Raport TESLA - PGM Recycling

RAPORT Z PRZEPROWADZONYCH PRAC ROZWOJOWYCH
w ramach realizacji zadania „Opracowanie i wdrożenie innowacyjnej technologii
pozyskiwania czystych stopów metali”
Planowane stworzenie kompleksowej, efektywnej i przyjaznej środowisku metody
umożliwiającej odzyskiwanie wielu różnych metali poprzez stworzenie innowacyjnej
technologii, wymagało przeprowadzenia wstępnych prac przygotowawczych. Przedmiotem
badań były odpady sprzętu elektronicznego (komputerowego), których ilość, z uwagi na
postępujący rozwój techniczny i technologiczny, stanowi ważny strumień odpadów i nowe
wyzwanie dla środowiska.
W ramach prac rozwojowych zaplanowano przeprowadzenie prac z zakresu wstępnego
przerobu materiałów odpadowych, polegających na oddzieleniu części metalicznych od
części niemetalicznych przy wykorzystaniu różnych technik separacji. Poza identyfikacją i
adaptacją odpowiedniej metody przerobu w zależności od utylizowanego materiału,
przedmiotowy etap prac miał wygenerować próbki do badań laboratoryjnych na potrzeby
tego projektu.
Zaplanowany sposób realizacji zadań z zakresu prac rozwojowych przebiegał w dwóch
etapach:
1. Zagęszczanie materiału.
2. Testowanie dostępnych technologii przerobu.
Zagęszczanie materiału
Zużyty sprzęt elektroniczny składa się głównie z metalu, tworzyw sztucznych, szkła i
ceramiki. Niektóre elementy można stosunkowo łatwo oddzielić mechanicznie, np.
plastikowe obudowy i stalowe elementy konstrukcyjne. Z uwagi jednak na coraz bardziej
złożony charakter urządzeń, każde z nich zawiera obwód drukowany z podzespołami
elektronicznymi. Płytki elektroniczne posiadają wszystkie elementy składowe ściśle ze sobą
zespolone, w celu zagwarantowania ich niezawodnego działania. Elementy te mogą być
1
połączone sposobami mechanicznymi (śruby, nity, itp.) oraz termicznymi (lutowanie,
spawanie, klejenie).
Złożona budowa złomu elektronicznego i różnorodność jego składników, nastręczają
pewne trudności przy jego obróbce.
W pierwszej kolejności materiał odpadowy został
posortowany w celu wyodrębnienia jednorodnych grup materiałowych. W procesie
sortowania drukowanych płytek elektronicznych, były od razu usuwane elementy o dużych
gabarytach (transformatory).
Przystępując do ręcznych metod zagęszczania materiału, zastosowano tradycyjne sposoby
polegające na usuwaniu śrub
i nitów przy użyciu wkrętarek i przecinaków, większe,
przynitowane elementy odbijano młotkami. Drobne podzespoły elektroniczne były usuwane
przy pomocy metody termicznej, bądź ścinane przy użyciu cążek lub przecinaków (scalaki).
Badaniom poddano następujące rodzaje płytek drukowanych:

płyta główna komputerowa

płytka telewizyjna

płytka serwerowa

płytki z tunerów, drukarek, innych urządzeń elektronicznych i elektrycznych
Usunięte z płytek, drobne elementy elektroniczne były segregowane ręcznie wg rodzaju i
wyodrębniono następujące grupy zgodnie z protokołami odbioru:
Nazwa
Ilość w kg
Układ scalony
160
Złącze pozłacane
140
Złącze posrebrzane
90
Tranzystor
58
Kondensator ceramiczny i miflex 55
Kondensator aluminiowy
400
Kabel
1200
Transformator
190
Baterie
110
Rezystor
95
Procesor
134
2
Testowanie dostępnych technologii przerobu.
Prace przeprowadzono na funkcjonującej w zakładach TESLA Recycling S.A. linii
technologicznej, do recyklingu elementów usuniętych ze zużytych urządzeń elektrycznych i
elektronicznych, wyprodukowanej przez UNTHA RECYCLINGTECHNIK GmbH, na której
mogą być przetwarzane elektroniczne płytki drukowane i drobne elementy pochodzące z
komputerów i innych urządzeń elektronicznych.
Parametry techniczne linii UNTHA:
o wielkość ziarna rozdrobnionego materiału: 25 mm, 10 mm, 3 mm
o przepustowość: 2-3 ton na godzinę
o temperatura otoczenia: min.: 5o C, max: 40o C
o max. względna wilgotność powietrza: 85%
Na linię technologiczną do recyklingu elementów usuniętych ze zużytych urządzeń
elektronicznych składają się następujące instalacje:
o młyny mielące (Shredder),
o seria podajników taśmowych,
o seria separatorów magnetycznych oraz prądowo-wirowych.
3
Schemat linii technologicznej do recyklingu płytek drukowanych i drobnych elementów
elektrycznych i elektronicznych zastosowanej do badań rozwojowych
Zbiornik załadowczy
elementów do recyklingu
Młyn do rozdrabniania
Shredder
Seperacja
pneumatyczna
frakcji pylistych
Separator magnetyczny
Fe
Separator prądowo-wirowy
Al./Cu
Zbiornik frakcji końcowej
plastik/metale kolorowe/
metale szlachetne
Płytki i inne elementy elektroniczne wykorzystywane do testowania dostępnych
technologii mechanicznego przerobu materiału, poddano trzem technikom separacji :
pneumatycznej, grawitacyjnej i elektromagnetycznej. Materiał został podzielony na kilka
partii. Każdą partię poddano pełnemu cyklowi przerobu, zmieniając parametry techniczne
dotyczące wielkości frakcji w przedziale 0 – 25 mm, 0 – 10 mm, 0 – 3 mm.
4
Zakres prac realizowany za pomocą linii UNTHA w jednym pełnym cyklu przerobu:
o
Rozdrabnianie
o
Odsysanie
pyłu
(technologia
pneumatycznego
gromadzenia
frakcji
pylistych
zawierających potencjalnie metale szlachetne)
o
Nadtaśmowa
separacja
magnetyczna
(technologia
oddzielania
metali
ferromagnetycznych Fe)
o
Separacja wirowo - prądowa (technologia separacji metali nieferromagnetycznych, gł.
Al i Cu)
Rozdrabnianie (mielenie) materiału odpadowego miało na celu uśrednienie próbek do
dalszych badań. W procesie tym otrzymano frakcje o wielkości 0 – 25 mm, 0 – 10 mm, 0 – 3
mm. Zaobserwowano, iż po każdym, 4-5 godzinnym cyklu, konieczne było ustawianie
szczeliny noży w celu poprawienia jakości mielenia. Proces rozdrabniania powtarzany był
kilkakrotnie, celem otrzymania jak najbardziej jednorodnego materiału.
W wyniku testowania technologii wykorzystujących separację zmielonych materiałów
uzyskano mieszaniny zgodnie z protokółem wykonania usługi z dnia 20.12.2012r.:
Nazwa
Ilość w tonach
Mieszanina cząstek ferromagnetycznych
2,2
Mieszanina cząstek nieferromagnetycznych 5,5
Granulat cynowy
0,3
Mieszanina cząstek tworzyw sztucznych,
91,0
ceramiki, szkła i skrawków metalicznych
Wnioski
Podstawowe problemy związane z recyklingiem i utylizacją płytek drukowanych
wynikają głównie z ich złożonej struktury i zróżnicowanego składu materiałowego. Dotyczą
one takich zagadnień jak:

trudności z określeniem dokładnej struktury materiałowej,

utrudnienie automatyzacji procesów demontażu i segregacji płytek drukowanych
spowodowane różnorodnością konstrukcji i brakiem standardów,
5
Demontaż
ręczny
poszczególnych
elementów
z
drukowanych
płytek
jest
energochłonny (odlutowywanie) i pracochłonny. Sama płytka drukowana zbudowana jest z
laminatów szklano-epoksydowych lub materiałów kompozytowych. Elementami składowymi
płytki elektronicznej są np.: tranzystory, rezystory, kondensatory, układy scalone, cewki,
styki, złącza i inne. Składają się one z różnych metali, w tym również z niewielkich ilości
metali szlachetnych.
Zawartość poszczególnych składników w płytce elektronicznej może być różna.
Najlepsze rezultaty separacji granulatu na separatorze elektrodynamicznym otrzymuje się,
kiedy cząstki metalowe posiadają zbliżoną wielkość i postać, co można uzyskać w procesie
przesiewania, przy zastosowaniu sit o zróżnicowanej wielkości oczek/szczelin.
W wyniku badań opracowano optymalną klasyfikację płytek drukowanych pod kątem
zawartości cennych metali kolorowych i szlachetnych:
Płytki klasy 1 – płyty główne komputerów,
Płytki klasy 2 – płytki drukowane z serwerów, drukarek, tonerów itp.,
Płytki klasy 3 – płytki drukowane z telewizorów.
Powyższa klasyfikacja powinna być podstawą do przeprowadzania segregacji wstępnej
masy towarowej płytek drukowanych kierowanych do recyklingu.
6
W wyniku badań opracowano optymalny schemat pobierania próbek ze strumienia frakcji
końcowej procesu recyklingu mechanicznego zawierającej metale kolorowe i szlachetne.
Zbiornik frakcji końcowej z procesu
recyklingu płytek drukowanych
Pobranie próbki 0 – 25 mm
/rozdzielacz obrotowy/
Młyn rozdrabiający
+ rynna wibracyjna
Pobranie próbki 0 – 10 mm
/rozdzielacz obrotowy/
Młyn tnący
Pobieranie próbki 0 – 3 mm
/rozdzielacz obrotowy/
Próbka końcowa
reprezentatywna
Wydzielenie i pobranie reprezentatywnej próbki dla frakcji końcowej procesu
recyklingu mechanicznego płytek drukowanych jest niezbędnym warunkiem dla uzyskania
wiarogodnego pomiaru zawartości metali kolorowych i szlachetnych i tym samym uzyskania
parametrów bazowych do dalszych procesów odzysku metali kolorowych i szlachetnych w
procesach termicznych i elektrogalwanicznych.
7