Отходы электронного лома: проблемы переработки
Герой остросюжетного боевика, выбрасывая мобильник после каждого разговора, не должен по сценарию задумываться, что потом происходит с гаджетом. Между тем, он не одинок: в мире ежегодно выбрасывают около 160 000 000 мобильных телефонов, и это не кино, а только капля в море WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment) – отходов электрического и электронного оборудования.
По историческим меркам, отходы электронного лома и компонентов являются самым молодым видом отходов. Директива ЕС, впервые системно регламентирующая оборот WEEE, была принята только в 1980-х годах. Несмотря на то, что общий объем электронных отходов в мире не превышает 5% от общего количества, технологические, экологические и финансовые проблемы, создаваемые этим видом отходов, весьма значительны.
Отходы электроники содержат целый спектр опасных загрязнителей, среди которых можно выделить бериллий, ртуть, мышьяк, свинец, кадмий, поливинилхлорид (который сам по себе нейтрален, но переработка которого является острой экологической проблемой). Однако, наряду с загрязнителями WEEE содержат драгоценные металлы, такие как золото, серебро, платина и палладий, что делает этот вид отходов ценным вторичным ресурсом.
Поскольку, ввиду опасности электронных отходов, их экспорт запрещен Директивой ЕС, в этой отрасли, как и везде, где нужда сталкивается с государственным регулированием, возник теневой рынок, финансовые объемы которого, по сведениям «El Mundo», вполне сравнимы с мировым оборотом наркобизнеса. По оценкам ЮНЭП, ежегодно в мире образуется до 50 миллионов тонн отходов электрического и электронного оборудования и это число будет расти быстрее, чем все показатели по другим видам отходов.
В городе Гуйю (Китай, провинция Гуандун) находится самая большая свалка электронного мусора в мире, которая поглощает 56% мировых электронных отходов. По территории она превышает всю Московскую область, грунтовые воды в радиусе 60 – 100 км вокруг нее отравлены и непригодны для питья, в то же время производства вторичного сырья этой территории ежегодно приносят городу до 3 млрд. долларов прибыли. Интересно, что законодательно импорт электронных отходов в Китай не разрешен. Компания Apple в 2016 году отчиталась о том, что переработала из своих старых устройств почти тонну золота, что принесло компании чистую прибыль в 40 миллионов долларов. Очевидно, что переработка WEEE перспективное и прибыльное направление.
Классификация печатных плат в соответствии с содержанием золота
| | Возникновение
(не является исчерпывающим и окончательным) |
| | Неподготовленные платы от ЭЛТ-мониторов (ТВ и ПК), HiFi, источников питания, мелкой бытовой техники и т. д. |
| | Подготовленные платы от ЭЛТ-мониторов (ТВ и ПК), HiFi, источников питания, мелкой бытовой техники и т. д. |
| | Выщелоченные IT-платы (от очень низкого до низкого) |
| | IT (ПК-сервер, принтер), различные разъемы, ЖК-мониторы, материнские платы |
| | IT / телекоммуникационные платы |
| | Мобильные телефоны, IT-составляющие (процессоры и т. д.) |
Таблица 1. Классификация печатных плат в соответствии с содержанием золота
Россия генерирует около 3,75% мирового объема электронных отходов, с которыми должны справляться 9 перерабатывающих предприятий, из которых только 2 имеют специальные линии для компьютерного лома. Согласно п. 8 ст. 12 Федерального закона «Об отходах производства и потребления» № 89-ФЗ, с 01.01.2017 г. захоронение отходов, содержащих полезные компоненты, запрещено. Перечень таких отходов утвержден распоряжением Правительства РФ от 25.07.2017 № 1589-р, и отходы электроники в него включены, что увеличивает нагрузку на региональных операторов. Стоимость импортной линии переработки электронных компонентов «под ключ» составляет примерно 3 миллиона USD, при этом прибыль составит всего 1,5-2 USD на 1 переработанный компьютер, то есть срок окупаемости будет слишком велик.
Наиболее выгодное сырье для переработки – печатные платы, компьютерные процессоры, материнские платы телефонов и гаджетов. В последних содержание драгметаллов намного выше (см. Табл. 1).
Технологии обращения с отходами электронного лома и печатных плат
Традиционный процесс переработки предполагает загрузку электронных отходов в специализированную печь, где происходит выплавка металлических и технологическое сжигание органических компонентов электронных плат. Данная печь является импортным дорогостоящим оборудованием, вовлекающим сложные процессы. К тому же, разнообразие химического состава исходного сырья приводит к следующим проблемам:
- химию плавки значительно усложняет наличие изолирующих материалов и пластмасс;
- керамические примеси (например, компьютерных процессоров) при шахтной плавке приводят к потере добываемых металлов;
- высокое содержание меди сказывается на расходе присадок и понижает содержание благородных металлов.
Широко применим также процесс гидрометаллургической переработки, который потребляет азотную кислоту или раствор нитрата меди в промышленных количествах. Этот процесс требует мощной системы очистки сточных вод, к тому же, в нем происходит генерация токсинов и канцерогенов. Кроме того, технологии очень энергоемки, значительная часть отходов электронного скрапа все равно подлежит захоронению, также в процессе утрачиваются пластики и текстолит.
Установка непрерывного пиролиза УТД-2 для переработки отходов электроники: баланс бизнеса и экологии
В поисках решения вышеупомянутых проблем, международная компания Eco-CARBON предлагает осуществлять процесс в две стадии и использовать пиролиз отходов (экспериментальные испытания проводились на оборудовании производства ЗАО «Безопасные Технологии» – УТД-2-800) в качестве технологии для получения промежуточного сырья, направляемого на традиционную переработку.
Решение на базе непрерывного пиролиза сразу привело к ряду преимуществ:
- максимальная степень очистки от сторонних материалов с получением дополнительных кондиционных продуктов;
- высокая степень извлечения драгоценных материалов;
- сухой остаток от первой стадии имеет увеличенную концентрацию драгметаллов и в большей степени гомогенизирован, в связи с чем облегчено получение собственно драгметаллов из промежуточного сырья.
В отличие от традиционного процесса, в котором органические компоненты плат выжигаются с последующей очисткой продуктов горения, технология с применением Установок Термической деструкции УТД-2 позволяет также получить топливо: до 30% от первоначального объема для плат на эпоксидной основе и до 18% – для плат на основе фенолформальдегидных смол.
Установки непрерывного пиролиза УТД-2 серийно выпускаются отечественной компанией IPEC (ЗАО «Безопасные Технологии»), проверены в эксплуатации в различных климатических условиях регионов России и за ее пределами. Весь модельный ряд УТД и производственные мощности ЗАО «Безопасные Технологии» успешно прошли международные сертификации, на соответствие стандартам ASME и СЕ (инспектирующий центр – TUV NORD). Это позволило беспрепятственно экспортировать оборудование ПГ «БТ» в страны ЕС, так, например, продолжаются поставки комплектующих модифицированной установки УТД-2-200М для швейцарской компании «Eco-RESH AG», а также высокопроизводительной установки УТД-2-2000 для эстонской компании «Viru Keemia Grupp AS».
Переработка лома электронных компонентов на УТД-2: технологические стадии
Переработка лома электронных компонентов на УТД-2 подобна переработке любого другого пригодного для этой установки органического сырья. Первичное сырье предварительно измельчается и в камере пиролиза подвергается нагреву без доступа кислорода воздуха. Получившиеся летучие и жидкие углеводороды направляются в газожидкостной сепаратор на разделение. Вследствие высокого содержания пластиков в платах, возможно использование продуктов процесса в качестве топлива для поддержания температуры в реакторе. Согласно проведенным лабораторным анализам, теплота сгорания топлива составляет 34-37 МДж/кг. Жидкие стоки на данной стадии процесса не формируются, газовые выбросы – только те, которые генерируются в печи в процессе нагрева пиролизного реактора, то есть, это продукты сгорания дизельного и пиролизного топлива. Они направляются на каталитическую очистку (уникальный катализатор также отечественного производства, изготовлен в компании «Безопасные Технологии»).
В сухом остатке пиролизной стадии процесса – углерод, драгоценные металлы, фракция меди и стекловолокно.
Известно, что для первичного сырья (рудных материалов) содержание платиноидов суммарного количества в 2-3 г на тонну считается весьма рентабельным в переработке [1]. Содержание драгметаллов во вторичном электронном сырье исчисляется килограммами или даже десятками килограммов на тонну. Неудивительно, что Правительство РФ обратило внимание на этот ресурс, законодательно запретив его бездумную утилизацию. В то же время, российские производители уже сегодня обладают достаточными возможностями, чтобы распоряжения Правительства были выполнены.
Ознакомиться с модельным рядом и заказать оборудование можно в Каталоге пиролизных установок УТД. Специалисты компании IPEC ответят на все вопросы, касающиеся переработки отходов электроники, и помогут подобрать оптимальное технологическое решение, адаптированное под нужды объекта.
Авторы: К.В. Ладыгин, С.И. Стомпель, Ю.Л. Спектор
Статья «Переработка электронного лома по технологии термической деструкции» опубликована в журнале «ТВЕРДЫЕ БЫТОВЫЕ ОТХОДЫ» выпуск № 6, 2018 г.
При использовании материала/любой его части ссылка на авторство и сайт (www.i-pec.ru) обязательна
[1] ТЕХНОЛОГИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ОТХОДОВ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ М. Баркан, М. Чиненкова