BE1017108A3 - Methode voor de verwijdering van kwik uit elektronicaschroot. - Google Patents

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van kwik en kwikhoudende substanties uit elektronicaschroot met kwikhoudende LCD schermen of andere kwikbronnen, waarbij het kwikhoudende schroot eerst verkleind wordt in een daarvoor geschikte inrichting om de kwikhoudende onderdelen te breken waardoor kwikdampen en andere kwikhoudende substanties vrijkomen, waarbij vluchtige kwikdampen door een filter worden afgescheiden en waarbij het niet verdampte kwik en andere kwikverbindingen door een combinatie van meervoudige scheiding op een karakteristieke eigenschap van de brokstukken en spoelen met een vloeistof van het oppervlak van de brokstukken verwijderd worden.

Description

Methode voor de verwildering van kwik uit elektronicaschroot

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderenvan kwik en kwikhoudende substanties uit elektronicaschroot met kwikhoudendeLCD schermen of andere kwikbronnen, waarbij het kwikhoudende schroot eerstverkleind wordt in een daarvoor geschikte inrichting om de kwikhoudendeonderdelen te breken waardoor kwikdampen en andere kwikhoudende substantiesvrijkomen, waarbij vluchtige kwikdampen door een filter worden afgescheiden enwaarbij het niet verdampte kwik en andere kwikhoudende substanties door eencombinatie van meervoudige scheiding op een karakteristieke eigenschap van debrokstukken en spoelen met een vloeistof van het oppervlak van de brokstukkenverwijderd worden.

Een dergelijke werkwijze is uit de literatuur niet bekend. Wel is het uit de literatuurbekend dat de voornaamste kwikbron in elektronicaschroot TL buizen in LCDschermen, zogenoemde backlights, zijn (A. Mester, N. Fraunholcz, A. van Schaik,M.A. Reuter: Characterization of the Hazardous Components in End-of-LifeNotebook Displays. EPD Congress 2005, Ed. M.E. Schlesinger TMS (The Minerals,Metals & Materials Society) San Francisco, California February 13-17,2005).

Het is ook bekend uit de hierboven genoemde literatuur dat het kwik in backlights inhet fluorescerende poeder aan de binnenkant van de TL buis aanwezig is en dat tenminste een deel van het kwik uit vluchtige damp bestaat.

De verwijdering van de kwikhoudende backlights door handmatige demontage vanLCD schermen is problematisch. Aan de ene kant zijn backlights moeilijktoegankelijk, deels omdat ze vaak beschermd zijn door meerdere lagen materiaal,zoals de buitenkant van het scherm, plastic folie en aluminium plaat. Daardoor is dedemontage van backlights tijdrovend. Een complicerende factor is dat sommigeoudere modellen van LCD schermen geen backlight bevatten, andere ouderemodellen echter vaak twee backlights hebben, terwijl nieuwere modellen altijd met één backlight geleverd worden. Bovendien is de positie van de backlights in het LCDscherm verschillend per fabrikant of zelfs per model. Een handmatige demontage isdoor deze factoren economisch onaantrekkelijk. In de hierboven genoemde studiewerden 150 voor recyclage aangeboden LCD schermen uit laptops handmatiggedemonteerd. Hieruit blijkt dat 17 % van de in dit monster aanwezige backlights bijaankomst al gebroken was. Deze backlights waren in de inzamelroute gebroken. Ditbetekent dat bij de demontage van zulke LCD schermen kwikdamp vrij kan komen,hetgeen grote consequenties voor de arbeidsveiligheid heeft.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel een werkwijze te verschaffen waarmeekwik en kwikhoudende substanties uit elektronicaschroot met kwikhoudende LCDschermen of andere kwikbronnen op een veilige en efficiënte manier verwijderdkunnen worden.

Ter verkrijging van het hiervoor genoemde doel verschaft de uitvinding eenwerkwijze zoals in de aanhef genoemd en welke daardoor gekenmerkt wordt dat hetproces met een verkleining van het kwikhoudend elektronicaschroot begint. Dezeverkleining heeft tot doel de kwikhoudende onderdelen te breken zodat kwik enkwikhoudende substanties vrijkomen.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de verkleining in stappen uitgevoerdom het vrijkomen van het kwik gecontroleerd te laten verlopen.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm worden tussen tweeverkleiningsstappen kwikvrije of tenminste kwikarme componenten uit hetverkleinde mengsel afgescheiden. Op deze manier wordt het neerslaan van kwik enkwikverbindingen op oorspronkelijk niet kwikhoudende componenten in hetelektronicaschroot tot een minimum beperkt.

Volgens de werkwijze van de uitvinding worden de tijdens de verkleiningvrijkomende vluchtige kwikdampen en kwikverbindingen verwijderd enopgevangen.

De hoeveelheid vrijkomende kwikdampen kan worden beïnvloed door detemperatuur voor, tijdens of na de verkleining ten opzichte van kamertemperatuur teverhogen of te verlagen. Bij hogere temperaturen zal meer kwik verdampen dan bijlagere temperaturen.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm worden de vrijkomende kwikdampen en eendeel van de vaste stof kwikverbindingen afgezogen en in één of meerdere stappen uitde proceslucht gefilterd en opgeslagen.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm worden kwikdampen chemischgebonden aan vaste stof deeltjes.

Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm wordt het chemisch binden en hetverwijderen van de ontstane kwikverbindingen uit het proces tenminste gedeeltelijkin gescheiden stappen uitgevoerd.

Volgens de werkwijze van de uitvinding worden de brokstukken uit de verkleiningop een karakteristieke deeltj esafmeting in minstens twee fracties gescheiden. Hetdoel van deze scheiding is concentreren van kwikhoudend poeder in een fijne fractie.Bovendien kunnen backlights die eventueel onvolledig zijn verkleind in eenmiddenffactie worden opgevangen. In een grove fractie worden brokstukken vanonderdelen uit het elektronicaschroot geconcentreerd die geen kwikbron bevatten.Indien de brokstukken uit de verkleining geen substantiële hoeveelheid onvolledigverkleinde backlights of andere kwikhoudende onderdelen bevatten, kan het makenvan een middenffactie achterwege gelaten worden.

Volgens de werkwijze van de uitvinding worden tijdens de eerste verkleiningsstapeventueel niet volledig verkleinde backlights selectief verpulverd, om dekwikhoudende substanties voor verwijdering toegankelijk te maken.

Volgens de werkwijze van de uitvinding worden niet vluchtige kwikverbindingenmet behulp van een vloeistof van het oppervlak van de brokstukken van hetverkleinde elektronicaschroot gespoeld, waarbij vervolgens de kwikverbindigen metbehulp van een classificatie methode gebaseerd op een karakteristiekedeeltj esafmeting uit de spoelvloeistof afgescheiden worden.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is de gebruikte spoelvloeistof water.

De uitvinding zal hierna aan de hand van een tekening en een uitvoeringsvoorbeeldworden verduidelijkt.

Fig. 1 toont een processchema volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van dewerkwijze van de uitvinding. Het proces begint met een verkleining (A), waarin hetkwikhoudend elektronicaschroot zodanig tot stukken wordt verkleind dat dekwikhoudende onderdelen in het schroot breken en de brokstukken hiervangrotendeels losgeslagen worden van andere niet kwikhoudende onderdelen. Dit kanworden bereikt door snijdende of slaande bewegingen of een combinatie van deze.Voor dit doel kan bijvoorbeeld een gangbare rotorschaar worden gebruikt.

De tijdens de verkleining eventueel vrijkomende kwikdampen (2) worden afgezogenen uit de ventilatielucht gefilterd (E). Een geschikte methode hiervoor is dekwikdampen door een actieve-kool filter te geleiden. De schone ventilatielucht (3)kan geretourneerd worden in het proces of kan worden geloosd in de atmosfeer. Hetafgescheiden kwik (4) wordt opgeslagen en afgevoerd.

Met name wordt een zeer goede absorptie van kwik uit de ventilatielucht verkregenmet een zwavel geïmpregneerde actieve-kool filter.

Overigens kan de afscheiding van kwikdampen worden bevorderd door deventilatielucht plaatselijk af te koelen.

Een andere manier om kwikdampen uit de ventilatielucht af te scheiden, is dekwikhoudende luchtstroom door een kwikabsorberende vloeistof, bijvoorbeeld eenwaterige oplossing van kaliumdichromaat (K2Cr207), te geleiden.

De brokstukken uit de verkleining worden na afzuiging van de kwikdampen op basisvan een karakteristieke deeltj eseigenschap gescheiden in twee, drie of zelfs vierfracties.

Een geschikte methode hiervoor is de deeltjes te scheiden op basis van hunvalsnelheid in lucht of water. Voor dit doel kan bijvoorbeeld een ballistischescheider, een luchtcycloon of een zig-zag zifter worden gebruikt. Al dezeclassificatie methoden zijn bekend uit de literatuur.

Een andere geschikte methode voor de hierboven genoemde classificatie is hetscheiden van de deeltjes op basis van een karakteristieke deeltj esafmeting met behulpvan een zeef.

Fig. 1 toont een uitvoeringsvorm, waarin de brokstukken in drie fracties wordengescheiden in lucht (B): een grove fractie 6, een middenffactie 7 en een fijne fractie8. Hierbij wordt de karakteristieke afmeting waarop de brokstukken in de hierbovengenoemde classificatie gescheiden worden zodanig gekozen dat de brokstukken in degrove fractie (6) geen kwikbron bevatten. Een deel van de tijdens de verkleiningvrijkomende kwikdampen en kwikhoundend poeder kan echter aan het oppervlakvan de brokstukken neerslaan.

Fig. 1 toont een uitvoeringsvorm, waarin de grove fractie (6) gespoeld wordt met eenspoelvloeistof, bijvoorbeeld water, om het aanhechtende kwik van het oppervlak van de brokstukken te verwijderen. Een geschikte inrichting om dit doel te bereikenbestaat uit een zeef met een inrichting voor het besproeien van de brokstukken metverse spoelvloeistof en een opvang- en afVoermechanisme voor de gebruiktespoelvloeistof. De openingen in de spoelzeef hebben een enigszins kleinere afmetingzodanig dat de brokstukken niet door de openingen heen kunnen worden gevoerd,terwijl de spoelvloeistof samen met de kwikhoudende substanties er wel doorheenkunnen stromen. De gespoelde grove fractie 9 is een eindproduct in het proces van deonderhavige uitvinding.

Zoals getoond in Fig. 1, wordt de middenffactie die verkregen is in de hierbovengenoemde classificatie naar een tweede verkleiningsstap (C) geleid, waarin eventueelonvolledig verkleinde kwikhoudende componenten verder verkleind worden, om dekwikhoudende componenten bloot te leggen, waarbij niet kwikhoudende brokken zomin mogelijk verder verkleind worden. Voor de uitvoering van een dergelijkeselectieve verkleining kan bijvoorbeeld een hamermolen worden gebmikt, waarbij debewegingssnelheid van de hamers zodanig gekozen wordt dat alle of ten minste hetovergrote deel van de kwikhoudende componenten breken, terwijl de nietkwikhoudende brokken niet of in substantieel mindere mate breken.

Na de tweede verkleiningsstap wordt de middenffactie (16) op de zelfde maniergespoeld met een spoelvloeistof, zoals hierboven beschreven voor de grove fractie(6).

De fijne fractie uit de classificatie (8) wordt samen met de kwikhoudendespoelvloeistofstromen (10) en (17) naar een classificatiestap (G) geleid, waarin dezeopnieuw in een grove fractie (9’) en een fijne fractie (11) gescheiden worden. Descheidingsparameters in deze classificatiestap worden zodanig gekozen dat in degrove fractie de kwikvrije of tenminste kwikarme deeltjes geconcentreerd worden diena ontwatering een tweede eindproduct van het proces vormen (9’). De fijne fractie(11) is een suspensie, waarin de kwikhoudende substanties geconcentreerd zijn.

Zoals getoond in Fig. 1 worden de kwikhoudende substanties uit suspensie (11) metbehulp van een verdere classificatiestap (I) afgescheiden. Deze afscheiding kangefaciliteerd worden door de vaste stof deeltjes in de suspensie te agglomereren (H)tot grotere deeltjes met behulp van een geschikte flokkulant (12). Het schoneproceswater (15) kan vervolgens geretourneerd worden in het proces. Dekwikhoudende filterkoek (14) wordt op gevangen en afgevoerd.

VOORBEELD

Een verzameling van afgedankte laptops stammen uit de productiejaren tussen 1985en 2001.

Een hoeveelheid van 222 kg van de hierboven beschreven laptops werd in een 4-assige rotorschaar die voorzien is van een interne zeef met ronde openingen met eendiameter van 50 mm verkleind bij een toerental van de assen waarop de messenbevestigd zijn van 23 omwentelingen per minuut. De verkleining werd uitgevoerd bijeen omgevingstemperatuur van 6 °C.

Onder de afvoeropening van de rotorschaar was een luchtdichte opvangbak geplaatstvoor de opvang van de brokstukken van de verkleinde laptops. Alle kieren enzijopeningen van de rotorschaar waren tijdens deze proef afgedekt behalve een kleineopening in de voedingstrechter van 100 x 440 mm, om de ventilatieluchtgecontroleerd via de invoertrechter en via de verkleiningsruimte naar de opvangbakte geleiden. Via een opening in de zijwand van de opvangbak werd de ventilatieluchtverder geleid naar een met zwavel geïmpregneerde actieve-kool filter. Met eengeijkte kwikdampmonitor werden de concentraties van kwik vóór en na het actieve-kool filter regelmatig gemeten. In de ongefilterde ventilatielucht werden kwik o concentraties tussen 10 en 19 pg/Nm gemeten, terwijl in de gefilterde lucht waardentussen 0 en 4 pg/Nm3 gemeten werden.

Na een 48 uur lang durende afzuiging werden de brokstukken in verschillendedeeltjesgrootte fracties gezeefd en het kwikgehalte van elke fractie met behulp van een gestandaardiseerde analysemethode bepaald. Voor de afzeving bij 10 mm werdeen trommelzeef met ronde gaten gebruikt, voor de afzeving bij 1 mm, 2 mm en 3.5mm werden vlakke schudzeven met vierkante mazen gebruikt.

Tab. 1 toont dat 33.0 massa-% van de kwikhoudende vaste stof substanties in defractie 0-1 mm geconcentreerd zijn, die maar 2.2 % van de totale massa van debrokstukken bedraagt. Het kwikgehalte van deze fractie is 10.8 ppm.

Uit Tab. 1 blijkt verder dat het kwikgehalte van de fractie 2-10 mm hoger ligt dandat van zowel fractie 1-2 mm als van fractie >10 mm. Uit een handsorteeranalysebleek dat de fractie 2-10 mm onvolledig verkleinde backlights bevatte, terwijl in defracties 1 - 2 mm en >10 mm geen onvolledig verkleinde backlights gevondenwaren.

Met een hoeveelheid van 6.4 kg uit de fractie >10 mm werd vervolgens een spoeltestuitgevoerd om de verwijdering van aan het oppervlak van de brokstukken hechtendkwikhoudend poeder te testen. De testopstelling bestond uit een vlakke schudzeefmet vierkante mazen met een maaswijdte van 5 mm, een opvangbak voor hetspoelwater en een sproei inrichting. Het materiaal werd op de zeef gelegd en krachtiggespoeld met een hoeveelheid van 22 liter kraanwater uit een geknepen rubberslang.Het kwikgehalte van het monster na het spoelen bedroeg 0.28 ppm ten opzichte vaneen kwikgehalte van 0.49 ppm vóór het spoelen.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot de hiervoor beschreven enin de figuur weergegeven wijze.

Claims (13)

1. Werkwijze voor het verwijderen van kwik en kwikhoudende substanties uitelektronicaschroot met kwikhoudende LCD schermen of anderekwikbronnen, waarbij het kwikhoudende schroot eerst verkleind wordt in eendaarvoor geschikte inrichting om de kwikhoudende onderdelen te brekenwaardoor kwikdampen en andere kwikhoudende substanties vrijkomen,waarbij vluchtige kwikdampen door een filter worden afgescheiden enwaarbij het niet verdampte kwik en andere kwikverbindingen door eencombinatie van meervoudige scheiding op een karakteristieke eigenschap vande brokstukken en spoelen met een vloeistof van het oppervlak van debrokstukken verwijderd worden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de voor de scheidingten grondslag liggende karakteristieke deeltj eseigenschap een karakteristiekeafmeting van de brokstukken omvat.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de aan de scheidingten grondslag liggende karakteristieke deeltj esafmeting de kleinste afmetingvan de brokstukken omvat.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de brokstukkenin ten minste twee fracties gescheiden worden.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, datvoor de scheiding van de brokstukken een ballistische scheider gebruiktwordt.

6. Werkwijze volgens één van de conclusies 3, 4 of 5, met het kenmerk, datdeeltjes in een fractie met de kleinste afmetingen een kleinste afmeting vankleiner dan 1 mm hebben.

7. Werkwijze volgens één van de conclusies 3, 4 of 5, met het kenmerk, datbrokstukken in een fractie met tussenliggende afmetingen een kleinsteafmeting van tussen 1 en 10 mm hebben.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de brokstukken mettussenliggende afmetingen naar een herhaalde verkleiningsstap geleidworden.

9. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voor het afscheidenvan kwikdampen een, bij voorkeur met zwavel geïmpregneerde, actieve-koolfilter gebruikt wordt.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, datniet verdampte kwik samen met niet vluchtige kwikverbindingen van hetoppervlak van de brokstukken met een spoelvloeistof gespoeld worden.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de gebruiktespoelvloeistof water omvat.

12. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat dekwikhoudende substanties uit de spoelvloeistof op basis van eenkarakteristieke eigenschap van de kwikhoudende substanties afgescheidenworden.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de voor deafscheiding van de kwikhoudende substanties uit de spoelvloeistof tengrondslag liggende karakteristieke eigenschap een karakteristiekedeeltj esafmeting omvat.