Elektrotechnický šrot PODTITULEK: Metody zpracování a využití Pod pojem elektrotechnický odpad můžeme zařadit všechny díly strojů a zařízení, které obsahují elektrické nebo elektronické součástky. Přesná a jednoznačná definice jednotlivých skupin výrobků elektrotechnického odpadu je velmi obtížná a...
Elektrotechnický šrot
PODTITULEK: Metody zpracování a využití
Pod pojem elektrotechnický odpad můžeme zařadit všechny díly strojů a zařízení, které obsahují elektrické nebo elektronické součástky. Přesná a jednoznačná definice jednotlivých skupin výrobků elektrotechnického odpadu je velmi obtížná a v odborné literatuře jsou skupiny definovány obvykle velmi volně.
Elektrotechnické přístroje při svém bouřlivém rozvoji pronikly prakticky do všech oblastí lidské činnosti. Vyskytují se v zařízeních určených jak pro průmyslová odvětví, tak pro využití v administrativě, obchodu, dopravě, bankovnictví a v neposlední řadě i ve vojenské technice.
Neustálý vývoj moderní technologie výroby a použití nových materiálů umožnily významnou miniaturizaci, zlevnění výroby, a tím dostupnost prakticky všech elektrotechnických výrobků široké veřejnosti. Použitím elektrotechnických součástek získávají výrobky neustále vyšší technické i vzhledové parametry. Se vzrůstem produkce a spotřeby se však začaly projevovat i negativní stránky expanze elektrotechnických výrobků do všech oblastí hospodářství, především stále se zvyšující objem odpadu. Nevyhovující způsoby jeho zneškodňování, plýtvání velmi kvalitními surovinami, které elektrotechnické výrobky obsahují, energií a lidskou prací, to jsou základní negativní jevy.
S ohledem na stálé zlevňování výroby v důsledku neustálého vývoje nové výrobní technologie přestává být individuální oprava porouchaného přístroje rentabilní a výhodnější je jeho náhrada novým.
Z toho vyplývá nezbytná nutnost vážně se zabývat systémem sběru a zpracování amortizovaných elektrotechnických přístrojů a spotřebičů s cílem opětovného získání řady vysoce kvalitních surovin a v neposlední řadě drahých kovů (zlato, stříbro, platina, paladium), které se používají při výrobě miniaturních polovodičových součástek, integrovaných obvodů a desek tištěných spojů.
Rozdělení odpadu
Složení kovového elektrotechnicko odpadu se liší podle typu výrobku. Rozeznáváme dvě základní skupiny - první tvoří komunikační a počítačová elektrotechnika, druhou přístroje pro domácnost. Průměrný obsah jednotlivých komponent je uveden v tab. 1 a 2. Uvedené hodnoty je však nutno chápat pouze jako informativní. Obsah i složení závisí na řadě faktorů jako např. zemi původu, výrobci, velikosti zařízení, roku výroby i metodách hodnocení.
Pod skupinou "elektrotechnické součástky" jsou v tabulkách zahrnuty všechny prvky obsažené ve výrobku a související s elektrickou částí, jako jsou např. integrované obvody, výkonové polovodičové součástky, desky tištěných spojů, konektory, transformátory, tlumivky, kondenzátory, spínače, relé, jisticí prvky, vodiče, topné spirály, motorky apod.
Metody zpracování
Možnosti a způsob zpracování elektrotechnického odpadu můžeme nejlépe demonstrovat na osobních počítačích. Skládají se z centrální jednotky, klávesnice, monitoru a tiskárny. Tento přístroj obsahuje značné procento vysoce kvalitních a materiálově zajímavých komponent, tj. integrované obvody a mikrosoučástky, při jejichž výrobě jsou z velké části používány drahé kovy.
V roce 1994 bylo v České republice instalováno kolem 100 tis. ks osobních počítačů, z nichž při předpokládané životnosti 13 let může být vyřazeno každoročně asi 7-10 tis. ks. Osobní počítače pronikají prakticky do všech oborů lidské činnosti a jejich cena výrazně klesá z důvodu nových technologií výroby. Proto můžeme předpokládat, že v ČR je v provozu asi 200 tis. ks a jejich průměrná životnost se proti roku 1994 snížila na 11 let. Každoročně tak může být vyřazeno více jak 18 tis. ks.
Pokud by se toto množství recyklovalo, bylo by nutné demontovat a roztřídit kolem 1500 ks za měsíc, což při průměrné hmotnosti počítače 24 kg představuje 432 tun materiálu za rok.
Vzhledem k tomu, že skladba počítačů bude velmi různorodá, (různé typy, různí výrobci), je prvotním předpokladem jejich úspěšného zhodnocení kvalifikovaná ruční demontáž. Tímto způsobem je možno získat produkty s maximální mírou zhodnocení, a to jak přímo prodejné, tak určené pro další strojní zpracování na zpracovatelských linkách. Schéma ruční demontáže počítačů včetně získaných produktů je uvedeno na obrázku.
Jak bylo uvedeno dříve, je kvalifikovaná ruční demontáž nutnou podmínkou pro nejvhodnější způsob zhodnocení amortizovaného přístroje. Průměrný obsah jednotlivých komponent získaných ruční demontáží je uveden v tab. 3.
Charakteristika produktů
Finálními produkty ruční demontáže jsou:
[*] Ocelový šrot - obsahuje většinou běžnou ocel tř. 11, v menší míře se mohou vyskytnout legované oceli tř. 17 s různým obsahem legujících prvků. Z komerčních důvodů je účelné jejich rozdělení již při demontáži. Ocelový šrot je vesměs tvořen různě tvarovanými plechy a proto je účelné před odesláním zpracovatelům provést jejich lisování do paketů z důvodu zmenšení objemu.
[*] Hliníkový šrot - tento materiál se vyskytuje hlavně ve formě nosných konstrukcí, chladičů výkonových prvků a krytů různých mechanizmů, elektronických prvků a součástí.
[*] Rafinační měď - jedná se o součástky jako jsou transformátory, tlumivky, frekvenční filtry, cívky relé, statory a rotory motorků apod. V těchto součástkách není nutno oddělovat měď od železných nosných konstrukcí z důvodu možnosti přímého zpracování v měděných hutích.
[*] Vytříděné a směsné plasty - představují hlavně kryty z monitorů a klávesnic, v menší míře z centrálních jednotek. Při kampaňovitém zpracování většího množství počítačů od jediného výrobce je možné získat plasty stejného druhu (označené stejným kódem), které jsou vhodné pro přímou recyklaci. V opačném případě je výsledkem směsný plast, který je po mechanické úpravě vhodný pro nenáročné výrobky nebo jako alternativní palivo. Mechanická úprava spočívá v nezbytném drcení a odstranění všech kovových částí pomocí magnetických separátorů.
[*] Recyklovatelné zdroje energie - olověné nebo stříbrné akumulátory se v počítačích nevyskytují, ale uvádíme je pro úplnost z toho důvodu, že v případě výskytu možno je předat zpracovatelům k recyklaci.
Mezi produkty pro další strojní zpracování nacházíme:
[*] Elektronické součástky - pod tímto pojmem můžeme zahrnout všechny části, ve kterých je zastoupena mikroelektronika, integrované obvody, polovodičové prvky, elektrické součástky, vzájemně propojené vodiči nebo namontované na jednovrstvých nebo vícevrstvých deskách tištěných spojů. Tyto součástky jsou obsaženy v počítačích, ale vyskytují se i v řídících obvodech různých strojů a zařízení, v lékařských a měřících přístrojích, telefonních přístrojích stabilních i mobilních, přístrojích pro domácnost apod.
Drahé kovy se vyskytují buď ve viditelné formě jako pokovení obecných kovů (měď, mosaz) resp. slitin (kovar) na konektorech nebo jako spojovací materiál ve formě pájek nebo vodivých tmelů, nebo v neviditelné formě jako mikrodrátky v konstrukci mikroelektrotechnických prvků. Z pohledu zpětné recyklace drahých kovů je potřebné získat produkt s co největší koncentrací drahého kovu a odstranit části, které drahý kov neobsahují. Jsou to zejména umělé hmoty, pasivní elektronické součástky, konstrukční části z kovů, chladiče výkonových polovodičových prvků, keramické materiály apod.
[*] Kabely a vodiče - při demontáži osobních počítačů je možno získat až 15 t/rok tohoto velmi hodnotného produktu. Uvážíme-li, že obsah mědi se pohybuje okolo 50 % hmot., znamená to, že zpracováním získáme kolem 7,5 t rok čistého granulátu mědi, který je na trhu velmi dobře prodejný.
Kabely a vodiče se nejprve zbaví koncových zástrček nebo propojovacích konektorů. Tato operace se provádí ručně. Kabely a vodiče zbavené koncových spojovacích dílů se postupně dávkují do nožového mlýna, který je vybaven vhodným sítem, umožňujícím rozpojení kovové části od izolačního materiálu. Získaný granulát postupuje na fluidní vibrační třídící stůl, kde se oddělí kovový produkt od izolačního materiálu. Kovový produkt je ekonomicky výhodně zhodnotitelný a izolační materiál je možno zpracovat na jednoduché nenáročné výrobky nebo jej použít jako alternativní palivo (kromě izolace z PVC).
Strojní zpracování
Pro získání produktu s maximálním množstvím drahého kovu a oddělení "hluchých částí" se nejčastěji používá mechanicko-fyzikální postup. V prvé fázi prochází elektronický šrot dvoustupňovým drcením (drtiče pomaloběžné z důvodu minimalizace otěru). Následuje magnetická separace, kde magnetický podíl představuje produkt se zvýšeným obsahem drahých kovů. Nemagnetický podíl postupuje dále na vibrační třídicí síto, kde nadsítná část s granulometrií větší než 5 mm prochází elektrodynamickým tříděním, kde se oddělí neželezné kovy.
Podsítná část s granulometrií pod 5 mm postupuje na fluidní vibrační třídící stůl, kde se oddělí kovový produkt s obsahem drahých kovů od nekovového. Recyklace drahých kovů ze získaných produktů se nejčastěji provádí technologiemi hydrometalurgickými nebo kovohutnickými, které v ČR provádí v současné době již řada společností.
Cíle
Popsaná technologie představuje pouze jednu z možností zpracování elektrotechnického odpadu. Cíleně a záměrně jsme uvedli možnosti zpracování osobních počítačů, neboť jejich počet se každým rokem neustále zvyšuje. Společnost Aquatest - stavební geologie, a. s., již připravuje technologii na jejich zpracování ve formě elektrotechnického odpadu.
Elektronické součástky používají pro svoji konstrukci drahé kovy pro jejich specifické vlastnosti. Na základě rozborů provedených na různých typech desek tištěných spojů lze uvézt průměrné obsahy drahých kovů obsažených ve vstupním materiálu: obsah zlata se pohybuje v rozmezí 0,1 - 6,0 g/kg, stříbra 0,4 - 6,0 g/kg a paládia 0,1 - 0,6 g/kg. Omezeně se může vyskytnout i platina nebo rhodium. Uvedenou metodou zpracování elektrotechnického odpadu je možné dosáhnout až 85% míry recyklace (vztaženo na objem vstupního odpadu).
Vybudování technologické linky nevyžaduje žádnou dodávku strojního zařízení ze zahraničí a je plně pokryto tuzemskými dodavateli.
Lubomír Štolc, Zdeněk Žežulka, Václav Hrabák,
Aquatest - Stavební geologie, a. s., Praha
FOTO ARCHÍV
Tab. 1: Přístroje pro domácnost
Průměrný obsah (% hmot) jednotlivých komponent
Výrobek Železné Neželezné Plasty Sklo Elektrotech.
kovy kovy součástky
Sporáky 83 3,5 1 7,3 5,2
Automat. pračky 71,3 6,8 9 1,1 11,8
Mikrovlnné trouby 72,8 9,3 3,8 9,0 5,1
Kávovary 8,3 6,0 61,6 16,2 5,9
Holicí strojky 6,1 9,1 39,4 - 45,4
Žehličky 20,6 27,2 36 - 16,2
Tab. 2: Komunikační a počítačová elektrotechnika
Průměrný obsah jednotlivých komponent (% hmot)
Výrobek Železné Neželezné Plasty Sklo Elektrotech.
kovy kovy součástky
Osobní počítače 32 18 13 24 13
Televizory 10 10 35+ 30 15
Zesilovače 62,2 20,7 1,6 - 15,5
Autorádia 52 8,3 8,7 - 31
Videorekordéry 50 16,4 26,4 - 7,2
Telekomunikační přístroje 28 15 48 - 9,0
+) z uvedeného obsahu je cca 20 % dřevo
Tab. 3: Průměrný obsah komponent získaných
po ruční demontáži osobních počítačů
Produkt hmotnost hmotnost % hmotnostní
kg/ks t/rok
Finální produkty
Ocelový šrot 8,8 158,4 36,6
Hliníkový šrot 1,1 19,8 4,58
Rafinační měď 1,4 25,2 5,83
Vytříděné 3,15 56,7 13,10
a směsné plasty
Produkty pro další
strojní zpracování
Kabely a vodiče 0,85 15,3 3,54
Elektronické 2,90 52,2 12,8
součástky
Obrazovky 5,8 104,4 24,16
(NO, sklovina)
Celkem 24,0 432 100
