Способы переработки электронных отходов

Первый шаг в процессе сортировки включает в себя разборку электронного устройства на более мелкие компоненты и удаление опасных компонентов. Затем эти компоненты могут быть отсортированы на материалы для вторичной переработки и другие металлосодержащие фракции, такие как печатные платы. Процесс разборки обычно требует большого количества интенсивной ручной сортировки материалов перед переходом к следующему этапу. В настоящее время начинают разрабатываться более автономные методы разборки и сортировки. Например, компания Apple разработала роботов “Лиам и Дейзи”, которые способны разбирать несколько iPhone одновременно и перерабатывать компоненты для повторного использования. Разработка автономной сортировки может снизить трудозатраты и упростить этап сортировки.

Следующим этапом является физическая переработка для уменьшения металлосодержащих компонентов до более мелких фракций, включая компоненты, пригодные для повторного использования, и печатные платы. Она включает в себя несколько этапов уменьшения размеров с помощью шредеров, дробилок или пульверизаторов, чтобы разбить компоненты на удобные для обработки части.

Существует несколько основных методов, используемых при физической сортировке металлических и неметаллических фракций.

Измельчение или дробление изменяет форму металлов и неметаллов. Некоторые металлы податливы и под давлением приобретают шарообразную форму, тогда как неметаллы остаются нешарообразными. Этот эффект формы наряду с разным удельным весом может быть использован для разделения различных фракций.

Сортировка на основе жидкости использует различные удельные веса металлов и неметаллов для разделения на фракции. Переработанные ПХД помещаются в жидкий раствор, часто тетрабромоэтан или ацетон, и неметаллы плавают ближе к поверхности, а металлы опускаются на дно. Жидкостная сортировка является простым процессом, однако ее эффективность низка и зависит от размера и формы частиц.

Другой процесс – электростатическая сепарация. Как видно из названия, этот процесс разделяет материалы на основе способности проводить электричество. Неметаллические фракции, которые не проводят электричество, отсеиваются с помощью вибрационного сита. Ограничение этого метода заключается в том, что он ограничен только малыми размерами частиц.

Наконец, магнитная сепарация используется для извлечения черных металлов, таких как медь. Магнитная сепарация эффективна только в том случае, если она проводится до дробления. Магнитная сепарация проводится сначала, затем следует дробление, а после него – электростатическая обработка.

Физическая сортировка имеет ряд серьезных ограничений, которые препятствуют ее широкомасштабному использованию. Методы сортировки создают высокий потенциал для потери драгоценных металлов и не восстанавливают металлы до высокой чистоты. Кроме того, использование этих методов сопряжено с высокими эксплуатационными и энергетическими затратами.

После завершения механической сепарации мы рассматриваем три различных варианта дальнейшей переработки сырья, которые в настоящее время используются для извлечения драгоценных и цветных металлов из ПХД.

Пирометаллургия + электрорафинирование

Плавка в настоящее время является одним из наиболее часто используемых процессов, при этом до 70% ПХД обрабатывается на плавильных заводах. По сути, измельченные ПХД сжигаются и плавятся в печах. Этот метод лишь частично удаляет примеси. В результате получается сплав с низкой концентрацией МПГ, из которого необходимо удалить цветные металлы, прежде чем перерабатывать МПГ. Извлечение цветных металлов из интегрированных плавильных печей ограничивается медью, поскольку железо и алюминий концентрируются в образующемся шлаке. ПХД также содержат керамику и стекло, которые способствуют повышенному образованию шлака, что приводит к большим потерям извлекаемых драгоценных и цветных металлов. Помимо высокого энергопотребления, при плавке высок риск образования диоксинов и выделения других опасных токсинов.  Существуют сложные процессы борьбы с загрязнением, позволяющие контролировать любые выбросы в атмосферу.

Дополнительным этапом, необходимым для дальнейшей обработки металла, является электрорафинирование. В процессе электрорафинирования аноды отливаются из расплавленного сплава, а катоды из чистой меди получаются в электрорафинировочных камерах. Во время электролиза медь растворяется в растворе и находится в чистом виде в виде медного катода. Благородные металлы, такие как золото и МПГ, не растворяются в растворе, а выпадают на дно ячейки (или анодного мешка), образуя анодную слизь каждые 15-20 дней. Другие менее благородные металлы растворяются на аноде, но плохо осаждаются, что приводит к накоплению примесей и загрязнению электролита, который требует продувки для поддержания качества медного катода.

Другим вариантом является извлечение драгоценных металлов в течение 24 часов путем использования процесса вываривания и электрофильтрации. Это исключит необходимость литья анодов, а также обработку и переработку отработанных анодов.

Некоторые переработчики электронных отходов предпочитают передавать дальнейшую переработку сырья сторонним предприятиям, чтобы избежать капитальных вложений и операционной головной боли, связанной с аффинажем. В большинстве случаев эти предприятия перерабатывают металлы путем плавки (или пиролиза).

Хотя плавильные процессы в целом очень эффективны при переработке больших объемов материалов, трудно определить точный состав различных партий, перерабатываемых на плавильной линии, а точный предварительный отбор проб может быть затруднен, если материалы неоднородны. Расходы на доставку могут быть высокими, а оборотный капитал может быть ограничен, если возврат материалов с плавильного завода занимает несколько месяцев.