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.: 5 o C, max: 40 o 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 Separator magnetyczny Seperacja pneumatyczna frakcji pylistych 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