Технологии за рециклиране на електрическо и електронно оборудване

06.07.2017, Брой 4/2017 / Технически статии / Отпадъци

  • Технологии за рециклиране на електрическо и електронно оборудване
  • Технологии за рециклиране на електрическо и електронно оборудване
  • Технологии за рециклиране на електрическо и електронно оборудване

Технически статии

 

Eлектрическото и електронно оборудване е неизменна част от ежедневието ни, като бързото технологично развитите в сектора води до постоянен поток от нови решения и скъсяване на експлоатационния живот на продуктите.

В световен мащаб годишното количество излязло от употреба електрическо и електронно оборудване (ИУЕЕО) на човек варира от 7 до 20 кг/човек/год. Тази голяма разлика се дължи на различаващите се дефиниции за този вид отпадъци – в САЩ към него се причислява само информационно и телекомуникационно оборудване, докато в Европа понятието обхваща и големи домакински уреди, охлаждащи и замразяващи съоръжения и медицински устройства.

ИУЕЕО съдържа ценни и редки метали, включително злато, сребро, паладий и платина, както и потенциално опасни вещества като олово, живак, кадмий и берилий. Следователно, отговорното управление на отпадъчното електрическо и електронно оборудване включва на първо място повторна употреба на все още функциониращите устройства, поправка на повредените, извличане на електронните компоненти, рециклиране и обезвреждане.

Първите две опции са най-желани, тъй като водят до удължаване живота на продуктите и повишаване на ресурсната ефективност. Рециклирането на ИУЕЕО дава възможност за възстановяване на благородни и други метали, което намалява въздействието върху околната среда, свързано с производството на устройствата, и позволява да се гарантира, че опасните и токсични вещества се обезвреждат по подходящ начин.


› Реклама
› Реклама



Движещи сили
Факторите, обуславящи необходимостта от рециклиране на ИУЕЕО, са икономически, екологични и здравни.

Електронните устройства съдържат над 60 различни елемента, много от които са ценни. Производителите от сектора са основен консуматор на благородни и специални метали като никел и никелови сплави, кобалтови сплави, титан и титаниеви сплави. Затова от ключово значение за индустрията е да се установи цикличен поток с цел да бъдат възстановени тези ценни метали и елементи. С изчерпването и поскъпването на суровините, инвестициите в технологии за рециклиране на ИУЕЕО стават все по-мащабни.

В допълнение към възстановяването на ценни метали, рециклирането на ИУЕЕО редуцира и въздействието върху околната среда при първичното производство на тези продукти. То обикновено е свързано с енергоемки етапи като добив и топене на благородни и специални метали, които оказват значителен ефект върху емисиите на въглероден диоксид.

Отпадъците от електрическо и електронно оборудване представляват съществен екологичен и здравен риск, ако не се управляват правилно. Въпреки че като тегло ИУЕЕО представлява едва 2% от депонираните отпадъци, в него се съдържат 70% от опасните компоненти – олово в електроннолъчевите тръби и спойките, живак в превключвателите, полибромирани забавители на горенето в платките, пластмасовите корпуси и кабелите, както и селен, кадмий, хром, кобалт и др.

Установено е, че 50 до 80% от събраните в развитите страни електрически и електронни отпадъци се изнасят към Китай, Индия и Пакистан, поради ниската цена на труда и по-снизходителното екологично законодателство. Тези държави обаче често не разполагат с необходимата инфраструктура за безопасна обработка и обезвреждане на материалите.

Въпреки че в Китай например има лицензирани оператори на инсталации за рециклиране на ИУЕЕО, пазарът се доминира от по-малки компании, които не притежават необходимото оборудване. Често срещани практики в тези страни са ръчното разглобяване и сепариране на опасните компоненти и откритото изгаряне, при което се генерират съществени количества диоксини и фурани поради липсата на система за емисионен контрол.


› Реклама


Събиране
За осигуряване на устойчивото развитие на икономиката и повишаване потреблението на уреди без да се нарушават екологичния и суровинния баланс е необходимо създаването на системи за разделно събиране и внедряването на технологии за ефективно използване на материалите, съдържащи се в излязлото от употреба електрическо и електронно оборудване.

Вредното въздействие на ИУЕЕО може да бъде ограничено само чрез съгласувани действия на правителството, производителите, предприятията, ангажирани с разделното събиране, и потребителите.

Трите основни схеми за събиране на ИУЕЕО включват общински обекти за събиране, изкупуване от търговците на дребно или изкупуване на оборудването от производителите.

В първия случай потребители и/или предприятия могат да предават отпадъците от ИУЕЕО за събиране от общината. На площадката за събиране се предоставят контейнери и/или палети за сортиране в зависимост от логистичната организация за транспортиране и рециклиране. Този механизъм за събиране обикновено е безплатен за домакинствата, докато за търговските дружества се налагат такси.

При втория вариант потребителите могат да занесат обратно ИУЕЕО до магазините за продажба на уреди на дребно. Продуктът може да се предаде обратно с или без да се закупи нов. При следващия механизъм, който обикновено се прилага за по-голямо оборудване, отпадъците се връщат обратно директно на производителите или в обособени за целта центрове. След това се събраното ИУЕЕО се подава в следващите звена за третиране.


 

Сортиране и механично третиране
Сортирането, разглобяването и предварителното третиране обикновено се осъществяват на регионално или национално ниво. Този етап има за цел да се сепарират материалните потоци предимно от метал, стъкло и пластмаса, които впоследствие ще бъдат рециклирани. Оптималната степен на предварително третиране се определя от изискванията за качество на материалите за процесите на крайна обработка. Извънредното предварително третиране не само оскъпява процедурата, но и може да доведе до значителни загуби на благородни метали.

Сложните компоненти и устройства като платки, мобилни телефони и други малки уреди трябва да бъдат отстранени от потока отпадъци преди механичното третиране. Когато платките не се премахнат ръчно и се шредират, благородните метали се смесват с други фракции като стъкло и алуминий.

При смилането на такива комплексни компоненти може да се стигне до загуби на благородни метали в размер до 40%. След сепарацията фракцията от черни метали се изпраща за извличане на желязото, алуминият – към топилни пещи, а медните сплави – към инсталации за интегрирано възстановяване на благородни метали, мед и други цветни метали.

Възстановяване на метали от ИУЕЕО
Пирометалургичната обработка се състои в претопяването на отпадъчното електрическо и електронно оборудване във високотемпературни пещи. Процесът се използва за възстановяване на мед и други благородни метали, които при топене се разтварят в медта, като сребро, злато, платина и паладий. Желязото и алуминият не могат да бъдат регенерирани, а се окисляват до шлака.

Електронните отпадъци могат да бъдат третирани и в малки пещи. По-често срещана е обработката им до концентрат на меден сулфид в големи топилни пещи. Световните компании лидери във възстановяването на метали от ИУЕЕО чрез топене и рафиниране са няколко – три от тях са в Европа (Белгия, Германия и Швеция), а една е в Канада.
Технологията има няколко етапа. Първият включва сепарирането на опасните компоненти като батерии, електроннолъчеви тръби, живачни крушки и др.

Електроннолъчевите тръби могат да бъдат рециклирани напълно – пластмасовата тръба се претопява, стъклото се използва повторно, а оловото се регенерира. След като се отстранят опасните елементи, отпадъците се шредират, като шредираният материал се сепарира с помощта на вибрационни конвейери и маси, магнити и вихрови токове.

Отделеният при процеса прах, който може да е с висока концентрация на благородни метали, но съдържа и горими примеси като пластмаса, хартия и дървесина, се улавя в ръкавни филтри. Прахът може също да бъде добавен в топилния процес за възстановяване на благородните метали.

Обикновено отпадъците от висококачествена електроника не преминават през етап на шредиране, а се изпращат директно към топилната пещ. Това се прави, за да се избегнат получаването на прах, съдържащ благородни метали, и съществените загуби на метали и компоненти в странични материални потоци, които не могат да бъдат възстановени.

След това от шредираните отпадъци се взема проба, за да се оцени съдържанието на мед и благородни метали. Сепарираните материали се подават към топилната пещ. Полученият разтвор от меден и железен сулфид, в който се съдържат благородните метали, се подава към конвертор, където се получава черна мед. За повишаване на чистотата й, черната мед се рафинира в анодни пещи. При електрорафинирането освен чистата мед се отделят и ценни елементи като сребро, злато, селен, телур и др.

Пластмасовите компоненти на ИУЕЕО не могат да бъдат рециклирани лесно, поради факта че съдържат смес от забавители на горенето, пигменти и др. Те обаче могат да бъдат използвани като гориво за топилния процес.

Въпреки че пирометалургичното третиране е най-разпространеният метод за възстановяване на ценни метали от отпадъчно електрическо и електронно оборудване, технологията има и някои недостатъци. Сред тях са невъзможността за регенериране на алуминий и желязо и формирането на емисии от диоксини при топенето на халогенираните забавители на горенето и поливинил хлорида в отпадъците.

През последните две десетилетия хидрометалургичната обработка на ИУЕЕО добива все по-голяма популярност заради по-високата й прецизност, предвидимост и по-лесното управление на процесите в сравнение с пирометалургичните методи. Преди химичното третиране обикновено е необходимо отпадъците да преминат механична обработка.

Следват поредица от извличания с киселини или основи. Сред най-широко използваните агенти за извличане на металите са цианиди, халиди, тиокарбамид и тиосулфати. Получените разтвори се пречистват с цел концентриране на благородните метали и отделяне на примесите. След това ценните компоненти се възстановяват от разтвора чрез електрорафиниране, редукция или кристализация.

Един от недостатъците на хидрометалургичните процеси е, че използваните химикали обикновено са корозивни и токсични и изискват специфично обезвреждане. Ефективността на метода се определя от редица фактори, включително процент на магнитната фракция, гранулометричен състав, скорост на извличане, температура, съотношение на твърдите към течните компоненти и скорост на разбъркване.


ВИДЕО ПО ТЕМАТА

Виж кой живее в помпата

 

ОЩЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМАТА

Рециклиране на портативни батерииТехнически статии

Рециклиране на портативни батерии

Цифровизацията на технологиите прави батериите неразделна част от нашето всекидневие. Повечето от тях съдържат тежки метали като живак, кадмий, олово, цинк и никел, които не оказват вредно въздействие върху човешкото здраве или околната среда при употреба или съхранение в домакинствата, но стават потенциално опасни в момента, когато попаднат в общия поток битови отпадъци.

АБОНИРАЙ СЕ БЕЗПЛАТНО СЕГА

 

Уеб дизайн от Ей Ем Дизайн. Списание Екология & Инфраструктура. TLL Media © 2017 Всички права запазени. Карта на сайта.

Top