ES2961002T3

ES2961002T3 - Sistema para la recuperación y refinación físico-mecánica de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica

Info

Publication number: ES2961002T3
Application number: ES19802983T
Authority: ES
Inventors: Garcia Francisco Javier Berrueta; Guzman Francisco Javier Jimenez
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2024-03-07
Anticipated expiration: 2039-05-17
Also published as: EP3795265B1; WO2019221591A1; US11905574B2; CA3102588A1; EP3795265C0; EP3795265A4; EP3795265A1; US20210040580A1

Abstract

Un sistema para la recuperación y refinación físico- mecánica de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica, con medios para la separación de los metales de interés de los marcos de soporte poliméricos y de resinas, que no requiere de la adición de solventes ni aumento de temperatura, para la disgregación y separación de los materiales, de manera que no se producen residuos tóxicos para el medio ambiente.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema para la recuperación y refinación físico-mecánica de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica

Campo de la Invención

La presente invención se refiere a un sistema para la recuperación de metales a partir de materiales de desecho electrónicos y más particularmente, la presente invención proporciona un sistema para la recuperación físico-mecánica y refinación de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica, tales como placas base, tarjetas de circuitos, procesadores, memorias, etc. El sistema para la recuperación y refinado de la presente invención permite separar los metales de interés con una alta pureza de tal manera que puedan reutilizarse en procesos metalúrgicos.

Antecedentes de la invención

Debido al rápido desarrollo de la tecnología en los últimos años, los consumidores se sienten motivados a cambiar constantemente sus equipos electrónicos viejos por otros nuevos para mantenerse al día con la potencia de procesamiento. Sin embargo, no existen directrices claras que estipulen cómo deben eliminarse los equipos electrónicos, lo que da lugar a la acumulación de componentes electrónicos de desecho en grandes cantidades. Estos componentes de desecho, tal como las tarjetas electrónicas, no son apreciados por la industria del reciclaje, ya que debido a su alto grado de complejidad son difíciles de separar en sus materiales constituyentes.

Si bien es cierto que los componentes electrónicos de desecho tienen una gran proporción de metales no preciosos, también contienen metales de alto interés comercial tal como cobre, estaño, aluminio y hierro, entre otros. Hasta la fecha, el 90% de los componentes de equipos electrónicos se tratan como residuos no reciclables, que se envían a rellenos sanitarios o vertederos al aire libre, se queman o simplemente se desechan sin el confinamiento adecuado.

Para encontrar un destino útil a estos materiales de desecho, la industria del reciclaje ha optado por la utilización de dos grandes grupos de procesos, el primero es la destrucción mecánica total de las tarjetas, sin un orden ni metodología específica, que sólo permite obtener partículas finas del material que pueden dispersarse en rellenos sanitarios, mientras que el segundo grupo de procesos incluye el uso de productos químicos para la disolución selectiva de sustratos poliméricos y resinosos de componentes electrónicos tales como los descritos por ejemplo en las patentes US4619814, EP1784515, CN204058560U, EP2456574 y US6770249. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los procesos de separación química producen residuos tóxicos que son altamente contaminantes, lo que limita su implementación ya que requieren instalaciones especiales de confinamiento o el uso de procesos secundarios de inactivación. Adicionalmente, pero en menor grado, existen algunos procesos pirometalúrgicos en donde se consumen residuos electrónicos elevando la temperatura en atmósferas inertes, que permiten la separación de metales sin que estos experimenten cambios químicos; sin embargo, estos procesos, tales como los procesos pirolíticos convencionales, producen una gran cantidad de gases tóxicos que son difíciles de manejar. De lo anterior es evidente que los procesos de recuperación de metales a partir de chatarra electrónica disponibles en la actualidad, en todos los casos producen una gran cantidad de residuos que deben manejarse y reprocesarse para evitar la contaminación ambiental. Sin embargo, la mayoría de las veces los residuos producidos se eliminan directamente en vertederos al aire libre, de tal manera que las sustancias tóxicas producidas se dispersan de forma incontrolada, contaminando el suelo y los mantos freáticos.

En vista de lo anterior, existe la necesidad de proporcionar un sistema para la recuperación de metales no ferrosos a partir de residuos electrónicos tal como tarjetas, memorias, procesadores y circuitos, que permita separar los metales de interés de los soportes poliméricos y de resina en los que se encuentran incorporados, sin necesidad del uso de solventes ni procesos de separación térmica, con el fin de evitar la descomposición de materiales de desecho, reduciendo la contaminación residual del sistema, de tal manera que el proceso de reciclaje de componentes electrónicos sea amigable con el medio ambiente.

Sumario de la invención

Con el fin de superar las limitaciones de los equipos y sistemas para el tratamiento de residuos electrónicos tales como tarjetas, placas de circuitos y procesadores entre otros, la presente invención tiene como objetivo proporcionar un sistema para la recuperación y refinación físico-mecánica de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema para la recuperación y refinado físico-mecánico de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica, que permita una separación eficiente de los componentes metálicos de interés, a partir de los componentes residuales de las tarjetas electrónicas sin pérdidas considerables de los metales.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un sistema para la recuperación y refinación físicomecánica de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica, que pueda separar los metales incluso cuando se encuentran incorporados en matrices de resina o encapsulados en polímeros.

Aún otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema para la recuperación y refinado físico-mecánico de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica que no utilice reactivos químicos para la separación de los componentes de los residuos de chatarra electrónica, de tal manera que no se generen residuos tóxicos.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un sistema para la recuperación de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica, que tenga medios para la separación secuencial de los componentes de interés y también tenga medios para la recuperación de los materiales de interés a partir de las salidas de desechos del sistema para aumentar su eficiencia.

Aún otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema para la recuperación de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica, que permita la separación de los residuos en fracciones separadas, que puedan utilizarse para su integración en sistemas de procesamiento metalúrgico.

Los objetivos y ventajas antes mencionados, así como otros, de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de los mismos.

Descripción de las figuras de la invención

La Figura 1 muestra una vista lateral del sistema para la recuperación de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica de la presente invención.

La Figura 2 muestra una ampliación de la sección a) de la Figura 1.

La Figura 3 muestra una ampliación de la sección b) de la Figura 1.

La Figura 4 muestra una ampliación de la sección c) de la Figura 1.

La Figura 5 muestra una ampliación de la sección d) de la Figura 1.

Descripción detallada de la invención

El sistema para la recuperación y refinación de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica de la presente invención, está compuesto por una serie de equipos que en conjunto permiten separar eficientemente los componentes metálicos de los residuos de las matrices de soporte y encapsulación de componentes electrónicos tal como tarjetas, memorias y procesadores, sin requerir el uso de solventes químicos, de tal manera que el sistema de la presente invención no genere sustancias químicas de desecho ni produzca gases tóxicos que podrían escapar al suelo o mantos freáticos, de tal manera que el sistema de la presente invención permita un proceso de reciclaje completamente respetuoso con el medio ambiente. El sistema de la presente invención también permite obtener residuos metálicos tal como cobre y aluminio a partir de residuos electrónicos, con un tamaño de partícula pequeño que facilite su manejo y posterior uso en procesos de reciclaje metalúrgico convencionales.

Para lograr lo anterior, el sistema de la presente invención se compone por diversos equipos que separan los residuos de forma secuencial, hasta obtener un residuo final altamente enriquecido en metales no ferrosos tal como cobre y aluminio, el cual puede separarse para obtener residuos separados que contienen un solo metal no ferroso.

El sistema para la recuperación de metales no ferrosos de la presente invención comprende:

• Un molino de martillos (1), alimentado por una primera banda transportadora de alimentación controlada (2), que tritura los residuos de chatarra electrónica hasta obtener un tamaño de partícula homogéneo, conectado a una cámara de aire (3) de forma sustancialmente rectangular, situada a su salida, en donde el material procedente del molino de martillos se incorpora a una corriente eólica causada por el movimiento de dicho molino (1) para su dispersión en una cámara de separación (4) que se conecta a través de una campana (5) a dicha cámara de aire (3), en donde el material particulado se dispersa en un área preferentemente entre 0.7 a 1.3 m3, hasta chocar con una criba de rebote ubicada en la parte inferior, la cual tiene orificios entre 12 a 17 mm, de tal manera que sobre ella se depositan los materiales más pesados, mientras que los materiales más ligeros se impulsan de regreso hacia la cámara de separación (4) por la turbulencia generada por la corriente eólica proveniente del molino de martillos (1), para encontrarse con una corriente de aire transversal proveniente de un soplador, con un flujo preferencial entre 150 a 250 m3/h, que redirige los residuos más ligeros hacia un conducto de salida con un extractor (6) con un flujo de succión entre 1700 a 2100 m3/h, que arrastra dichos residuos hacia un filtro de mangas (7);

• Una caja dosificadora (8), que recibe el material que atraviesa los orificios de la criba de rebote y los redirige hacia una segunda banda transportadora (9) que los deposita en una tolva de alimentación de cañón transversal (10), con una corriente de aire transversal entre 130 a 170 m3/h, que intercepta los materiales más ligeros enviándolos hacia una salida con un extractor (11) que genera una fuerza de succión entre 1700 a 2300 m3/h, que arrastra los materiales atrapados por la corriente de succión redirigiéndolos hacia un filtro de mangas (7);

• Una criba o malla de retención, colocada en el fondo de la tolva de alimentación de cañón transversal (10), con un motovibrador que evita la obstrucción del material más pesado que pasa por ella para depositarse sobre una criba oscilatoria (12) tal como, por ejemplo, una criba Rotex®, en la que el material libre de contaminantes ligeros se clasifica en tres tamaños: grande mayor a 3 mm que es rechazado y re-enviado mediante un soplador (13) a un ciclón (14) que lo deposita en un segundo molino (15) para disminuir su tamaño para reingresarlo a la tolva de alimentación de cañón transversal (10); mediano entre 1 a 3 mm y; fino inferior a 1 mm, depositándose el material mediano y fino en una tercera banda transportadora (16);

• Un tambor magnético (17), que recibe los materiales de tamaño mediano y fino de la tercera banda transportadora (16), que extrae los materiales ferrosos para enviarlos a una línea de producción paralela, depositando los metales no ferrosos en una criba rotatoria combinada (17) para retirar materiales menores a 1 mm, enviándolos a una mesa densimétrica húmeda o mesa wiffley para separación y tratamiento de polvos finos, transfiriendo los metales no ferrosos separados a un primer secador tipo serpentín operado por aire, mientras que los materiales medianos (entre 1 a 3 mm) se envían a una segunda etapa de la criba rotatoria combinada (18) en la cual se agregan a un tambor giratorio junto con agua, formando una mezcla homogénea, la cual se transfiere a una segunda mesa densimétrica (19) para la separación de metales no ferrosos de cualquier contaminante;

• Una criba rotatoria (20), dispuesta para recibir metales no ferrosos con un tamaño entre 1 a 3 mm desde la segunda mesa densimétrica (19) para extraer el exceso de agua, depositándolos después en un segundo secador de serpentín (21) operado por aire, que traslada y deposita el material seco en un ciclón (22) colocado sobre un silo dosificador (23) que alimenta un molino granulador centrífugo (24) mediante un tornillo sin fin de velocidad variable, para reducir los metales de forma controlada hasta un tamaño y peso homogéneos;

• Un ciclón (25) que recibe los materiales desde el molino granulador centrífugo (24), en el cual los materiales finos se eliminan hacia un filtro de mangas (26), mientras que los metales se dispensan a través de una electroválvula hacia una cuarta banda transportadora (27) con un cabezal magnético en su extremo para la eliminación de residuos magnéticos;

• Una tercera criba oscilatoria (28) que recibe el material libre de metales ferrosos del cabezal magnético, que separa los metales no ferrosos en dos tamaños: un tamaño pequeño entre 0.5 a 1 mm y un tamaño mediano entre 1 a 2 mm, retirando metales mayores a 3 mm para su reprocesamiento en el segundo molino (15) y polvos finos menores a 0.5 mm;

• Un primer separador densimétrico de dos vías (29), que recibe metales de tamaño mediano y entrega cobre limpio por su salida superior, y aluminio contaminado por su salida inferior, transfiriéndose dicho aluminio contaminado mediante un pedestal o burro a un segundo separador densimétrico (30), el cual se calibra diferente al del primer separador densimétrico (29) que entrega aluminio limpio por su salida superior y basura por su salida inferior, teniendo dichos separadores primero (29) y segundo (30), extractores y filtros para retener cualquier contaminante ligero y;

• Un tercer separador densimétrico de dos vías (31), que recibe metales de pequeño tamaño, el cual entrega por su salida superior cobre limpio en un tamaño menor que el del primer separador densimétrico (29) y aluminio contaminado por su salida inferior, siendo dicho aluminio contaminado transferido por medio de un pedestal o burro a un cuarto separador densimétrico (32), el cual se calibra de manera diferente al del tercer separador densimétrico (31) que entrega aluminio limpio en un tamaño menor que el del segundo separador densimétrico (39) por su salida superior y basura por su salida inferior, teniendo dichos separadores tercero (31) y cuarto (32) extractores y filtros para retener cualquier contaminante ligero.

En una modalidad preferida de la presente invención, el sistema también comprende un separador ciclónico, ubicado en la entrada del filtro de mangas (7), con una válvula rotatoria que precipita los minerales y metales más pesados para redirigirlos hacia una criba que clasifica los materiales para reingresarlos hacia el molino de martillos (1) y; un segundo filtro de mangas conectado a la salida del filtro de mangas (7), con una tela más cerrada para retener las partículas finas que se escapan del filtro de mangas (7).

En una modalidad adicional de la presente invención, la tolva de alimentación de cañón transversal (10) comprende un cañón secundario vertical acoplado a su salida, el cual se conecta al extractor mediante una tubería corta, que mejora la fuerza de succión y evita el retroceso de los materiales separados.

En otra modalidad de la presente invención, el tambor magnético (17) se conecta a un molino pulverizador centrífugo (33) , que reduce y homogeneiza el tamaño de los residuos ferrosos, para posteriormente depositarlos sobre una criba (34) que separa los metales de los minerales.

En una modalidad adicional de la presente invención, los secadores de tipo serpentín primero y segundo se accionan por un ventilador que produce un flujo de aire entre 2300 y 2900 m3/h.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para la recuperación y refinado físico-mecánico de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica que comprende:

• Un molino de martillos, que tritura los residuos de chatarra electrónica hasta obtener un tamaño de partícula homogéneo, conectado a una cámara de aire, ubicado a su salida, en donde el material se incorpora en una corriente eólica causada por el movimiento de dicho molino para su dispersión en una cámara de separación, en donde el material particulado se dispersa hasta chocar con una criba de rebote ubicada en la parte inferior, de tal manera que sobre ella se depositan los materiales más pesados, mientras que los materiales más ligeros se conducen de regreso hacia la cámara de separación mediante las turbulencias generadas por la corriente eólica proveniente del molino de martillos, para encontrarse con una corriente de aire transversal proveniente de un soplador, con un flujo preferencial entre 150 a 250 m3/h, que redirige los residuos más ligeros hacia un conducto de salida con un extractor con un flujo de succión entre 1700 a 2100 m3/h, que arrastra dichos residuos hacia un filtro de mangas;

• Una caja dosificadora, que recibe el material que pasa a través de los orificios de la criba de rebote y los redirige hacia una segunda banda transportadora que los deposita en una tolva de alimentación de cañón transversal, con una corriente de aire transversal entre 130 a 170 m3/h, que intercepta los materiales más ligeros enviándolos hacia una salida con un extractor que genera una fuerza de succión entre 1700 a 2300 m3/h, que arrastra los materiales atrapados por la corriente de succión redirigiéndolos hacia el filtro de mangas;

• Una criba o malla de retención, colocada en el fondo de la tolva de alimentación de cañón transversal, que permite el paso del material más pesado a través de ella, para depositarlo sobre una criba oscilatoria en donde el material libre de contaminantes ligeros se clasifica en tres tamaños: un tamaño grande mayor a 3 mm, que se rechaza y regresa mediante un soplador a un ciclón que lo deposita en un segundo molino para disminuir su tamaño a reintroducirlo en la tolva de alimentación de cañón transversal; un tamaño mediano que varía entre 1 a 3 mm y; un tamaño fino inferior a 1 mm, depositándose el material de tamaño medio y fino sobre una tercera banda transportadora;

• Un tambor magnético, que recibe los materiales de tamaños medianos y finos de la tercera banda transportadora, que extrae los materiales ferrosos para enviarse a una línea de producción paralela, depositando los metales no ferrosos en una criba rotatoria combinada para retirar materiales menores a 1 mm, enviándolos a una mesa densimétrica húmeda o mesa wiffley para la separación y tratamiento de polvos finos, transfiriendo los metales no ferrosos separados a un primer secador tipo serpentín operado por aire, mientras que los materiales medianos (entre 1 a 3 mm) se envían a una segunda etapa de la criba rotatoria combinada en la cual se agregan a un tambor giratorio junto con agua, formando una mezcla homogénea, la cual se transfiere a una segunda mesa densimétrica para la separación de metales no ferrosos a partir de cualquier contaminante;

• Una criba rotatoria, dispuesta para recibir metales no ferrosos con un tamaño entre 1 a 3 mm desde la segunda mesa densimétrica para extraer el exceso de agua, para después depositarlos en un segundo secador de serpentín operado por aire, el cual transfiere y deposita el material seco en un ciclón colocado sobre un silo dosificador que alimenta un molino granulador centrífugo mediante un tornillo sin fin de velocidad variable, para reducir los metales de forma controlada a un tamaño y peso homogéneos,

• Un ciclón que recibe los materiales desde el molino granulador centrífugo, en el cual se eliminan los materiales finos hacia el filtro de mangas, mientras que los metales se dispensan a través de una electroválvula hacia una cuarta banda transportadora con un cabezal magnético en su extremo para la eliminación de residuos magnéticos y;

• Una tercera criba oscilatoria que recibe el material libre de metales ferrosos del cabezal magnético, el cual separa los metales no ferrosos en dos tamaños: un tamaño pequeño que varía entre 0.5 a 1 mm y un tamaño mediano que varía entre 1 a 2 mm, retirando metales mayores a 3 mm para su reprocesamiento en el segundo molino y polvos finos menores a 0.5 mm;

• Un primer separador densimétrico de dos vías, que recibe metales de tamaño mediano desde la tercera criba y entrega cobre limpio por su salida superior, y aluminio contaminado por su salida inferior, transfiriéndose dicho aluminio contaminado a través de un pedestal o burro a un segundo separador densimétrico que se calibra diferente al del primer separador densimétrico y entrega aluminio limpio por su salida superior y basura por su salida inferior y;

• Un tercer separador densimétrico de dos vías, que recibe los metales de pequeño tamaño de la tercera criba y entrega cobre limpio por su salida superior en un tamaño menor que el del primer separador densimétrico, y aluminio contaminado por su salida inferior, transfiriéndose dicho aluminio contaminado mediante un pedestal o burro a un cuarto separador densimétrico, el cual se calibra de manera diferente al del tercer separador densimétrico y entrega aluminio limpio en un tamaño menor que el del segundo separador densimétrico por su salida superior y de basura por su salida inferior.

2. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los separadores primero, segundo, tercero y cuarto tienen extractores y filtros para retener cualquier contaminante ligero.

3. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además una primera banda transportadora de alimentación controlada que alimenta el molino de martillos.

4. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la cámara de aire tiene una forma sustancialmente rectangular.

5. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la cámara de separación se conecta a través de una campana a la cámara de aire, de tal manera que el material particulado se dispersa en la cámara de separación en un área preferentemente entre 0.7 a 1.3 m3

6. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la criba de rebote tiene orificios entre 12 a 17 mm.

7. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la criba o malla de retención tiene un motovibrador que evita el atasco de material.

8. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además un separador ciclónico ubicado en la entrada del filtro de mangas, con una válvula rotatoria que precipita los minerales y metales más pesados para redirigirlos a una criba que clasifica los materiales para reingresarlos hacia el molino de martillos y; un segundo filtro de mangas conectado a la salida del filtro de mangas, para retener las partículas finas que escapan del filtro de mangas.

9. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la tolva de alimentación de cañón transversal comprende un cañón secundario vertical acoplado a su salida, el cual se conecta al extractor mediante una tubería corta, para mejorar la fuerza de succión y evitar el retroceso de materiales separados.

10. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el tambor magnético se conecta a un molino pulverizador centrífugo, que reduce y homogeneiza el tamaño de los residuos ferrosos para posteriormente depositarlos en una criba que separa los metales de los minerales.

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los secadores tipo serpentín primero y segundo se accionan por un ventilador que produce un flujo de aire entre 2300 a 2900 m3/h.