Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Комплексное устойчивое управление отходами. Жилищно-коммунальное хозяйство: учебное пособие

Уланова О. В., Салхофер С. П., Вюнш К. ,

5.6.8.Старые электротехнические и электронные приборы

Отработанное электронное и электротехническое оборудование (ОЭЭО) частично или полностью является отходами, содержащими опасные вещества и одновременно обладающими высоким вещественным потенциалом, что подразумевает их отдельный сбор и переработку.

Цели сбора, переработки и вторичного использования отработанного электронного и электротехнического оборудования регулярно пересматриваются с учетом полученного технического и экономического опыта и при необходимости формулируются заново. В настоящий момент показатель (квота) переработки оборудования, вышедшего из употребления, должен составлять 75–85 %, а показательт оборудования, направленного на вторичное использование, 55–80 %. Раздельный сбор электронного и электротехнического оборудования за последние три года составил 45 %. Начиная с 2019 г., данный процент повышается до 65 %.

Сбор. Эффективными схемами раздельного учета и сбора бывших в употреблении электротехнических и электронных приборов оказались следующие:

● Согласие оптово-розничной торговли на прием отработанных приборов на добровольной основе.

● Использование схем сбора на основе коммунальных пунктов сбора (напримр, пункты приема вторсырья) и селективных акций сборов (сборы по улицам, система вызова).

● Общественным структурам рекомендуется использование отдельных контейнеров или контейнеров с подразделением на отдельные отсеки для раздельного сбора различных фракций (например, холодильное оборудование, люминесцентные лампы, телевизоры, электробытовая техника, приборы информационной и телекоммуникационной техники, бытовая электроника). Альтернативно приборы разделяются по фракциям, например, в пунктах приема вторсырья и подготавливаются для дальнейшей утилизации.

● Использование систем сбора сухого вторсырья (напр., сбор отходов упаковочных материалов) также для сбора мелких отработанных электротехнических и электронных приборов.Например, в Германии применяется система под названием «Желтый контейнер Плюс».

Для реализации установленного в Германии законом обязательного обратного приема изготовители электротехнических и электронных приборов должны регистрироваться в реестре бывших в употреблении электрических приборов (EAR). При этом для изготовителей потребительских товаров обязательным условием является предоставление гарантии. Сайт: https://www.stiftung-ear.de [44].

Ремонтно-восстановительные программы. Использование методов ремонта и восстановления должно быть предпочтительным путем переработки бывших в употреблении электротехнических и электронных приборов. В зависимости от состояния собранной старой аппаратуры эти методы могут применяться в рамках многоступенчатого процесса. При этом имеются следующие варианты:

● продажа приборов с хорошим внешним видом после проверки их работоспособности;

● восстановление для дальнейшей эксплуатации;

● полная разборка, включая извлечение и использование пригодных компонентов и запчастей.

Простые приемы восстановления и утилизации, которые, как это нередко наблюдается в слабо развитых странах, осуществляются без необходимых защитных мер (например, сжигание изоляции из ПВХ с кабелей на открытом пламени, растворение монтажных плат в кислоте и т.п.), представляют собой большую потенциальную опасность.

Разборка. Разборка бывших в употреблении электротехнических и электронных приборов применяется для отделения от остального материала опасных компонентов (напр., полихлорированные бифенилы, конденсаторы, содержащая ртуть контрольно-измерительная техника), а также ценных и пригодных для повторного применения материалов, компонентов и металлов. Разборка проводится, в основном, вручную. При этом, как правило, получаются нижеследующие фракции:

● черные и цветные металлы;

● кабельная продукиция;

● полимерные материалы;

● резина;

● древесина;

● мониторы;

● соединение металла с пластмассой;

● печатные платы;

● батареи;

● опасные элементы.

Степень отделения зависит от имеющихся возможностей утилизации.

Переработка старых электротехнических и электронных приборов

Переработка старых электротехнических и электронных приборов включает механические, термические и химические процессы, открывающие путь к дальнейшей утилизации материалов.

Механические процессы применяются преимущественно для разъединения соединений из металлов и пластмасс с целью последующей утилизации и использования получаемых материалов (рис. 5.70).

Термические процессы (например, пиролиз) проводятся, в частности, при утилизации элементов микроэлектроники и печатных плат. При пиролизе органические вещества разлагаются термическими методами, композитные материалы становятся хрупкими и вследствие расплавления припая разъединяются паяные соединения [27] (рис. 5.71).

Для утилизации ценных металлов могут применяться классические методы разделения. После электролитической очистки они накапливаются в анодном шламе и могут быть извлечены гидрометаллургическими методами или методом электролиза.

Использование различных схем утилизации обеспечивается сочетанием различных методов. Если они интегрированы в единую технологическую цепь и проводятся в одном месте (например, в центре по утилизации), то в итоге имеем современную и эффективную обработку.

При таком варианте разборка может быть распределена на несколько рабочих станций, специализирующихся на следующих фракциях или рабочих операциях:

– мониторы;

– персональные компьютеры;

– крупные приборы;

– разборка путем применения газовой резки;

– разборка путем применения плазменной резки.

Рис. 5.70. Блок-схема процесса механической обработки [27]

Рис. 5.71. Блок-схема процесса пиролиза электротехнических
и электронных приборов, бывших в употреблении [27]

За счет применения измельчительного оборудования, специально модифицированного для переработки бывших в употреблении электротехнических приборов, и последующего магнитного разделения, а также процессов сепарации и классификации (баллистическая, аэродинамическая сепарация) обеспечивается возможность дополнительной и эффективной обработки электротехнических отходов даже сложного состава. Сочетание различных методов дает возможность обработки почти всех видов старых электротехнических и электронных приборов с эффективным получением из них ценных материалов высокой степени чистоты. Качество материальных потоков, получаемых на механических установках по обработке отходов, можно описать следующим образом (табл. 5.3).

Таблица 5.3

Качество материальных потоков [27]

Переработка холодильных агрегатов

При утилизации холодильных агрегатов особое внимание следует уделять извлечению содержащихся в них фторхлоруглеводородов, а в случае более новых приборов – вспененного углеводородом хладагента. Утилизация осуществляется на замкнутых установках с тем, чтобы не допустить выхода хладагента. На рис. 5.72 приведена схема процесса на этой основе.

Рис. 5.72. Блок-схема установки утилизации холодильных агрегатов [27]

Рис. 5.73. Предварительная обработка холодильников, удаление масла, хладагента и компрессора, Saubermacher GmbH, Австрия

Рис. 5.74. Сбор компрессоров и мешки «Big Bag»
и погрузка корпусов холодильных агрегатов в контейнер-накопитель, Saubermacher GmbH, Австрия

Переработка приборов с экраном

В состав большинства мониторов и телевизоров входят электронно-лучевые трубки, состоящие, в основном, из стекла. Для защиты от излучения стекло содержит оксиды свинца. Другие оксиды тяжелых металлов, например, кадмия, иногда применялись при нанесении фосфорного покрытия. В связи с тем, что свинец может отходить от стекла и загрязнять почву и грунтовые воды, с экологических позиций складирование на свалке не рекомендуется.

Лучшим методом обработки стекол от приборов с экраном являются разделение различных видов стекла (стекла экрана и конуса, так как они отличаются друг от друга по качественным показателям), удаление покрытий, измельчение, удаление приставшего металла и повторное использование в стекольной промышленности для изготовления новых экранов. Повторное применение битого стекла предполагает сортировку стекол экрана и конуса по определенным качествам, соответствующим требованиям со стороны стекольной промышленности. Стекла, содержащие материалы, в состав которых входят вредные вещества, повторно не применяются. Покрытия экранного стекла часто содержат сульфиды цинка или свинец и кадмий. При удалении покрытий, содержащих потенциально опасные вещества, применяются мокрый и сухой вакуум с высокоэффективным отделением пыли или специальные фильтры. Применение стекла на стекольном заводе требует предварительного удаления черных и цветных металлов. Эта операция производится при помощи установленных над конвейером магнитов для черных металлов и вертикально установленного сепаратора для цветных металлов
на потоке измельченного стекла. Полученный продукт является очищенным и готовым для применения в качестве вторсырья в производстве [27] (рис. 5.75–5.76).

Рис. 5.75. Упрощенная схема процесса обработки приборов с монитором [27]

Рис. 5.76. Цех по демонтажу телевизоров (отделение стекла экрана и конуса), Lebenshilfe e.V. Дрезден, Германия

Переработка пластмассовых деталей

Эффективная утилизация пластмассовых материалов может быть обеспечена технологическим процессом, содержащим нижеуказанные стадии:

1. Измельчение крупных корпусов на небольшие куски и очистка (удаление загрязнений).

2. Разделение по видам пластмасс. Эта стадия может быть реализована за счет трехступенчатого процесса разделения по плотности (первый процесс в гидроциклоне с возвратом части материала, второй процесс в гидроциклоне с возвратом части материала, разделение по осадку), после которого проводится электростатическое разделение в качестве завершающей стадии.

3. Определение характера и идентификация пластмассовых деталей. Определение физических особенностей выделенных пластмасс.

После проведения всех стадий процесса могут быть получены 6 потоков материалов на выходе:

● Смесь полиэтилена и полипропилена.

● Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС).

● Полистирол высокой ударной вязкости (HIPS).

● Поликарбонаты.

● Смесь поликарбонатов и АБС.

● Прочие полимерные материалы, напр., нейлон или ПВХ.

Смесь полиэтиленов и полипропиленов может быть возвращена в хозяйственный оборот без дополнительного разделения или обработки. HIPS, АБС, поликарбонаты и смесь поликарбонатов и АБС пользуются большим спросом как ценное вторсырье и заменяют первичное сырье [31, 27].

Печатные платы и комплексные компоненты

Металлсодержащие потоки, получаемые при разделении бывших в употреблении электронных приборов, формируются, в первую очередь, печатными платами и комплексными компонентами. Комплексными компонентами являются, например, дисководы, корпуса, принтеры, клавиатуры (рис. 5.77–5.79).

Печатные платы содержат наиболее ценные металлы, однако, в отходах электроники наблюдается и наибольшее количество токсичных металлов. Содержание благородных металлов в печатных платах в 10 или даже в 100 раз больше, чем в таком же количестве соответствующей руды. Для утилизации печатных плат и комплексных компонентов требуются различные методы и виды оборудования.

В большинстве случаев обработка комплексных компонентов начинается с разборки и последующего измельчения и/или сортировки. В отличие от этого печатные плиты для утилизации благородных металлов и меди часто целиком направляют в медеплавильную печь. При этом могут быть разрушены или превращены в безвредную форму также токсичные вещества. Однако, направление целых печатных плат в медеплавильную печь является неэффективным путем, так как платы на ок. 70 % состоят из неметаллических материалов.

Рис. 5.77. Отработанные электронные приборы,
CD-диски «Recyclingzentrum/Wertstoffhof» GmbH, Германия

Рис. 5.78. Отработанные электронные приборы принтеры, винчестеры «Recyclingzentrum/Wertstoffhof» GmbH, Германия

Существенное улучшение технико-экономических показателей извлечения металлов может быть достигнуто в результате разделения металлических и неметаллических составляющих при помощи различных процессов. При этом повышается также степень чистоты материалов до их применения в металлургическом процессе. В этих целях могут быть использованы методы подготовки руды и промышленности переработки минерального сырья. К этим методам относятся операции измельчения, классификации, разделения и обогащения, способствующие улучшению физических свойств и обеспечивающие возможность экономически выгодной утилизации различных металлов.

Рис. 5.79. Демонтированные печатные платы
после разборки электронной техники

Для утилизации самых разных металлов используются плавильные процессы с дифференцированными операциями обработки (процессы очистки). Благородные металлы отделяются в расплаве от других металлов, которые накапливаются в шлаке, богатом свинцом. На следующей стадии производится разделение меди и благородных металлов путем выщелачивания и электролитических процессов. В последующей стадии очистки благородных металлов получают чистые благородные металлы. Параллельно извлекаются такие металлы, как никель или свинец [27].

Переработка бывших в употреблении электронных приборов обладает высоким потенциалом по обеспечению занятости, в частности, в сферах ремонта, разборки и утилизации запасных частей и повторно продаваемых компонентов. После простого обучения в процессе работы в этой сфере могут участвовать также инвалиды, люди невысокого уровня квалификации или социально ущемленные граждане. С успехом в этой сфере могут действовать также специальные мастерские и цеха, интегративные и благотворительные организации.