Elektromos és elektronikai hulladékok kezelése I. Az E-hulladékok jellemzıi 1. E-hulladék definíciója, csoportosítása 2. E-hulladékok összetétele 3. Jogi szabályozás 4. Koordináló társaságok (az E-hulladékok hasznosítására)
II. Az E-hulladékokkal kapcsolatos technológiai lépések 1. Begyőjtés 2. Válogatás, szétszerelés 2.1 Tárolás 2.2 Anyagmozgatás 2.3 Bontás (kézi,speciális kezelést igénylı készülékek) 3. Aprítás 3.1 Gépesített bontás, aprítás 3.2 Anyag szerinti gépi válogatás (aprítás után) 4. Anyagazonosítási módszerek 4.1 Válogatás szemrevételezéssel 4.2 Fémek azonosítása
III. Nyomtatott huzalozású lemezek (NYHL-ek) 1. NYHL-ek jellemzı összetétele és fémtartalma 2. Az NYHL-ek feldolgozási lehetıségei 2.1 Termikus módszerek (kohászat, pirolízis, égetés) 2.2 Hidrometallurgiai eljárások Irodalom Ellenırzı kérdések 1
I. Az E-hulladékok jellemzıi I.1. Az E-hulladék definíciója, csoportosítása (Meghatározások: a 264/2004. (IX. 23.) Korm. rendelet 2. §, a–c pontjai és a 2000. évi XLIII. törvény 3. §-a) Def.: az elektromos és elektronikai berendezés legfeljebb 1000 V váltakozó feszültségő, illetve 1500 V egyenfeszültségő árammal mőködı berendezés, (amelynek rendeltetésszerő mőködése elektromágneses mezıktıl vagy villamos áramtól függ, ideértve az elektromágneses mezı, illetve villamos áram elıállítását, mérését, átvitelét biztosító eszközöket is). Háztartási elektromos berendezés. Történelmi hulladék (2005.VIII.13 elıtt gyártott). Veszélyes hulladék.
A háztartási elektromos berendezések csoportosítása: 1. Háztartási nagygépek („fehér áruk”) 2. Háztartási kisgépek 3. Információs (IT) és távközlési berendezések 4. Szórakoztató elektronikai cikkek (3.+4. együtt „barna áruk”) 5. Világítótestek, kivéve a normálizzók, halogénizzók és a háztartásban használt lámpatestek 6. Elektromos és elektronikus barkácsgépek, szerszámok, kivéve a helyhez kötött, nagymérető ipari szerszámok 7. Játékok, szabadidıs és sportfelszerelések 8. Orvosi berendezések, kivéve a beültetett és a fertızött orvosi berendezések 9. Ellenırzı, vezérlı és megfigyelı eszközök 10. Adagoló automaták
2
I.2. Az E-hulladékok összetétele
Vasfém+mőanyag együtt 70%! NYHL (ami gazdag nemesfémekben) csak 2%.
Fehér áruk: nagy tömegő készülékek, fı tömegük fém (fıleg vas), kevés elektronika (hőtıberendezések külön csoport (zárt rendszerben visszanyerendı hőtıközeg) Kisgépek: fı tömeg az elektromos motor, kevés (növekvı mennyiségő) elektronika Barna áruk: nyomtatott áramkörök jelentıs részben, képernyıs berendezések: 50-55 % képcsı üveg, 20 % mőanyag, 16 % elektronika
Az értékesíthetı anyagok (bevétel lehetısége): • fémek • NyHL • papír • fa Kezelendı anyagok (a veszélyes anyagtartalom miatt kezelési díj!): • képcsövek • hőtıgépek • kondenzátorok • akkumulátorok, elemek
Mőanyagok: Sokfélék (pl. ABS (akrilnitril-butadién-sztirol, vegyes polimer), PS (polisztirol) és PC (polikarbonát)) 3
Sőrőségük alapján a fémektıl jól elkülöníthetık, de „tiszta” mőanyagok elıállítása már speciális technológiákat igényel(ne). Jelentıs részük veszélyes hulladék (bróm tartalmú égésgátló, fémtartalmú festékbevonat). Jelenleg a mőanyagok válogatva (idegen anyagot nem tartalmazva) anyagukban hasznosíthatók, de válogatatlanul csak égetımővekben (pl. cementgyár) kerülnek energetikai hasznosításra,
I.3. Jogi szabályozás Az E-hulladékok gépi és kézi bontása, frakcionálása elıkezelésnek minısül. A kapott hulladék frakciók további feldolgozása már hulladékkezelés.
EU-irányelvek (2003.II.13.-án léptek érvénybe): -2002/96/EC: Az E-hulladékok kezelésérıl. -2002/95/EC: A berendezések veszélyes összetevıirıl. rendelkezik. A két jogszabály rendelkezéseinek megvalósítására közel 6 év a tagországoknak. Fontosabb határidık: -2005.VIII.13: A leselejtezett eszközök térítésmentes visszavételének lehetısége a lakosság részére. A gyártók által finanszírozott begyőjtés, kezelés, hasznosítás és hulladéklerakás rendszere A fenti idıpont a. elıtt gyártott berendezésekrıl a gyártóknak közösen kell gondoskodniuk. (A történelmi hulladékok kezelési költségét a gyártók beépíthetik az újonnan gyártott eszközök árába.) b. után gyártott berendezésekért a gyártók egyénileg felelısek. -2006.VII.1: Veszélyes összetevık (Pb, Hg, Cd, Cr6+, PBDE, PBB) alkalmazása betiltva -2006.XII.6: A háztartásokból 4 kg E-hulladék/fı/év begyőjtése. A gyártók számára hulladék újrahasznosítási ráta: kategóriától függıen 50 és 80% között. Az alsó határ az újrahasználatra (reuse), anyag-újrahasznosításra vonatkozik (recycling), míg a 80%-ba belefér az energetikai hasznosítás is.
Magyarországi jogi szabályozás: Jogszabályok az E-hulladékokról: 4
- a 264/2004. (IX. 23.) Korm. rendelet a visszavételrıl, - a 15/2004. (X. 8.) KvVM rendelet: a kezelés részletes szabályairól. Az E- készülékek termékdíjkötelesek lettek. A termékdíj a készülék tömege szerint változik. A gyártóknak a visszavételi mellett begyőjtési kötelezettségük is van: kötelesek elızı évi új termék eladásaik meghatározott hányadában az adott berendezéscsoportba tartozó termékekbıl begyőjteni.
KT kód
Termékdíj (Ft/kg)
Termékdíj köteles termékkör
2006. január 1-tıl
101
Háztartási nagygépek, kivéve a hőtıberendezés
83 Ft/kg
102
Háztartási kisgépek
83 Ft/kg
103
Információs (IT) és távközlési berendezések,
90 Ft/kg
kivéve a rádiótelefon készülék 104
Szórakoztató elektronikai cikkek
105
Elektromos
és
elektronikus
100 Ft/kg barkácsgépek,
83 Ft/kg
szerszámok, kivéve helyhez kötött, nagymérető ipari szerszámok 106
Játékok, szabadidıs és sportfelszerelések
100 Ft/kg
107
Ellenırzı, vezérlı és megfigyelı eszközök
90 Ft/kg
108
Adagoló automaták
92 Ft/kg
109
Rádiótelefon készülékek
1 000 Ft/kg
1. táblázat: Az elektromos berendezések termékdíjtételei (1995. LVI. törvény 9. melléklet)
Hőtıberendezésekre nem a visszagyőjtés van szabályozva, hanem a hasznosítási arány: 50%-os hasznosításhoz 80%, 80%-oshoz 100 % termékdíj-mentesség tartozik.
I.4. Koordináló társaságok (az E-hulladékok hasznosítására) Közhasznú társaságok - az európai elıírásoknak megfelelı- hulladékbegyőjtési, hasznosítási és ártalmatlanítási feladatok ellátására. (2004 végén 5 jött létre.) Ha egy cég csatlakozik egy koordináló szervezethez, licencdíjat fizet. A koordináló szervezet mentességet ad a termékdíj-fizetés (és a biztosítékadási kötelezettség) alól, és átvállalja a visszagyőjtési, hasznosítási kötelezettséget, amit a begyőjtıkön, hasznosítókon keresztül végrehajt (1. ábra). 5
1. ábra. E-hulladék visszagyőjtése koordinálók bekapcsolásával
II.Az E-hulladékokkal kapcsolatos technológiai lépések II.1. Begyőjtés A háztartási elektromos és elektronikai berendezések (HEEB) begyőjtése történhet 1. Más hulladékokkal együtt (pl. lomtalanítás) 2. Elkülönítve: D,A,CH,NL
Győjtési rendszerek: 1. Hulladékudvar: 6
Nagygépek 30 m3-es, jármőre gördíthetı acél konténerben, kisgépek 0,8 m3-es ládákba 2. Győjtıjáratok (évi 1-2 alkalommal): Kisebb berendezésekre. Drága, de tiszta frakciót ad, és a lakosságnak kényelmes. 3. Győjtıszigetek: Kerülendı E-hulladékok esetén. A felügyelet hiánya miatt a tartályba nem illı anyagok bedobása, vonzó a „hulladékturistáknak” (kivétel veszélye). Veszélyes hulladékok nálunk így nem győjthetık.
II. 2. Válogatás, szétszerelés Tárolóeszközök (átmeneti tárolás, mozgatás): -mőanyag (PE) konténerek (2.ábra): raklapemelı villával mozgatható, egymásra rakható, szabványos (EU raklapoknak megfelelı) alapterülető, V=0.5 m3, mmax=500 kg -Big Bag zsák (3. ábra): sőrő szövéső mőanyagszálból (PP), négyzet alapú, négy emelıfül. V=1-3 m3, mmax=500-2000 kg
2.ábra PE konténer
3.ábra Big Bag zsák
Anyagmozgatás -Szállítószalag (4. ábra): ömlesztett, aprított anyag mozgatása, helyhez kötött vagy (idıszakosan több gépet kiszolgáló) mobil kivitel.
7
4. ábra Hevederes szállítószalag rendszer Végtelenített heveder: -gumi (leggyakoribb), mőanyag vagy acél -szakítószilárdság jellemzése a 10 mm szalagszélességhez kapcsolódó szakítóerıvel -felületi
borítás
megválasztása:
rugalmassági,
kopásállósági,
fizikai
és
kémiai
behatásokkal szembeni ellenállási elvárások alapján -az anyag visszahullása meggátolása vulkanizált bordákkal, ha a szalag meredekebb (4560°) kialakítású. -a leszóródás elkerülésére a szalag vályúsítható az alátámasztó görgık révén
Erıátvitel a hajtódobról a szalagra súrlódó hajtással. Alátámasztó görgık: A visszatérítı és hajtódob között a szalagot tartják. Kiosztásukat befolyásolja a szállítandó anyag tömege. (A visszatérı ágban a görgık már csak a heveder tömegét hordozzák a belógás elkerülése érdekében) A szalagra kerülı anyag a fogadó berendezések számára optimális elosztását terelılapokkal (vagy más eszközökkel) biztosítják. A mágneses vagy elektromágneses szeparátorok
például
sokkal
hatékonyabbak
egyenletesen
elterített
anyagáram
elválasztásakor, mintha kisebb-nagyobb kupacokban érkezik meg hozzájuk az apríték. Szükség lehet heveder- és dobtisztító eszközökre (tisztítógörgıkkel a feltapadt anyag leválasztható a hevederrıl, míg a dobok tisztán tarthatóak lekotró késekkel). Az anyag kezdeti feladása a szalagra, a feldolgozáson túli belsı anyagmozgatás különbözı szakaszos üzemő gépekkel:
8
-Telepített vagy mobil markológép: polipkaros (5. ábra), vagy un. csipegetı kanállal -Homlokrakodó gép (6. ábra): egy berendezéssel több helyen is lehet anyagfeladás. Kis helyen gyorsan mozognak és fordulnak.
5.ábra
Polipkaros markoló
6. ábra Homlokrakodó gép
Szétszerelés kézi bontóüzemekben A kézi bontás eszközei az (elektromos) berendezések alkalmi javításainál alkalmazott szerszámok, pl.: csavarhúzó, fogó, satu, fúró- és vágógépek, stb. Gazdaságosság! Az értékesítési lehetıségek és a bontási mőveletek munkaigényességének függvényében kell dönteni, hogy milyen berendezéseket milyen mértékig és milyen módszerrel (roncsolásos, roncsolásmentes) érdemes szétbontani. A kinyert frakciók értékének fedeznie kell a ráfordított élımunka költségét! Hangsúly a nagy értékő anyagokat (nemesfémeket, sok nehéz- és könnyőfémet) tartalmazó eszközökön. Kézi
bontással
sokkal
tisztább
frakciók
nyerhetıek,
mint
gépesített
aprítási
technológiákkal.
Speciális kezelést igénylı készülékek bontása -Hőtıgépek: hőtıközegek szerinti válogatás, majd a hőtıközeg gáz és a gépekben lévı olajok biztonságos leszívása, ezután aprítás. A poliuretán-szigetelésbıl a feldolgozás
9
során veszélyes (üvegházhatású) gázok válnak ki, ezért az aprítást zárt rendszerben, a gázok biztonságos elvezetésével kell megvalósítani. -Katódsugárcsöves monitorok, TV készülékek: a képcsı illetve a kadmiumot is tartalmazó, a képcsı belsı felületén lévı porbevonat jelent problémát. A képcsı kiszerelése után a többi rész a többi E-hulladékkal együtt kezelhetı. A régebbi készülékeknél a mőanyag burkolatot is el kell különíteni, azok égéskésleltetı tartalma miatt. A képcsövek a frontüveg leválasztására tervezett célberendezéseken ólomüveg és káliüveg frakcióra bonthatóak.
II.3. Aprítás A gépi bontást megelızıen kézi elıkészítés szükséges: - az újrahasználhatóság vizsgálata, -a gépi bontás során környezetszennyezést, vagy a gép károsodását okozó anyagok eltávolítása. Gépesített bontás, aprítás A gépi aprítás célja: -a kötések felszakítása révén hozzáférhetıvé tenni az eszközök belsı részeit, -az alkatrészeket anyagukban lehetıleg egynemő, válogatható részekre bontani. Minden gépi aprítási mővelet szerszámkopással és energiafelhasználással, esetenként jelentıs anyagveszteséggel (nemesfémek) jár, így mértékét a szükséges minimumra kell korlátozni. Az energiaigényt meghatározza: -az anyagtípus (szemcseméret eloszlás, keménység stb.), -a kívánt aprítási fok, -az anyag nedvességtartalma. A technológiát aprítási próbák alapján, a szétválasztási módszerrel összhangban választják ki. E-hulladék aprítására leggyakrabban forgó, vagy álló és forgó kések között, illetıleg különbözı zúzó szerkezetek révén kerül sor. A gépek betétei (élek, kések) cserélhetık. Shredder (7. ábra) A szembe forgó tárcsák között az adagolt anyag csíkokra hasad. Védelem a géptörés ellen: túlterhelést jelzı szenzor, túlterheléskor automatikusan visszaforgó kések. A késkialakítás segíthet az anyag behúzásában.
10
Granulátor/finomaprító A beadagolt anyag az álló- és a forgókések között kerül aprításra, majd a készülék belsejében addig kényszerpályán mozog (többször a kések közé kerülve), amíg el nem éri az alsó rostán lévı furatok átmérıjét (8. ábra). Ekkor a szemcsék kihullanak a granulátorból. A rosta cseréjével különbözı szemcsenagyságok állíthatók be.
7. ábra Shredder
8.ábra Granulátor
Kalapácsos malom (9. ábra) Munkaterének közepén forgó tengelyen szabadon lengı ütı/zúzóelemek („kalapácsok”). Kisebb beruházási költség, de rosszabb energiahatékonyság. A granulátornál nagyobb szemcseméret szórás. Láncos törı (10. ábra) Vágás nélkül, a centrifugális és ütközési erı segítségével bontja fel a különbözı anyagok kötéseit. A káros anyagok (elemek, kondenzátorok) nem károsodnak úgy, mint a darálásnál, s kézzel jól válogathatók a gépi feldolgozást követıen. Kisebb elıkészítési ráfordítás. Az ütközésekhez szükséges örvény a gép belsejében egy pár lánc forgatása révén keletkezik. Nincs vágószerkezet, minimális a kopóalkatrész ráfordítás.
11
9. ábra. Kalapácsos malom
10. ábra. Láncos törı
Anyag szerinti gépi válogatás (aprítás után) Cél az elıaprított anyag szétválasztása értékesíthetı frakciókra. A szétválasztás történhet: - az anyagok elektromágneses tulajdonságai, -sőrőségkülönbség, -a különbözı tartományokban visszavert fény vizsgálata alapján.
a. Vasötvözetek kiválasztása: Válogatás ferromágneses tulajdonság alapján, állandó vagy elektromágnes segítségével. Az állandó mágnesek telepítési és üzemeltetési költsége kisebb (nem fogyasztanak áramot, nem igényelnek különösebb karbantartást). Elektromágnessel nagyobb távolságról is kiemelhetıek a vastartalmú részek, és könnyebb a mágneses felület tisztítása. A felhasznált energia egy része hıvé alakul, a meleg csökkenti a mágnes teljesítményét, ezért hőtésrıl is gondoskodni kell. A mágnes vonzza az ötvözetlen, a gyengén és egyes magasan ötvözött (pl. Cr17) acélokat és öntött vasakat, nem vonzza a magas Ni és Cr tartalmú, értékes, korrózióálló acélokat (pl. Cr18Ni10) és más nem vas alapú fémeket (pl. réz, alumínium) Szalag feletti kiválasztóval (a mágnest „körbejáró” külön szállítószalaggal) a kiemelt vas folyamatosan elvezethetı. A ferromágneses részeket eltávolító heveder az eredeti szállítószalaghoz képest hosszanti (11. ábra), vagy erre merıleges irányú is lehet. 12
Dobmágnes alkalmazásakor (12. ábra) a csúszdán érkezı anyagok egy forgó henger palástjára érkeznek, melyen belül az anyagáram felıli oldalon mágneses betét található. A vastartalmú részek a henger palástjával együtt továbbforognak, és csak akkor esnek le, amikor kiérnek a mágneses betét hatósugarából. A nem mágnesezhetı részek a tehetetlenségüknek megfelelıen folytatják útjukat. Mágneses betét helyezhetı el a szállítószalag végén lévı meghajtódobban is (13. ábra). Ennek hatására a ferromágneses részecskék befordulnak a szalag alá, és csak ez után esnek le. A nem mágneses részek a szalag sebessége által meghatározott parabola pályán folytatják útjukat.
11. ábra Szalag feletti kiválasztó
12. ábra Dobmágnes
13. ábra Mágneses meghajtódob 13
b. Nemvasfémek kiválasztása: A legelterjedtebb technológia az örvényáramos kiválasztás (14. ábra) Az eljárás elve: minden vezetıképes részecske, amely változó mágneses mezıbe kerül maga is mágneses tulajdonságúvá válik. A két mezı kölcsönhatása az egyes részecskéket taszítja, röppályájukat módosítja. (A nemfémek maradnak az eredeti parabolapályán.) A berendezés dobjának belsejében nagy fordulatszámú mágneses rotor forog a változó mágneses tér elıállításához. A rezgések tovaterjedésének megakadályozása megfelelı felfüggesztést és kiegyensúlyozást igényel. Megfelelı anyag-elıkészítés után (azonos szemcseméret és hasonló szemcsealak) az örvényáramú szeparátorokkal az egyes fémek (pl. réz és alumínium) is elválaszthatók.
14. ábra Örvényáramú szeparátor
2% alatti fémtartalom kimutatására fémdetektor is alkalmazható, melyet a szállítószalag egy fémmentes részére kell telepíteni. A detektor csak jelzi az áthaladó fémrészeket, ezért azt megfelelı részecske eltávolító rendszerrel (pl. pneumatikus) kell kombinálni.
c. Az elektromosan szigetelı anyagok leválasztása Az elektromos szigetelı részecskék röppályáját is befolyásolni lehet. Az elektrosztatikus szeparátorok (15. ábra) adagolórendszerében a fellépı súrlódás hatására a nem-vezetı részecskék felülete elektrosztatikusan töltötté válik. Ezután a vegyes frakció erıs 14
elektrosztatikus mezın halad át, ahol a töltött szemcsék felvett polaritásuknak megfelelıen kitérnek, és elkülönülnek a többi anyagtól.
15. ábra Elektrosztatikus szeparátor
d. Elválasztás sőrőségkülönbség alapján Száraz (pl. rázóasztalon) és nedves módszerekkel is lehetséges. A nedves (pl. Schwimm-Sink (16. ábra)) eljárásokkal egyszerre lehet az egyes frakciókat elkülöníteni és tisztítani, A munkatérben áramló folyadékot tisztítani, kezelni kell. A folyadéknál könnyebb részek kiválasztására a vegyes frakciót tartalmazó kád felsı részén, míg a nehezebb részek elvezetésére a kád aljánál kerül sor.
16. ábra Schwimm-Sink eljárás
15
e. Elválasztás egyéb módszerekkel A röntgen fluoreszcencián és közeli infravörös tartományú fényvisszaverésen alapuló elemzı módszerek alkalmazhatóak anyagválogatásra ipari környezetben is.
II.4 Anyagazonosítási módszerek Az alkatrészek illetve az anyagok újrahasznosításához szükséges a beépített sokféle anyag azonosítása. A szétválasztandó fı anyagtípusok: • Fémek: acél (vas), korrózióálló acél, alumínium, réz, rézötvözet • Mőanyagok: tiszta, egynemő mőanyagok, klórmentes mőanyagok keveréke, PVC • Üveg: ólommentes, ólomtartalmú • Fa Kézi bontásnál, illetve a durva darabolás utáni kézi válogatásnál a fenti fıcsoportok könnyen szétválaszthatók, amennyiben a kötések bonthatók.
Szemrevételezés Fémek: -A korrózióálló acél fényes, sima felülető. -Az alumínium és alumíniumötvözetek (Mg, Mn, Cr, Cu stb) színe matt, ezüstszürke. A láthatóan öntött alkatrészek biztosan magas Si tartalmúak. -Az ötvözetlen (vörös-) réz vörös, míg a pl. a cinkkel ötvözött réz sárgás színő. A különbözı ötvözéső (ón, ólom) bronzok színük alapján nehezen különböztethetık meg a sárgaréztıl. -A cink ötvözetek is felismerhetıek színükrıl, valamint törékenységükrıl.
A mőanyagok, az üveg és a fa megjelenése alapján egyértelmően elkülöníthetı a fémektıl.
A fémek azonosítása - Sőrőségmérés: 1 dm3-es mérıhengerbe bemért vízbe tett fém által okozott tömeg- és térfogatnövekedést mérik. - Cseppelemzés: A tisztított, zsírtalanított fémfelületre kis mennyiségő oldószert juttatnak, mely reakcióba lép a fém felületével, majd a fémfelületrıl eltávolított oldatot vizsgálják (az egyes ötvözık jelenléte kimutatható, mennyiségük közelítıleg meghatározható).
16
- Szikrapróba: Vasalapú ötvözetek széntartalmának meghatározása. A vizsgálandó anyagot gyorsan forgó csiszolókoronggal hozzuk érintkezésbe. A keletkezı apró forgácsok a súrlódás következtében felmelegednek, és röptükben elégnek, így pályájuk fényes vonalként látható. A részecskék elégésekor a széndioxid robbanásszerően képzıdik, ettıl az izzó vonalak csillagszerően elágaznak. Minél nagyobb a vizsgált minta széntartalma, annál több csillagszerő elágazás keletkezik. - Azonosítás spektrofotométerrel: Emissziós színkép elemzés: az elemzendı anyag egy részét elgızölögtetjük, atomjait gerjesztjük. A gerjesztett atom a felvett energiát fény formájában leadja. A kisugárzott fény hullámhossza a gerjesztett atomra, intenzitása az adott elem koncentrációjára jellemzı.
III. Nyomtatott huzalozású lemezek (NyHL-ek, NyÁK-ok) Az E-hulladékok csaknem mindegyikében van NyHL, ami egy szigetelı lemez felületére felvitt, fémfóliából kialakított forrasztási pontok, és ezeket összekötı vezetı sávok hálózata. Az alkatrészek a forrasztási pontokra vannak felvive. A lemezek lehetnek merevek vagy hajlékonyak, egy- vagy több rétegőek. A szigetelı lemezek általában fenol- vagy epoxigyanta alapúak, cellulóz papír, vagy üvegszövet vázanyaggal megerısítve. Általában 40 % fémet, 30 % mőanyagot és 30% kerámiát tartalmaznak. Részarányuk az E-hulladékok között fokozatosan növekszik. Veszélyes anyagokat (pl. nehézfémek) tartalmaznak. Réz- és nemesfémtartalmuk megfelelı újrahasznosítást alkalmazva gazdaságosan kinyerhetı.
III.1 AzNYHL-ek jellemzı összetétele és fémtartalma Az NyHL-ekben a fémek közül a réz aránya a legnagyobb (17. és 18. ábra), hiszen jó vezetıképessége mellett viszonylag olcsó. Nemes- (Au, Ag, Pt, Pd), valamint mérgezı fémek (Be, Hg, Ba, Cd, As) is elıfordulnak benne.
17
17. ábra: Alkatrészekkel sőrőn beültetett NyHL átlagos összetétele
Az NyHL majdnem fele mőanyag – ám mivel ez hıre keményedı, és többnyire halogénezett égésgátlókat is tartalmaz, anyagában nemigen hasznosítható. Elméletileg az üveg- és kerámiarészek feldolgozása is lehetséges.
18. ábra: NyHL jellemzı fémtartalma
Mérgezıségi Potenciál Mutató (Toxicity Potential Index) Az elektronikai termékek összetevıinek potenciális káros környezeti hatásait számszerősíti tömegegységre vonatkoztatva. Alapja a jogszabály szerinti besorolás: – Veszélyes alkotók deklarációja („R-mondatok”) – Megengedett munkahelyi koncentráció – Vízszennyezési besorolás Az egyes alkatrészek, termékek ΣTPI értéke a felhasznált anyagok tömegének és TPI-je szorzatának összege. Néhány nagy TPI értékő anyag: Cr2O3 (73 mg-1) Ni és vegyületei (42,5), Ag (37,8), Co (33,7), Pb (20,8), forrasz (9). A rézé csak 1,6. 18
A kis koncentrációban elıforduló, de nagy fajlagos TPI-jő összetevık (Ni (20%), Ag (17%), forrasz (4%)) nagy arányban veszik ki részüket a NYHL-ek (és mobiltelefonok) teljes toxicitásából. A réz aránya 45 % (magas (15) tömeg%-a miatt). A forrasztóón is tekintélyes tömeget képvisel, ami a feldolgozást nehezíti, hiszen termikus, vagy pirometallurgiás feldolgozás esetén a forrasz ólomtartalma elpárolog. A forrasztóón ólomtartalma miatt a lapokat veszélyes hulladékként kell kezelni. A jelenleg gyártott NyHLek már nem tartalmaznak ólmot, a forrasztóanyag vagy tiszta ón, vagy ón-ezüst ötvözet. Emellett ragasztott kötéseket is próbálnak alkalmazni, amelyek bontása könnyebb a forrasztottnál.
Halogénezett égésgátlók A halogénezett égésgátlók a NyHL-ben, gépházakban, burkolatokban találhatók. Akut toxicitásuk csekély, de többségük rákkeltı. Elıállításuk és hıkezelésük során belılük dioxinok és furánok keletkezhetnek. A tendenciózus miniatürizálással az alkatrészekben – így a NyHL-ok egészében – nı az ártalmas anyagok koncentrációja.
Új típusú, környezetbarát NYHL (TWINflex®, Würth Elektronik) Folyékony kristálypolimereken vagy polyimideken alapuló, hajlékony nyomtatott áramköri lapok, MicroVia technológiával. Rugalmas forma és funkció: alkalmas nagy sőrőségő rugalmas, félrugalmas és 3D áramkörök gyártására. A nyomtatott áramköri fóliák homogén mőanyag és fém hordozókra rögzíthetık. A hagyományos rétegelt NYHL-lel szemben a hordozó és az áramkör (a mechanikai és elektronikai funkciók) elkülönülnek. Környezeti szempontok: - Az értékes anyagok (pl. nemesfémek) hatékonyan visszanyerhetık. - A további anyagok könnyen elkülöníthetık és hasznosíthatók elıkészítés nélkül. - Az életciklus végén jelentkezı költségek a könnyő szétválaszthatóság miatt lecsökkennek. - A gyártás során alkalmazott veszélyes anyagok mennyisége lényegesen csökkenthetı.
19
III.2 Az NYHL-ek feldolgozási lehetıségei A feldolgozást meg kell elıznie a NyHL-k kiszerelésének az elektromos berendezésbıl. Ez leggyakrabban kézi módszerekkel történik, de egyre elterjedtebb a gépi szétszerelés alkalmazása is. A robot általi szétbontás elınye, hogy az alkatrészeket sérülés nélkül választják le, így ezek elvileg újrahasználhatók. Így azokat az alkatrészeket is vissza lehetne vezetni, melyeket más módszerekkel csak szerkezeti anyag szinten hasznosítanának Az egyes elemek rögzítése az NyHL-en: – felületszerelt (Surface Mounted Device, SMD) – keresztüldugaszolásos (Through Hole Device, THD) Gépi szétszerelési módok: - „look and pick” (megvizsgál és leszed): az automatika egy képfeldolgozó egységen keresztül azonosítja az alkatrészt, majd leválasztja a NyHL-ról, megfelelı frakcióba helyezve. Rendkívül értékes, vagy eltérı kezelést igénylı alkatrészek esetén kifizetıdı. Nem alkalmas az összes beépített alkatrész felismerésére és eltávolítására. - „evacuate and sort” (eltávolít és osztályoz): elıbb leszedik az összes alkatrészt, csak ezután szortírozzák. Kifejlesztették mindkét féle rögzítési mód oldására. Egy infravörös főtıegységet is közbeiktatva a forrasztóón visszanyerésére is alkalmas. Fıbb egységei: NyHL rögzítı (megfogó), IR fénnyel főtı (180 ºC), leszerelı.
A nemesfémtartalom kinyerési technológiát az határozza meg, hogy a nemesfém a hulladék felületén, vagy annak belsejében (az oldószerek által nem hozzáférhetı helyen) található: a. A nemesfém a hulladék felületén van (galvanizált aranyréteggel bevont gyengeáramú csatlakozó elemek, kontaktusok): azonnal szelektív aranyoldás pl. cianidokkal (nem oldják az aranyréteg alatt lévı alapfémet, például vörös- és sárgarezet). b. A nemesfém nem hozzáférhetı helyen van: Lehetıségek: 1. Darálás, majd oldás 2. Rézkohászati feldolgozás (gyakoribb).
Termikus módszerek (kohászat, égetés, pirolízis) a. Kohászati módszerek: A fémek leolvasztása a NYHL-rıl. A réz a legjobb összegyőjtıje a nemesfémeknek, a hulladékban lévı összes nemesfém veszteség nélkül beoldódik a rézbe. A leolvasztással 20
kapott, formába öntött és megszilárdult olvadékból elektrolízissel elválasztják a rezet, majd az így kapott anódiszapból nyerik ki a nemesfémeket. Európában 3 speciális rézkohó (S,B,D) az E-hulladékokból származó színes- és nemesfémek hasznosítására. Technológiai lépések: 1. Darálás (porszennyezés megelızése!) 2. A meddı anyagok leválasztása ill. olvasztás: a. vasfémek eltávolítása, b.
a szerves anyagok (mőanyagok) elégetése: vegyes fémolvadék (fekete réz) keletkezik.
3. A fekete réz elektrolízise: a réz különválik a nemesfémektıl. 4. Az anódiszapban maradó nemesfémek egyenkénti kinyerése. b. Égetés: A fémek a nyákok szilárd égetési maradékából (salak) nyerhetık ki. c. Pirolízis: oxigénmentes közegben, a károsanyag kibocsájtás kisebb az égetéshez képest.
Hidrometallurgiai (nedveskémiai) eljárások A fémek savakban vagy lúgokban történı feloldásán alapulnak. A nyákról a Ni és Cu leoldása salétromsavval, az Au pelyhek (megfelelıen magas hımérsékleten (90 °C)) maguktól elkülönülnek a lapkákról, és nagy tisztaságban (98%) kinyerhetık.
Irodalom REC-LAB Elektro RECycling Kompetencia LABor: Elektro-Recycling Kézikönyv 1.0 (Vasvári Bálint, Vidák Gábor, Dajka Roland, Bognárné Pápai Márta, Dr. Csizmazia Ferencné, Dr. Kirchfeld Mária) Szende Balázs: Elektromos és elektronikai hulladékok kezelése és a nemesfémek kinyerése, Diplomamunka, BME VBK, 2009, témavezetı: Dr. Pál Ferenc.
Ellenırzı kérdések Milyen gépekkel történik az E-hulladékok mozgatása, szállítása? Ismertesse a szállítószalag felépítését (rajz) és fontosabb jellemzıit! Mi az E-hulladékok aprításának célja? Röviden ismertesse az aprító berendezéseket! Hogyan történik az E-hulladékokból a vasfémek leválasztása? Milyen kialakításokat ismer (rajz)? 21
Hogyan történik az E-hulladékokból a nemvasfémek és az elektromosan szigetelı anyagok leválasztása? Milyen módszerekkel történhet az E-hulladékokban lévı fémek azonosítása? Milyen részekbıl állnak és milyen anyagokat tartalmaznak a NyHL-ek? Ismertesse a NyHLek kohászati feldolgozásának céljait és lépéseit!
22
