnych nie pokrywają kosztów demontażu. Aby usprawnić proces recyklingu,
zautomatyzować większość czynności demontażu i sortowania, należy całkowicie zmienić organizację procesu produkcji. Działania proekologiczne muszą być podejmowane
już na etapie projektowania. Prawidłowo wykonany projekt usprawnia czynności recyklingu aż o 70 – 80%, odpowiednio zmniejszając koszty tego procesu. Wszystkie materiały użyte w produkcji powinny być odpowiednio ocechowane – dotyczy to zwłaszcza
części z tworzyw sztucznych [10]. Recykling sprzętu elektronicznego powszechnego
użytku wymaga wprowadzenia rozwiązań ustawowych które zagwarantują współpracę
przedsiębiorstw unieszkodliwiających odpady, producentów, z „wytwórcami odpadów”użytkownikami. Kraje Unii Europejskiej zamierzają wprowadzić dyrektywę która będzie
zobowiązywała producentów do odbioru urządzeń przeznaczonych do złomowania oraz
ich recyklingu. Substancje szkodliwe, materiały toksyczne powinny być zastępowane
innymi bardziej przyjaznymi środowisku.
LITERATURA
1. http://www.bdr.ngo.pl
2. Kolera H. „Społeczeństwo recyklingu” Aura 12/1998.
3. Tyszkiewicz J. „Określenie zasobów poszczególnych rodzajów odpadów znajdujących się w wyeksploatowanym, zmechanizowanym sprzęcie gospodarstwa domowego oraz ocena możliwości ich utylizacji”. Materiały IGO O/W-wa 1998 r.
4. (Js) „Recykling złomu elektronicznego w Australii” Przegląd Komunalny
3(90)/1999.
5. Prospekty informacyjne firmy HUT Technika Środowiska Sp. z o. o.
6. Prospekty informacyjne firmy Kaatsch Schrott- und Matallhandel.
7. Praca zbiorowa pod red. A.K. Błędzkiego „Recykling materiałów polimerowych”
WNT Warszawa 1997 r.
8. Hucht A. „Od prototypu do produktu rynkowego – wyższy etap realizacji wdrożenia
zautomatyzowanych stanowisk do demontazu urządzeń elektronicznych.” II Polsko Niemiecka konferencja logistyczna. Materiały konferencyjne Poznań 1997 r.
154
9.
Volk E. „Technical Aspects of Electronics Recycling”. University of Edinburg (praca magisterska opublikowana w Internecie).
10. Sobolewski J. „Zielony przemysł komputerowy” Computerworld Nr 27 1.07.1996.
RECYCLING OF SCRAPPED ELECTRONIC DAILY USE
DEVICES.
In that article are described technical aspects of recycling scrapped electronic appliances daily use. Here are described the methods that gives raise to prolong devices life,
and also technical circumstances of disassembling expendable devices that are. In the
article are also described exemplary material components of typical devices. We can also
read about some of harmful substances, appearing in electronic scrap, dangerous for
people who have contact with them. These substances are poisoning area when they are
dispose. In text are marked variety of construction elements material: construction, technological performance of sub-assembly and electronic parts, constrain using equally
comperated identification methods and then separation of material components. Article
says about recycling methods and conditions of using materials. In conclusion is found
that variety of problems, that appear while daily use recycling electronic equipment
needs initiation of legal solutions that assure co-operation between, users, recycling
enterprises and producers.
155