электронные отходы.ppt
- Количество слайдов: 36
Переработка электронных отходов Выполнила: ст. гр. ООС-06 Балабенко Н. А.
Электронные отходы К электронным отходам относят электрические и электронные приборы и их конструктивные элементы, которые больше не используются по причине выхода из строя или их замены современными приборами (материального и морального износа). По оценкам Программы ООН по окружающей среде (UNEP), в мире ежегодно образуется 20− 50 млн. тонн электронных отходов. По разным прогнозам в России в ближайшие годы объем выбрасываемой электроники возрастет в 3 -5 раз.
Основные аспекты необходимости утилизации электронных отходов 1) Содержание в электронных отходах токсичных веществ. 2) Наличие ценных компонентов, которые могут быть использованы в качестве вторичного сырья. Ресурсный потенциал электронных отходов обусловлен содержанием в них железа, алюминия, меди, благородных металлов (золото, серебро, палладий), а также различных видов пластмасс. Наиболее ценный для получения вторичного сырья компонент электронных отходов – печатные платы.
Основные ядовитые вещества, содержащиеся в электронных отходах Вещество Источник Класс опасности Ртуть Газоразрядные лампы, выключатели 1 Свинец Стекло кинескопа, батарейки Батарейки, люминофоры 2 Кадмий Полибромированный дифенилэфир (ПБДЭ) Полихлорированные бифенилы (ПХБ) Печатные платы (в качестве добавки к пластмассам) Конденсаторы 2 (для металлического Сd), 1 (неорг. соед. Cd) 1
Методы предварительной переработки утилизируемых электроприборов Предварительное измельчение электронных отходов на шредерах Недостатки: • чистое разделение чаще всего невозможно; • распределение токсичных веществ между всеми фракциями. Преимущество: высокая производительность. Предварительная разборка электроприборов на отдельные конструктивные элементы (фракции). Недостаток: низкая производительность при разборке вручную. Преимущество: возможность получения чистых фракций, удаления источников вредных веществ.
План разборки компьютерного монитора с ЭЛТ Удаление заднего корпуса Удаление металлического защитного экрана Удаление управляющей платы у сужения кинескопа Продувка кинескопа Удаление остаточных защитных экранов, демонтаж плат Демонтаж электронной пушки Демонтаж отклоняющей системы Демонтаж кинескопа, удаление остаточного корпуса Расщепление на части демонтированных плат, отделение от них трансформаторов, кабеля, металлических частей
Результат разделения монитора компьютера с ЭЛТ на фракции Компьютерный монитор с ЭЛТ 18 кг Ручное разделение на фракции Пласт масса 27, 9 % Железо 7, 7 % Кабель 2, 8 % Алюминий 3, 9 % Кинескопы 32, 3 % Платы 17, 2 % Электронная пушка 0, 3 % Конден саторы 0, 6 % Трансформ атор 6, 7% Медная проволо ка 0, 6 %
Печатные платы 50% 40% 30% 20% 10% стекло, керамика полимерные 49% материалы 19% бром 4 % металлы 28% 0% Типичный материальный состав укомплектованной платы В состав металлов, содержащихся в плате (28 %), входят медь (7%), железо (6 %), никель (3 %), цинк (2 %), олово (1 %), благородные металлы – серебро (0, 2 %), золото (0, 04 %), палладий (0, 04 %).
Методы переработки печатных плат 1) Механический метод. 2) Метод плавления. 3) Метод пиролиза. 4) Гидрометаллургический метод. Существующие методы переработки плат ограничиваются выделением и получением металлов.
Механический метод переработки плат Платы далее Предварительное измельчение (шредеры) Частицы диаметром 10 -20 мм Магнитная сепарация (магнитные ленточные сепараторы или магнитные барабаны) Оставшаяся измельченная масса плат Последующее измельчение Железо Тонко измельченный материал (размер частиц < 1 мм) Различные методы разделения Легкая фракция Захоронение/сжигание Смешанный металлический гранулят Металлургические заводы
Предварительное измельчение плат Диаметр образующихся частиц - 10 -20 мм. Шредеры различаются по количеству валов (одновальные, двухвальные). В одновальном шредере измельчение осуществляется с помощью ножей, жестко закрепленных на вращающемся валу. Одновальный шредер «WS 600» (производство ZERMA, Германия).
Магнитная сепарация ШМагнитный ленточный сепаратор серии СМп. ШМагнитный барабан серии БМт.
Методы разделения К сухим методам разделения относится: ь воздушная сепарация, ь сепарация на вихревых токах ь электростатическая сепарация. 1) Метод воздушной сепарации основан на различии в плотностях частиц различных материалов. Воздушно-проходной сепаратор: 1 – корпус; 2 – внутренний конус; 3 – патрубок для ввода исходного материала; 4, 5 – патрубки для удаления частиц большей плотности; 6 – патрубок для удаления с воздухом легких частиц; 7 – поворотные лопатки
2)Метод электростатической сепарации. Метод позволяет отделить проводники от изолирующих материалов, например, металлы от полимерных материалов и стекла. Электростатическая сепарация основана на различии электропроводности и способности к электризации трением частиц разделяемой смеси. Схема электростатического барабанного сепаратора с противостоящим плоским электродом: 1 - бункер; 2 - барабан-электрод; 3 - плоский электрод; 4 – приёмник металлов; 5 – приёмник полимерных материалов
3) Метод сепарации на вихревых токах. Сепараторы вихревого тока предназначены для разделения сыпучих материалов на различные фракции: цветные немагнитные металлы (Al, Cu), магнитные металлы и неметаллы. В основе работы сепаратора - принцип разделения металлических и неметаллических фракций с использованием токов Фуко. Сепаратор вихревого тока
Мокрые методы разделения 1)Метод всплывания-оседания заключается в разделении материалов по плотности в гравитационном поле в жидкости, плотность которой является промежуточной между плотностями разделяемых частиц. 2) Метод разделения на концентрационных столах. Характеризуется разделением частиц смеси по плотности в тонком слое воды, текущей по наклонной плоской деке стола, совершающей возвратно-поступательные горизонтальные движения перпендикулярно направлению движения воды. Концентрационный стол Рифли
Метод плавления Платы, медный скрап, медная руда Пыль (Pb. O) Печь штейн Фильтр Склад фильтровальной пыли Пыль (Pb. O) Конвертер 98 % Cu min Разливочный конвейер Анодная печь Производство свинца Аноды 99, 1 % Cu Cu 2 S+2 Cu 2 O=6 Cu+SO 2 Печь Катоды (99, 9 % Cu) Электролиз Общепринятые товарные формы Переработка шлама Se Те Ag Au Pd Pt
Метод пиролиза Пиролитическая переработка плат требует создания бескислородной атмосферы и температур 500 -700 °С. 1) Образование пиролизных газов, масла, твердого остатка ( содержит металлы, стекловолокно и др. ). 2) Извлечение металлов из твердого остатка механическим методом или методом плавления. Пиролизная установка FORTAN
Метод пиролиза Пиролизная установка FORTAN: 1 -ретортная печь, 2 -реторта из нержавеющей стали, 3 -сильфон, 4 - магистраль парогаза пиролиза, 5 - конденсаторы – холодильники, 6 - сборник – сепаратор, 7 -газожидкостные сепараторы, 8. -топка, 9 -горелка, 10 -инжектор, 11 - воздуходувка, 12 - дымовая труба, 13 -реторта на загрузкевыгрузке, 14 -крышка реторты.
Гидрометаллургический метод Это метод извлечения металлов из измельченных отходов плат водными растворами химических реагентов с последующим выделением металлов из растворов. Метод включает в себя три последовательных этапа: 1) Механическое измельчение плат. 2) Растворение металлов. Травильная ванна
Гидрометаллургический метод Растворителем для металлов является преимущественно серная кислота (железо, медь, цинк), цианистые соли (золото, серебро), растворы хлора и хлоридов (благородные металлы, цинк, никель) и др. 4 Au +8 Na. CN + 2 H 2 O + O 2→ 4 Na[Au(CN)2]+4 Na. OH Cu +2 H 2 SO 4(конц. ) →Сu. SO 4 + SO 2 +2 H 2 O. Ni +2 HCl(разб. ) →Ni. Cl 2+ H 2↑.
Гидрометаллургический метод 3) Селективное выделение металлов из растворов. Для этого используют различные методы: • осаждение металлов из растворов электролизом (медь, цинк и др. ), • восстановление более электроотрицательным металлом — цементация (медь, серебро, золото), 2 Na[Au(CN)2] + Zn → Na 2[Zn(CN)4] + 2 Au. • осаждение металлов из растворов в виде нерастворимых солей под действием специальных реагентов осадителей, • cорбцию ионообменными смолами или углем.
Выбор технологии переработки печатных плат
Технологические критерии • Сложность технологического оборудования (А 1). • Потребность в энергоресурсах для реализации технологии (А 2). • Потери благородных металлов при реализации технологии (А 3). • Необходимость дорогостоящего разделения полимерных материалов и металлов (А 4). • Потребность в реагентах для реализации технологии (А 5). • Потребность в воде для реализации технологии (А 6).
Экономические критерии • Капитальные затраты для реализации технологии (В 1). • Эксплутационные затраты для реализации технологии (В 2). • Экологические платежи при реализации технологии (В 3). • Возможные штрафы при аварийных ситуациях (В 4).
Экологические критерии • • Наличие выбросов в атмосферу (С 1). Образование сточных вод (С 2). Образование отходов (С 3). Воздействие на окружающую среду в результате аварийной ситуации (С 4).
Выбор основных критериев
Парное сравнение (технологические критерии) Критерии А 1 А 2 А 3 А 4 А 5 А 6 А 1 - 2 2 2 0 0 А 2 0 - 2 1 0 0 А 3 0 0 - 0 1 0 А 4 0 1 2 - 1 0 А 5 2 2 1 1 - 1 А 6 2 2 1 - Сумма баллов (30) 4 7 9 6 3 1 Ранг ιν ιι ι ιιι ν νι % 13, 3 23, 3 30 20 10 3, 3 Весовой коэффициент 0, 133 0, 233 0, 2 0, 1 0, 033
Парето-анализ (технологические критерии)
Парное сравнение (экономические критерии) Критерии В 1 В 2 В 3 В 4 В 1 - 1 0 0 В 2 1 - 1 0 В 3 2 1 - 0 В 4 2 2 2 - Сумма баллов (12) 5 4 3 0 Ранг ι ιι ιν % 41, 7 33, 3 25 0 Весовой коэффициент 0, 417 0, 333 0, 25 0
Парето-анализ (экономические критерии)
Парное сравнение (экологические критерии) Критерии С 1 С 2 С 3 С 4 С 1 - 1 1 0 С 2 1 - 2 0 С 3 1 0 - 0 С 4 2 2 2 - Сумма баллов (12) 4 3 5 0 Ранг ιι ι ιν % 33, 3 25 41, 7 0 Весовой коэффициент 0, 333 0, 25 0, 417 0
Парето-анализ (экологические критерии)
Определение весовых коэффициентов Критерии А 2 А 3 А 4 В 1 В 2 С 1 С 3 А 2 - 2 1 1 1 0 1 А 3 0 - 0 1 1 0 0 А 4 1 2 - 2 1 1 0 В 1 1 1 0 - 1 0 0 В 2 1 1 - 1 1 С 1 2 2 1 - 2 С 3 Сумма баллов (42) 1 6 2 10 2 5 2 9 1 6 0 2 4 Ранг ιιι, ιν ι ν ιι ιιι , ιν νιι νι 23, 8 0, 238 11, 9 0, 119 21, 4 0, 214 14, 3 0, 143 4, 8 0, 048 9, 5 0, 095 % 14, 3 Весовой коэф 0, 143 -т
Выбор технологии Техн ология Механи. Метод Пиролиз с Гидрометал ческий плавления последующим лургический плавлением метод Критерий метод А 2 0, 143 А 3 0, 238 А 4 0, 119 В 1 0, 214 В 2 0, 143 С 1 0, 048 С 3 0, 095 ∑ 2 0, 286 1 0, 238 1 0, 119 2 0, 428 3 0, 429 2 0, 096 1 0, 095 1, 691 2 0, 286 3 0, 714 3 0, 357 1 0, 214 2 0, 286 1 0, 048 3 0, 285 2, 19 1 0, 143 3 0, 714 3 0, 357 1 0, 214 2 0, 286 1 0, 048 3 0, 285 2, 047 3 0, 429 3 0, 714 1 0, 119 2 0, 428 1 0, 143 3 0, 144 1 0, 095 2, 072
Спасибо за внимание!
электронные отходы.ppt