Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Екологічно безпечні технології утилізації електронних відходів

Бурхливий розвиток електроніки створює все більшу кількість відходів. Серед відходів електронного обладнання найбільшу вартість мають плати, що містять дорогоцінні метали. Річ у тому, що в платах та мікросхемах використовуються дорогоцінні метали, багато з яких на сьогодні є дефіцитними. В мобільних телефонах та інших електронних пристроях міститься відносно великі об'єми дорогоцінних металів, таких як срібло, золото та інш.

Оскільки стрімкий розвиток технологій та промисловості висуває нові вимоги до об'єму сировини, які часто супроводжуються значними фінансовими витратами з причин високих цін на природні мінерали, то це привело до розвитку комерційної інфраструктури, яка здійснює збір плат з подальшим їх сортуванням за вмістом дорогоцінних металів і відновленням шляхом переплавки в плавильній печі.

Експерти стверджують, що сучасні високотехнологічні способи утилізації дозволяють відновлювати близько 95 % дорогоцінних металів з електронних відходів. Але, незважаючи на існування інфраструктури з утилізації (переробки) електронних відходів, все ж таки більшість відходів плат (близько 85 %) все ще вивозять на сміттєзвалища, що призводить до нераціональних втрат обмежених матеріальних ресурсів і, крім того, дає велике навантаження на довкілля.

Створення ефективної інфраструктури з утилізації (переробки) електронних відходів дозволить не лише уникнути загрози нанесення негативного навантаження на навколишнє середовище, але й здобути економічну вигоду.

Незважаючи на те, що за останні п'ять років вартість електронних компонентів значно знизилася, все ж існує значний попит на відновлені компоненти, і тому зменшення навантаження на навколишнє середовище набуває великого значення.

При утилізації електронних відходів розглядаються дві категорії їх утилізації: утилізація компонентів та утилізація матеріалів 14. На рис. 3 наведено загальну схему утилізації електронних відходів.

Рис. 3. Загальна схема утилізації електронних відходів (схема державною мовою)

Демонтаж

Демонтаж є невід’ємною операцією утилізації електронних відходів. Він проводиться на декількох рівнях (або OEM; або самими виробниками обладнання) для відновлення компонентів з бракованої продукції або виробленої в надмірній кількості для повторного використання або заміни; або спеціальними підрядниками, що виконують цю функцію для виробника; або фірмами з рециркуляції або з демонтажу для повторного продажу на ринку вторинних матеріалів.

OEM (англ. Original equipment manufacturer) — абревіатура для позначення чого-небудь, що має відношення до виробництва продукту OEM-способом, при якому цей продукт, що продається роздрібним покупцям під оригінальним брендом, получають шляхом складання типових комплектуючих і/або їх кастомізацією (адаптуванням наявного продукту під конкретного споживача). Компанію, яка займається складанням кінцевого продукту, називають OEM-виробником, а компанію, яка поставляє типові комплектуючі — OEM-постачальником.

Практично все операції демонтажу виконуються вручну, що саме по собі накладає обмеження на цю операцію із-за витрат на трудовитрати. Але були спроби розгляду технологій механічного, автоматизованого та роботизованого демонтажу, як з точки зору скорочення трудовитрат, так і для забезпечення комфортних умов праці. Австрійське товариство системних розробок та автоматизації (Austrian Society for Systems Engineering and Automation, компанія SAT) розробила методику автоматизованого демонтажу компонентів15. Ця методика використовується в першу чергу для демонтажу дорогих компонентів, але є вірогідність розвитку цієї технології і для виконання демонтажу інших компонентів. Компанія SAT вважає, що демонтаж компонентів будь-кому ручним способом вимагає багато часу та фінансових витрат і в майбутньому не знайде широкого застосування в загальному процесі переробки електронних відходів, об'єми яких в Європі, за оцінкою SAT 400 тис. т в рік (станом на 2008 р.).

Утилізація

Зазвичай при утилізації використовують наступні технологічні маршрути:

1. повторне використання компонентів шляхом їх демонтажу;

2. відновлення матеріалів за допомогою їх механічної переробки, пірометалургії, гідрометалургії або поєднання цих технологій.

У США та в Європі існують спеціальні ринки з продажу демонтованих та відновлених компонентів. Вони поступають на ринок з виробництв, де використовують робототехнічні системи, що забезпечують можливість ідентифікації та демонтажу тільки тих компонентів, яких бракує на складі. Але швидке оновлення елементної бази і відносно низька вартість нових компонентів приведуть до серйозного обмеження повторного використання демонтованих компонентів невизначеної давності.

Існуючі та потенційні підходи до утилізації електронних відходів з метою отримання матеріалів базуються на механічних та механіко-гідрометалургійних методах. Внаслідок самої природи відходів гідрометалургійній обробці передує механічне подрібнення та сепарація. Основною перевагою механічного методу є сухий режим роботи без використання яких-небудь хімічних речовин, тоді як застосування «мокрих» процесів з використанням хімікатів створює небезпеку для навколишнього середовища.

Основи технології механічної переробки електронних відходів були запозичені з технологій збагачення гірських руд та адаптована до процесів утилізації продуктів електроніки. Робота, що виконується за допомогою механічних систем, спрямована, передусім, на збільшення ефекту розділення відходів на різні фракції.

В даний час серійно випускаються системи механічної переробки для утилізації різноманітних матеріалів електронних відходів. Одна з таких систем розроблена фірмою Hamos GmbH16 (Німеччина) і є автоматизованою інтегральною системою механічної переробки, що включає наступні етапи:

1. первинне подрібнення великих фракцій за допомогою подрібнювача з ножами різноманітного застосування, що обертаються;

2. відділення великих фракцій чорних металів за допомогою сильних магнітів, розташованих над вібруючим конвеєром;

3. подрібнення в порошок — в цьому процесі відходи перетворюються на порошок в кульовому млині, в якому використовуються кулі, стійкі до стирання;

4. просіювання з використанням сит, що самоочищаються;

5. електростатичне розділення, що дозволяє фактично завершити розділення металевих фракцій шляхом рециркуляції фракцій часток середнього розміру;

6. подальше зменшення розміру, що є вторинним подрібненням в порошок для зменшення розміру великих часток.

Система Hamos переробляє електронні відходи з продуктивністю до 4 т/час. Перероблена продукція, що включає суміш пластиків, метали, екстраговані залізисті матеріали та алюміній, автоматично пакується в мішки для подальшого транспортування.

Гідрометалургійні методи традиційно застосовуються для відновлення золота з контактних поверхонь роз'ємів. Золото вивільнялося або у вигляді металевих лусочок за допомогою розчинення в кислоті мідних підкладок, або за допомогою розчинення золота в розчинах на основі ціаніду або тіомочевини, з подальшим електролітичним осадженням або хімічним заміщенням з використанням цинку.

Були також зроблені різні дослідження можливості використання розбавлених неорганічних кислот у поєднанні з подальшими технологіями відновлення металів методами концентраційного розділення, екстракції, іонного обміну тощо.

Розроблений ряд гідрометалургійних методів та дослідних установок переробки відходів показали можливість отримання прибутку в процесі переробки (процесінгу) приблизно 200 дол. США за тонну, не рахуючи вартості витягнутих дорогоцінних металів.

Необхідно відмітити, що гідрометалургійний підхід є хорошою альтернативою переплавці відходів, а також дає можливість отримати більш високий вихід відновлених металів.

Піролітична обробка зазвичай включає спалювання та плавлення подрібненої сировини при температурі приблизно 1200 °C. Для цього потрібно невелику кількість мазуту, оскільки більша частина енергії забезпечується за рахунок згорання органічних компонентів. При цій температурі згорають органічні складові відходів, а дими, що утворюються, спрямовуються в камеру допалювання з температурою 1400 °C. Конгломерат, що залишається від спалювання, називається «чорним металом», цей продукт, як правило, багатий на мідь. При подальшому електролітичному очищенні та хімічній обробці анодного осаду відділяють мідь та інші компоненти, наприклад, дорогоцінні метали.

Нові технології обробки електронних відходів дозволяють їх не спалювати, а переробляти у вироби. Наприклад, компанія FUBA17 переклала на комерційну основу виділення від 92 % до 95 % металів з відходів порожніх друкованих плат за рахунок використання механічних та гідрометалургійних методів розділення, які включають подрібнення, гранулювання, магнітне розділення, класифікацію та електростатичне розділення.

Контрольні запитання:

1. Скільки відходів електронного обладнання утилізується в ЄС та інших розвинутих країнах?;

2. Основні Директиви ЄС згідно яких проводиться поводження з електронними відходами;

3. Які небезпечні речовини заборонені використовувати для виробництва електронного обладнання;

4. Шкідливий вплив важких металів на здоровя людини;

5. Методи знешкодження електронних відходів.;

6. Переваги та недоліки відомих методів знешкодження електронних відходів.

Література:

1. Recycling – From E-waste To Resources. United Nations Environment Programme & United Nations University, 2009 [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.unep.org/pdf/pressreleases/E-waste_publication_screen_finalversion-sml.pdf

2. Statistics on the Management of Used and End-of-Life Electronics. US Environmental Protection Agency. Retrieved 2012-03-13 [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.epa.gov/epawaste/conserve/materials/ecycling/manage.htm

3. Газета СІМ ДНІВ Рівне [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://7d.rv.ua/2012/10/11/на-нас-наступають-електронні-відходи.

4. Orisakwe1 О.Е., Frazzoli, C. Diagnostic health risk assessment of electronic waste on the general population in developing countries’ scenarios.// J Nat Env Sci 2010 1(1): 43-47 [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.asciencejournal.net/asj/index.php/NES/article/viewFile/27/ORISAKWE.

5. Stenvall E, Tostar S, Boldizar A, Foreman MR, Möller K. An analysis of the composition and metal contamination of plastics from waste electrical and electronic equipment (WEEE)//Waste Manag. 2013 Jan 26. pii: S0956-053X(13)00002-0.

6. Медведев А., Арсентьев С. Утилизация продуктов электроники// КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ, № 10, 2008 [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://kit-e.ru/articles/device/2008_10_153.php

7. Хомяков В.І. Менеджмент електронних відходів. Закордонний досвід / В.І. Хомяков, Н.М. Коробченко // Зб. наук. пр. Черкаського державного технологічного університету. Сер.: Економічні науки. – Вип. 24 – 2009. – С. 267–264

8. [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.nbuv.gov.ua/portal/soc_gum/znpchdtu/2009_24/articles/49_homyakov.pdf Директива 75/442/EEC Європейського Союзу від 15 липня 1975 року № 75/442 / ЄС «Про відходи» (OJ L 194, 25.7.1975, p. 39) [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CONSLEG:1975L0442:19911223:EN:PDF

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 56