18. - 20. 5. 2011, Brno, Czech Republic, EU
ODPADY Z ELEKTRONICKÉHO A ELEKTROTECHNICKÉHO PRŮMYSLU A JEJICH ZPRACOVÁNÍ THE WASTES FROM PRODUCTS OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC INDUSTRIES AND THEIRS TREATMENT Rostislav Burkovič a, Jiří Botula a, Vlastimil Řepka a, Lukáš Kroča b a
VŠB – TU Ostrava, 17.listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, ČR,
[email protected] a
VŠB – TU Ostrava, 17.listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, ČR,
[email protected]
a
VŠB – TU Ostrava, 17.listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, ČR,
[email protected] b
Kovohutě Příbram nástupnická, a.s., 261 81 Příbram VI,
[email protected]
Abstrakt Amortizační odpady z elektrotechnického a elektronického průmyslu jsou charakterizovány složitou směsí kovů a slitin kovů společně s produkty na bázi polymerů. Zpracování těchto odpadů tak naráží na stanovení podmínek pro zpracování kovů, a následně na zpracování plastů. Základním předpokladem pro následné zpracování je rozdělení směsného produktu na kovový a nekovový podíl tak, aby v kovové frakci byl minimální obsah polymerů a naopak v nekovové frakci minimální obsah kovů. Předložený příspěvek se zabývá stanovením postupů pro toto rozdělení. Klíčová slova: amortizační odpad, třídění, fluidní separace, kovový a nekovový produkt
Abstract Amortisation wastes generated from products of electrical and electronic industries represent a sphere of complicated mix of materials since this waste contains metal-based products as well as polymer-base products. Their treatment thus encounters a problem of determination of conditions for metal processing and then processing of plastics. The basic presumption for pro processing is the separation of material-mixture to metallic and non metallic fraction. In the metallic fraction should be the minimum amount of plastic particles and vice-versa. Presented paper is focused on determination of procedures for selection of these materials. Keywords: amortisation wastes, sorting, fluid separation,metal and non metallic products 1.
ÚVOD
Dle dostupných údajů je množství kovů ve výrobcích elektronického a elektrotechnického průmyslu asi 40 %, polymerů je cca 30 % a 30 % je těžkotavitelných oxidů. Se stoupající úrovní technologií, miniaturizací přechodem na galvanické pokovování, využití nanotechnologií klesá množství kovů obsažených v těchto odpadech. Pro stanovení postupů k oddělení kovové a nekovové frakce byl použit materiál z KO, Příbram a.s.nástupnická. 2.
CHARAKTERISTIKA ZPRACOVÁVANÝCH MATERIÁLŮ
Vstupní materiál pro úpravu je velmi různorodý, je tvořen zejména výrobky audiovizuální techniky a výrobky počítačové techniky, případně výrobky telekomunikační techniky (obr.1). Tento je po odstranění úplně nevhodných součástí, jako je sklo, plechy aj. drcen na řetězovém drtiči, který je vstupním agregátem úpravy elektrošrotu na lince instalované v Kovohutích Příbram nástupnická a.s. Produktem úpravy je drť o velikosti cca 4x4 cm pro další zpracování (obr.2).
18. - 20. 5. 2011, Brno, Czech Republic, EU
3.
Obr. 1 Vstupní materiál pro řetězový drtič
Obr. 2 Nadrcený materiál
Fig.1 Input material for chain crusher
Fig.2 Crushed material
SÍTOVÁNÍ DRCENÉHO MATERIÁLU
Veškeré dodávky drceného odpadu z elektronického a elektrotechnického odpadu byly sítovány na sítech o velikosti ok 8, 4, 2, 1, 0,5 mm. Při třídění byl zvolen kmitočet 1 mm, doba třídění 5 minut, výsledky třídění jsou uvedeny na obr.3. Z těchto hodnot vyplývá, že podíly nad 4 mm představují více než 50 % drceného odpadu. 30,0
25,0
procenta
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0 > 8 mm
4-8
2-4
1-2
0,5-1
<0,5
frakce Obr. 3 Znázornění obsahu jednotlivých frakcí Fig.3 Particle size fraction 4.
ZPRACOVÁNÍ MATERIÁLU NA FLUIDNÍM SEPARÁTORU
Materiál vytříděný na třídícím sítu byl dále separován na laboratorním fluidním separátoru TRIPLE S typ V135E (obr.4), který je instalován na oddělení úpravy nerostných surovin, HGF, VŠB-TU Ostrava. Zařízení je použitelné ke gravitačnímu rozdružování užitkových surovin s využitím principu „fluidizace“, tzn. rozdělení suchého, zrnitého materiálu ve vzestupném proudu vzduchu, přičemž hlavními dělícími veličinami jsou rozdílná hustota, tvar a velikost zrn jednotlivých složek suroviny. Pro separaci na fluidním separátoru byly použity frakce 0,5-1 mm, 1-2mm a 2-4 mm. Při této separaci byl získán nekovový podíl z první separace (NKP1), meziprodukt z první separace (MP1), Al folie, kovový podíl
18. - 20. 5. 2011, Brno, Czech Republic, EU
z první separace (KP1) , který byl znovu separován při čemž bylo dále získáno – nekovový podíl z druhé separace (NKP2), meziprodukt z druhé separace (MP2) a konečný kovový podíl z druhé separace (KP2) (viz.schéma 1)
Obr.4 Fluidní separátor Fig.4 Fluid separator
frakce 2- 4 mm, 1-2mm, 0,5-1 mm
folie Al NKP1
MP 1
KP 1
NKP 2
KP 2
MP 2
Schéma 1. Postup pro fluidní separaci jednotlivých frakcí Scheme 1. Process for fluid separating of particular fractions Tab.1 Zastoupení jednotlivých produktů z fluidní separace Tab. 1 Distribution of particular products from fluid separation frakce mm
celkem g %
KP2
NKP2
NKP1
Folie
g
%
g
%
g
%
g
%
2-4
4781
100
1630,5
34,1
1362
28,5
1764
36,9
24,5
0,5
1-2 0,5-1
2505,5 1124
100 100
855,5 356
34,2 31,7
421,5 300
16,8 26,7
1220,5 466
48,7 41,4
8 2
0,3 0,2
18. - 20. 5. 2011, Brno, Czech Republic, EU
Z výsledků vyplývá, že podíl kovové složky představuje cca 30-35 % , organická část je tvořena 65 – 70 %, malý podíl představují folie, meziprodukt (MP1 a MP2) byl započten do nekovového podílu (NKP1 resp.NKP2). 5.
CHEMICKÉ ANALÝZY JEDNOTLIVÝCH FRAKCÍ A PRODUKTŮ Z FLUIDNÍHO TŘÍDĚNÍ
Pro chemické analýzy byly použity jednotlivé frakce získané při třídění na sítech a dále vzorky separované na fluidním separátoru. 5.1
Chemické analýzy po základním třídění
Základní třídění proběhlo na vibračním sítě o velikosti ok 8 mm, 4 mm, 2 mm, 1 mm a 0,5 mm a kvartací byly odebrány vzorky pro analýzy. V tab.2 je uvedena chemická analýza jednotlivých frakcí. Tab.2 Chemická analýza vzorků po sítovém třídění Tab.2 Chemical analysis of samples after grain size sorting Cu
Pb
Sn
Ag
Au
SiO2
[hm.%]
[hm.%]
[hm.%]
[hm.%]
[hm.%]
[hm.%]
% úbytek hmotnosti při žíhání na 700°C
E1 >8mm
8,83
0,66
1,09
0,01
<0,001
5,84
66,2
E2 4-8 mm
11,1
1,03
1,61
0,05
<0,001
4,78
66,4
E3 2-4 mm
27,2
4,36
5,90
0,04
0,003
5,05
39,3
E4 1-2 mm
16,1
1,26
2,05
0,04
0,001
8,35
51,8
E5 0,5-1 mm
14,0
0,56
0,92
0,03
<0,001
9,28
52,0
E6 < 0,5 mm
31,2
1,69
2,18
0,04
<0,001
12,32
18,4
vzorek
Z hodnot získaných chemickou analýzou vyplývá, že hranicí pro zabezpečení následného třídění je velikost frakce do 4 mm. Tato hranice ukazuje zvýšené obsahy kovů a naopak snížení úbytku organiky zjištěné při žíhání vzorků. 5.2. Chemické analýzy frakcí po fluidní separaci Na fluidním separátoru (tab.1) byly získány následující podíly •
Kovový podíl (KP) u frakcí 0,5-1, 1-2 a 2-4 mm – podíl KP2
•
Nekovový podíl (NVD) u frakcí 0,5-1, 1-2 a 2-4 mm – podíl NKP1
•
Meziprodukt (MVD) u frakcí 0,5-1, 1-2 a 2-4 mm – podíl NKP2
Kovový podíl byl zpracován ve třech etapách tavení tak, aby se získal representatívní vzorek pro následné odebrání třísek k chemické analýze, Rozbor kovového podílu, nekovových podílů a meziproduktů je uveden níže.
18. - 20. 5. 2011, Brno, Czech Republic, EU
Tab.4 Chemické analýzy frakce 2-4 mm Tab. 4 Chemical analysis of fraction 2–4 mm hm.% KP NVD MVD
Cu 53,9 7,82 21,5
Pb 15,3 0,38 1,57
Sn 24,5 0,5 2,42
Ag 0,22 0,02 0,06
Au 0,002 0,001 0,001
SiO2
% úbytek
3,18 14,58
74,5 39,8
SiO2
% úbytek
5,3 15,97
70,2 11,8
SiO2
% úbytek
3,56 18,68
67,9 25,4
Tab.5 Chemické analýzy frakce 1-2 mm Tab. 5 Chemical analysis of fraction 1-2 mm hm.% KP NVD MVD
Cu 79,4 5,5 30,5
Pb 9,5 0,15 3,89
Sn 12,5 0,18 6,09
Ag 0,22 0,01 0,15
Au 0,003 0,001 0,006
Tab.6 Chemické analýzy frakce 0,5-1 mm Tab. 6 Chemical analysis of fraction 0,5-1 mm hm.% KP NVD MVD
Cu 88,9 2,11 13,93
Pb 5,7 0,17 0,75
Sn 7,02 0,16 0,79
Ag 0,21 0,008 0,1
Au 0,003 0,001 0,002
Z výše uvedených hodnot vyplývá, že nekovový podíl ze separace frakce KP1 (MVD – u všech frakcí), vykazuje vyšší hodnoty jednotlivých analyzovaných kovů včetně hodnot drahých kovů Ag a Au. Proto tyto podíly bude nutno ještě podrtit na menší rozměry tak, aby došlo k oddělení kovové složky od nekovové. ZÁVĚR Ve výše uvedeném příspěvku je uveden popis chování odpadu z elektrotechnického a elektronického průmyslu po jeho předúpravě na řetězovém drtiči. Jednotlivé frakce se vyznačují po rozdělení na třídícím sítě svými specifickými vlastnostmi a je nutné provést další úpravy tak, aby došlo k oddělení kovové a nekovové frakce k následnému rozdělení. Z výsledků vyplývá, že podíl nekovové složky po prvé fluidní separaci je cca 25 %, podíl nekovové složky po druhé fluidní separaci činí cca 35 % a kovové složka je na hodnotě cca 30 %. V nekovových složkách je ale nezanedbatelné množství ještě neodseparovaných kovů. Je třeba konstatovat, že veškeré závěry, učiněné v rámci výše uvedených experimentálních prací, jsou platné pouze pro dané zařízení a v případě instalace provozních separátorů bude nutno vhodné podmínky ověřit za provozních podmínek.
Tento příspěvek vznikl za podpory MPO při spoluřešení projektu FR-TI1/301 „Výzkum a vývoj průmyslové technologie při zhodnocení kovových koncentrátů z elektroodpadu“
