KR20110054019A - 전기전자장비의 폐기 - Google Patents

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KR20110054019A
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Abstract

본 발명은 플라스틱 및 금속 구성부품을 구비하는 전기전자장비 폐기방법으로서, 용융가공물을 형성하기 위해 장비 및/또는 장비의 분쇄부품들을 용융가공하는 단계와, 상기 용융가공물을 용기로 이송하며, 휘발성 탄화수소를 유리시키고 금속을 포함한 비휘발성 잔여물을 남기도록 적외선 복사를 이용해 상기 제품을 가열하는 단계와, 연이은 사용을 위해 휘발성 탄화수소 및 비휘발성 탄화수소 중 하나 또는 모두를 수집하는 단계를 포함하는 전기전자장비 폐기방법에 관한 것이다.

Description

전기전자장비의 폐기{DISPOSAL OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC EQUIPMENT}
본 발명은 일반적으로 전기전자장비의 폐기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 사용가능한 제품을 재생하기 위한 이런 장비의 폐기방법에 관한 것이다.
대부분 원하지 않는 소비제품들에 대해, 원하지 않는 전기전자장비는 결국 폐기를 위해 지역 폐기물장으로 간다. 최근까지, 가장 통상적인 폐기 방법은 간단히 매립지에 폐기 전기전자장비(통상적으로 "WEEE" 또는 "전자폐기물(e-waste)"이라 함)를 묻는 것이었다. 그러나, 환경에 대한 인식이 높아짐에 따라, 이런 식으로 WEEE를 폐기하는 데 대한 우려가 높아지고 있다. 예컨대, 1990년대에 몇몇 유럽국가들은 매립지에 WEEE의 폐기를 금지하는 법을 도입하였다.
앞으로 확대될 것으로 예상되는 매립지에 WEEE의 폐기를 금지하는 추세로, 폐기물의 폐기를 위한 새로운 기술이 개발될 필요가 있다. 올바르게 폐기하면, WEEE는 2차 원료의 소중한 자원을 제공할 수 있다. 예컨대, WEEE의 공통 부품들로는 다양한 타입의 플라스틱과, 납, 주석, 구리, 실리콘, 베릴륨, 탄소, 철, 알루미늄, 카드뮴, 수은, 탈륨, 아메리슘, 안티몬, 비소, 바륨, 비스무스, 붕소, 코발트, 유로퓸, 갈륨, 게르마늄, 금, 인듐, 리튬, 망간, 니켈, 니오븀, 팔라듐, 백금, 로듐, 루테늄, 셀레늄, 은, 탄탈륨, 테르븀, 토륨, 티타늄, 바나듐, 및 이트륨과 같은 원소들이 있다. 그러나, (예컨대, 매립지에) 올바르게 폐기하지 않으면, WEEE의 공통 부품들은 독성 및 발암물질의 주요 원인일 수 있다.
종종 복잡하고 다수의 구성부품 구조물들로 인해, 안전하고 효율적이며 효과적으로 WEEE를 폐기 또는 재활용하는 것은 지금까지 어려운 것으로 입증되었다. 사용된 한가지 접근법은 WEEE를 망가뜨려 최첨단 장비를 이용해 다양한 금속과 플라스틱 부품들을 분리하는 것을 포함한다. 분리된 부품들은 금속 및 플라스틱 재활용을 위해 판매된다. 그러나, 망가진 부품들의 복잡한 혼합물을 분리하는데 필요한 장비들은 매우 고가이다. 더욱이, 별도의 공정은 완벽과는 거리가 멀고, "분리된" 재료를 위한 적용들을 제한한다.
따라서, WEEE의 폐기를 위한 기존의 방법과 관련된 하나 이상의 단점과 결함들을 해소 또는 완화하거나 최소한 사용가능한 다른 방법을 제공할 기회가 여전히 남아 있다.
따라서, 본 발명은 플라스틱 및 금속 구성부품을 구비하는 전기전자장비를 폐기하는 방법으로서, 용융가공물을 형성하기 위해 장비 및/또는 장비의 분쇄부품들을 용융가공하는 단계와, 상기 용융가공물을 용기로 이송하며, 휘발성 탄화수소를 유리시키고 금속을 포함한 비휘발성 잔여물을 남기도록 적외선 복사를 이용해 상기 제품을 가열하는 단계와, 연이은 사용을 위해 휘발성 탄화수소 및 비휘발성 탄화수소 중 하나 또는 모두를 수집하는 단계를 포함하는 전기전자장비 폐기방법을 제공한다.
본 발명의 방법에 의하면, 원치않는 전기전자장비를 안전하고 효율적으로 폐기할 수 있을 뿐만 아니라 그렇게 함으로써 많은 소중한 2차 원료가 장비로부터 분리될 수 있다. 특히, 전기전자장비로부터 플라스틱이 수집되고 석유제품으로 사용될 수 있는 휘발성 탄화수소로 변환된다. 더욱이, 상기 방법으로부터 발생한 비휘발성 잔여물은 전기전자장비로부터 금속을 포함한다. 금속은 연이어 수집된 잔여물로부터 분리되고 귀금속을 포함한 다양한 금속들의 소중한 자원을 제공하기 위해 정제될 수 있다.
일반적으로, 휘발성 탄화수소와 비휘발성 잔여물 모두가 연이은 사용을 위해 수집된다.
따라서, 본 발명은 상기 방법에 따라 생산된 탄화수소와 상기 방법에 따라 생산된 비휘발성 잔여물로부터 분리된 금속을 또한 제공한다.
전기전자장비를 처리하는 통상적인 기술과는 대조적으로, 본 발명의 방법은 플라스틱 구성부품으로부터 금속 구성부품을 근면히 분리하거나 금속과 플라스틱을 각각의 분류로 분리할 필요가 없다. 특히, 전기전자장비가 용융가공될 수 있다면, 있을 수 있는 금속 및 플라스틱 구성부품들의 양 또는 타입에 제한이 없다. 금속과 플라스틱 구성부품 모두를 방대하게 허용하는 이런 능력은 장비를 처리하는 것을 간단하게 한다.
전기전자장비를 용융가공한 후, 결과적으로 발생한 용융처리된 제품은 적외선 복사(FIR)에 노출되는 용기로 이송된다. FIR은 제품의 가열을 촉진해 제품 속에 있는 플라스틱 재료를 휘발성 탄화수소와 금속을 포함한 뒤에 남은 비휘발성 잔여물로 변환시킨다. 용융가공된 제품은 급속히 그리고 가열 수단으로 FIR을 이용해 제어되는 식으로 가열될 수 있음이 밝혀졌다. 상기 방법의 이 단계는 플라스틱 구성부품을 금속 부품에서 분리하는 간단하고 효율적인 수단으로 효과적으로 작용한다.
공급재료 내 플라스틱을 휘발성 탄화수소로 변환시키기 위해 FIR 가열을 이용하는 것과 결부하여, 플라스틱 및 금속 구성부품을 부지런히 분리하지 않는 본 발명의 방법에서 전기전자장비 공급재료를 이용하는 능력은 공급재료로부터 부가가치 제품의 폐기 및 재생의 효과, 효율 및 안전성을 집합적으로 강화하는 것으로 여겨진다.
본 발명의 다른 태양은 하기에 더 상세히 논의된다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본 발명의 실시예는 첨부도면을 참조로 단지 예로써 본 명세서에 예시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 사용될 수 있는 시스템의 공정 흐름도를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 방법은 "전기전자장비"를 폐기하기 위한 수단을 제공한다. "전기전자장비"는 적어도 플라스틱과 금속 재료로 구성되고 전기에 의해 구동되는 하나 이상의 특징들과 부분들을 구비하는 소비제를 의미한다.
본 발명은 장비를 "폐기"하기 위한 수단을 제공하기 때문에, 장비는 일반적으로 원치않으며 폐기물로 간주되는 것으로 이해된다. 이런 장비를 통상 "전자폐기물", "이-웨이스트(e-waste)", 또는 "폐전기전자제품(WEEE)"이라 한다. 편의상, 본 발명에 따라 사용된 전기전자장비를 이하 간단히 WEEE라 한다.
본 발명에 따라 사용된 WEEE는 금속과 플라스틱 모두를 구비한다. 전기전자장비에는 통상적으로 광범위한 플라스틱 재료들이 사용된다. 이런 플라스틱 재료로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 아크릴로니트릴 부타디엔 스틸렌(ABS), 아크릴 에스테르스틸렌 아크릴로니트릴(ASA), 스틸렌 아크릴로니트릴(SAN), 폴리스틸렌(PS), 내충격용 폴리스틸렌(HIPS), 폴리우레탄(PU), 에폭시 수지(EP), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리카보네이트(PC), 나일로과 같은 폴리아미드(PA), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와같은 폴리에스테르, 불포화 폴리에스테르(UP) 및 그 조합 또는 혼합물이다.
이들 플라스틱 재료 중에, ABS, ASA, HIPS, SAN과 PS, 및 PP와 PC, 또는 그 혼합물과 같은 합성 플라스틱은 전기전자장비의 제조에 사용되는 대부분의 플라스틱을 차지한다.
당업자는 재활용 플라스틱 재료에 대한 종래의 기술은 비플라스틱 재료로부터 분리된 플라스틱 재료뿐만 아니라 플라스틱 타입에 따라 분류될 분리된 플라스틱 재료를 필요로 하는 것임을 알게 된다. 전기전자장비의 제조시 사용되는 다양한 범위의 플라스틱들을 고려하면, 종래 재활용 기술은 종종 WEEE 처리에 적합하지 않다.
대조적으로, 본 발명에 따른 방법은 대부분의 플라스틱 재료들의 처리를 허용할 뿐만 아니라, 플라스틱 재료들은 금속과 같은 비플라스틱 구성부품들로 오염될 수 있으므로, 특히 WEEE를 처리하는데 적합하다. 본 발명에 따라 사용된 WEEE의 타입/형태에 따라, 융융처리되기 전에 WEEE의 일부 또는 모두를 분쇄 또는 절단하는 것이 필요할 수 있다. 예컨대, WEEE는 융융처리되기 전에 뭉개거나 갈기갈기 찢는 것과 같은 분쇄 공정을 받을 수 있다. 편의상, 본 명세서에 사용된 "WEEE"라는 용어는 원래대로 및/또는 절단된 WEEE를 포함하는 것으로 의도되어 있다.
사용된 WEEE의 타입에 따라, 본 발명의 방법을 수행하기 전에 큰 금속 공급재료와 유리와 같은 비플라스틱 구성부품들을 분리하는 것이 또한 바람직할 수도 있다. 예컨대, 제품사용후(post consumer) 형태의 WEEE는 장비를 분쇄하기 위해 슈레더(shredder) 또는 분쇄기(hammermill)에 먼저 보내질 수 있다. 최종 발생한 분쇄된 장비는 스크린 공정을 거쳐 예컨대 유리와 토너 파우더를 제거할 수 있고, 그런 후 자석과 와상 전류식(eddy current) 분리방법을 이용해 대형 또는 큰 자성(磁性)(예컨대, 주로 철을 함유한 강철) 및 비자성(非磁性)(예컨대, 주로 알루미늄) 금속 구성부품들을 제거하도록 처리될 수 있다.
WEEE에서 발견된 통상의 금속은 예컨대 땜납 형태 또는 납축전지에 있는 납; 예컨대, 컴포넌트 리드 상의 땜납 및 코팅 형태의 주석; 와이어, 인쇄회로기판 트랙 및 컴포넌트 리드 형태의 구리; 예컨대, 광감지 저항기 및 부식방지 합금 형태의 카드뮴; 예컨대, 열흡수원(heat sink) 형태의 알루미늄; 예컨대, 강철 샤시, 케이스, 및 고정물 형태의 철; 예컨대, 니켈-카드뮴 배터리 형태의 니켈과 카드뮴; 강철부품상에 코팅 형태의 아연; 컴퓨터 장비에 주로 사용되는 커넥터 도금 형태의 금, 은, 백금 및 팔라듐과 같은 귀금속; 및 예컨대, 틸트 스위치(tilt switch) 형태의 수은을 포함하나 이에 국한되지 않는다.
본 발명의 방법은 용융가공된 제품을 형성하기 위해 WEEE를 용융가공하는 것을 포함한다. "용융가공"는 WEEE의 플라스틱 구성부품들이 용융된 상태로 변하도록 WEEE가 용융 혼합 디바이스에서 처리되는 것을 의미한다.
용융가공은 해당기술분야에 알려진 기술 및 장비를 이용해 수행될 수 있다. 일반적으로, 용융가공은 싱글 스크류 압출기, 트윈 스크류 압출기, 기타 다수의 스크류 압출기 또는 파렐 연속믹스(Farrell continuous mixes)와 같은 연속압출장비를 이용해 이루어진다.
용융가공은 WEEE의 플라스틱 구성부품들이 용융되게 충분한 시간과 적절한 온도에서 수행된다. 당업자는 용융가공이 수행되는 온도는 일반적으로 피가공 플라스틱 구성부품의 특성에 따르는 것을 이해한다. 일반적으로, WEEE는 약 220℃에서 약 260℃에 이르는 온도에서 용융가공된다.
따라서, 용융가공되는 WEEE의 조성물은 용융가공이 수행될 수 있을 정도로 충분한 플라스틱 재료를 포함하는 것이 이해된다. 일반적으로, 용융가공되는 WEEE는 플라스틱 재료의 적어도 약 70 중량%를 포함한다. 전기전자장비는 일반적으로 불과 약 20-30 중량%의 플라스틱 재료를 포함하지만, 큰 비플라스틱 재료를 제거하기 위해 분쇄 및 가공된 후 플라스틱 함량은 일반적으로 약 70 중량%로 늘어난다.
전기전자장비의 제조에 사용되는 플라스틱 재료는 내연제와 같은 수많은 첨가제를 포함할 수 있다. 통상적인 내연제로는 폴리브롬화비페닐(PBB) 및 폴리브롬화디페닐에테르(PBDE)와 같은 브롬화 화합물을 포함한다. 통상적인 브롬계 내연제로는 테트라브로모비스페놀 A(Tetrabromobisphenol A), 데카브로모디페닐 에테르(DecaBDE), 옥타브로모디페닐 에테르(OctaBDE), 및 1,2-비스-트리브로모페녹시에탄(TBPE)을 포함하나 이에 국한되지 않는다.
용융가공된 플라스틱 재료에는 내연제가 있어서 염화수소산, 브롬화수소산, 및 염화/브롬화 다이옥신과 같은 독성 화합물과 푸린이 유리될 수 있다. WEEE의 용융가공 동안 이런 독성 화합물이 발생되면, 용융된 WEEE가 진공배출공정 처리됨으로써 결과적으로 발생한 용융가공물내 독성 화합물의 농도가 줄어들 수 있다. 예컨대, WEEE는 하나 이상의 진공펌프들에 통기된 압출기와 같은 종래 용융혼합 디바이스들을 이용해 용융가공될 수 있다. 상기 용융가공물으로부터 추출된 휘발성 제품은 가령 냉각 트랩핑 및/또는 스크러빙(scrubbing)(예컨대, 추출된 산성 화합물을 제거하기 위한 부식 스크러버)에 의한 종래 기술을 이용해 안전하게 수집될 수 있다.
본 방법에 따르면, 용융가공에 의해 형성된 용융가공물은 그런 후 용기로 이송된다. 금속가공제품이 먼저 수집되고 저장된 후 용기로 이송되지만 일반적으로 여전히 용융된 상태로 있는 동안에 용기로 직접 이송된다.
용융가공물을 쉽게 함유하고 본 발명의 방법 동안 겪는 화학적 환경과 온도에 견딜 수 있다면 본 발명에 따라 사용될 수 있는 용기의 타입에는 특별한 제한이 없다. 용기는, 예컨대, 스테인레스 스틸로 제조될 수 있다. 당업자는 용기를 "열분해 반응장치(pyrolysis reactor)"로 의미할 수 있다.
용기는 또한 용융가공물로부터 유리된 휘발성 탄화수소가 수집되도록 형성된다. 예컨대, 용기에는 일반적으로 휘발성 탄화수소를 수집하기 위해 설계된 용융가공물 위쪽 헤드 공간에 위치된 적어도 하나의 유출구가 있다. 수집된 휘발성 탄화수소는 일반적으로 올레핀, 파라핀 및 방향제와 같은 화합물의 혼합이다. 휘발성 탄화수소는 예컨대 C1-C22 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함할 수 있다. 당업자는 이런 화합물이 수많은 석유제품으로 쉽게 사용될 수 있음이 이해된다. 일실시예에서, 수집된 휘발성 탄화수소는 디젤, 가솔린 및 액화석유가스(LPG) 분류 중 적어도 하나를 포함한다.
휘발성 탄화수소를 수집하도록 형성되는 것 이외에, 용기는 또한 금속을 포함한 비휘발성 잔여물을 제거하도록 형성된다. 예컨대, 이런 잔여물을 제거하도록 설계된 용기에는 또한 일반적으로 적어도 하나의 유출구가 있다.
용기는 또한 용기내 용융가공물을 교반하거나 휘젓기 위한 수단이 갖춰질 수 있어 제품의 가열을 한층 더 촉진한다. 예컨대, 용기 내에 회전하고 제품을 교반하는 하나 이상의 교반요소들이 용기에 있을 수 있다.
상기 방법의 중요한 특징은 FIR을 이용해 용융가공물이 가열되어 휘발성 탄화수소가 이로부터 유리된다는 것이다. 휘발성 탄화수소는 이미 제품에 있는 탄화수소의 열탈착에 의해 및/또는 열분해되는 제품 속 플라스틱 재료에 의해 제품으로부터 간단히 유리될 수 있다.
열분해는 유기 재료를 휘발성 탄화수소로 변환하기 위한 잘 알려진 화학공정이다. 열분해로 인해 또한 수소가스와 같은 비탄화수소 제품이 휘발될 수 있다.
종래 열분해 기술과는 대조로, 본 발명의 방법은 용융가공물이 상대적으로 저온에서(예컨대, 약 360℃내지 약 450℃ 범위의 온도로 제품을 가열함으로써) 열분해되게 한다. 이런 낮은 열분해 온도는 FIR에서 제품으로 열의 효율적이고 효과적인 전달로 인해 달성될 수 있다.
용융가공물의 열분해는 일반적으로 산소가 없는 상태에서 수행되고 적절한 촉매가 있는 상태에서 제품 속 플라스틱 재료의 열 균열을 촉진하도록 수행될 수 있다.
FIR을 이용해 용융가공물의 온도를 신속히 올리고 제어하며 상대적으로 낮은 온도로 열분해를 수행하는 능력은 제품 속 플라스틱 재료를 휘발성 탄화수소로 변환하는 효율을 향상시키고 또한 용기내 코크(coke)의 형성을 줄이는 것으로 밝혀졌다. 이론에 한정되기를 바라지 않으며, 상대적으로 낮은 온도와 이런 온도에 짧은 노출시간으로 인해 휘발성 탄화수소의 형성이 극대화되고 또한 용기내 코크의 형성을 줄인다.
임의의 적절한 수단에 의해 FIR로 용융가공물을 가열할 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 FIR 히터들이 용기내에 위치될 수 있다. 일반적으로, 복수의 FIR 히터들이 용기내에 위치될 수 있다. 따라서, FIR 히터는 제품을 가열하기 위한 "내부" 또는 "직접" 수단을 제공하며, 이는 종래 열분해 기술에 사용된 "외부" 또는 "간접" 수단과 대조적이다.
당업자는 FIR이 중간 적외선 복사 및 마이크로파 복사 간에 있는 전자기 스펙트럼의 일부를 정의하는 것임을 이해한다.
종래 FIR 히터는 FIR의 소스를 제공하기 위해 본 발명에 따라 이점적으로 사용될 수 있다. FIR 히터는 물론 상기 방법에 의해 직면한 조건들을 견디도록 구성될 수 있다. 예컨대, FIR 히터는 적절한 방출 화합물로 코팅된 스테인레스 스틸 슬리브로 덮여진 세라믹봉 소자의 형태로 있을 수 있다. FIR 히터는 용기에 위치되어 용융가공물과 직접 접촉하고 상기 제품의 효율적이고 효과적인 가열을 촉진하게 할 수 있다.
용융가공물로부터 유리된 휘발성 탄화수소는 임의의 적절한 수단에 의해 수집될 수 있다. 일반적으로, 용기는 환류컬럼 분류기를 구비하여 수집된 휘발성 탄화수소가 끓는 점에 따라 분리될 수 있도록 형성된다. 필요하다면, 끓는점이 낮은 부분들(즉, "더 가벼운" 부분들)이 컬럼의 상단에 들어가 역 흡수에 의해 컬럼 내부에 패킹까지 올라온 탄화수소 증기로부터 끓는 점이 더 높은 부분들을 제거할 수 있다. 이런 식으로, 끓는 점이 더 높은 부분들이 반응기로 되돌아가 더 열분해 될 수 있다.
그런 후 수집된 탄화수소는 다양한 애플리케이션/제품에 사용될 수 있거나 필요하다면 제 2 환류컬럼 분류기에서 정제될 수 있어, 부분들을 더 특정한 석유제품으로 분리하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 방법은 또한 일반적으로 LPG 범위에 있는 가벼운 탄화수소와 같은 (대기압에서) 비응축성 탄화수소의 일부분을 생산한다. 이런 탄화수소 가스는 플레어링(flaring)에 의해 폐기될 수 있다. 대안으로, 본 발명의 방법을 수행하는데 따른 장비를 구동하기 위한 전기를 발생할 수 있는 발전기에 연료를 공급하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 발생된 전기는 상기 방법에 사용된 FIR 히터와 다른 가열 및 펌핑유닛들에 전력을 공급하는데 사용될 수 있다.
본 방법에 따라 사용된 WEEE가 내연제로 마련된 플라스틱 재료를 구비할 경우, 용기에 도입된 용융가공물은 내연제 또는 그 분해산물을 함유할 수 있다. 상술한 바와 같이, 용융가공물에서 내연제 또는 분해산물의 양은 압력이 낮은 상태에서 WEEE를 용융가공함으로써 줄어들 수 있다.
압력이 줄어든 상태에서 WEEE를 용융가공함에도, 최종 발생한 용융가공물은 그럼에도 불구하고 내연제 및/또는 그 분해산물을 구비할 수 있다. 이 경우, FIR을 이용해 용기내 제품을 가열함으로써 내연제 및/또는 그 분해산물이 휘발될 수 있어 유리된 탄화수소가 오염된다. 따라서, 용기로부터 수집된 휘발성 탄화수소 제품은 내연제 화합물 및/또는 분해산물을 구비할 수 있다. 수집된 탄화수소 증기에 이런 화합물이 있는 것이 바람직하지 못한 경우, 탄화수소는 분류 및/또는 스크러빙(scrubbing)과 같은 종래의 정제기술로 처리될 수 있다.
수집된 탄화수소를 오염시킬 수 있는 내연제 및/또는 그 분해산물의 양을 줄이기 위한 다른 또는 추가 기술로서, 제오라이트, 예컨대, Y-제오라이트가 용융가공물과 함께 용기에 도입될 수 있다. 특히, 제오라이트는 열분해 제품으로부터 브롬화 화합물을 제거하는 능력으로 알려져 있다.
휘발성 탄화수소를 유리시키는 것 이외에, 본 방법에 따른 용융가공물의 가열로 또한 금속을 포함한 비휘발성 잔여물이 발생한다. 잔여물의 금속 함유량은 사용된 WEEE의 조성물에 따라 변하며, 잔여물의 나머지는 일반적으로 세라믹과 유리와 같은 임의의 다른 비휘발성 재료 및 탄소성 재료의 형태가 된다. 편의상, 이런 잔여물은 이하 집합적으로 "열분해 잔여물"이라 한다.
용기는 예컨대 용기의 바닥에 있는 유출구 밸브에 의해 열분해 잔여물을 쉽게 제거하도록 형성된다. 용기로부터 제거된 열분해 잔여물은 비열분해 플라스틱 및/또는 무거운 유리된 탄화수소와 같은 잔여 유기재료를 포함할 수 있다. 이런 경우, 현재 분리된 잔여물은 예컨대 FIR 열 터널을 통과함으로써 제 2 가열공정을 받을 수 있고, 이로써 현재 있는 임의의 잔여 플라스틱 또는 탄화수소가 잔여물로부터 열분해/휘발되어 상대적으로 금속을 포함한 떠다니다 부서지지 않는 열분해 잔여물 분말을 산출한다. 이 제 2 가열공정에 의해 생성된 휘발된 탄화수소는 본 방법에 따른 피가공 용기에 재주입될 수 있다.
금속을 포함한 현재 분리된 열분해 잔여물은 연이은 사용을 위해 수집될 수 있다. 예컨대, 잔여물에 있는 금속은 종래 분리/정제 기술을 이용해 분리되고 정제될 수 있다. 이런 경우, 잔여물은 현재 있는 납의 대부분을 수집하기 위해 먼저 반사로에 가공될 수 있다. 그런 후 결과적으로 발생한 슬래그(slag)는 용광로에 처리될 수 있고, 상기 용광로에서 아연 및 주석과 같은 금속들이 배출된 증기로부터 수집될 수 있다. 용광로 고체물은 양극로(anode furnace)에서 가공되어 통상 양극전물(anode slime)이라고 하는 나머지 금속들을 응축시킬 수 있다. 이 양극전물은 전해정제(electrolytic refining)에 의해 기타 금속을 수집하도록 처리될 수 있다. 예컨대, 양극전물은 전해정제에 의해 구리를 수집하도록 처리될 수 있고, 그 결과로 발생한 여과물은 제련되어 나머지 금속들을 단단히 한다. 제련된 제품은 은 전해정제 처리되어 은을 수집할 수 있다. 이 공정으로부터 양근전물은 일반적으로 귀금속(금, 백금, 팔라듐) 응축물이 되며 이런 금속들은 필요하다면 종래 수단에 의해 더 정제될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 연속, 반연속, 또는 배치모드로 수행될 수 있다. 일반적으로 본 발법은 연속모드로 작동된다.
본 발명에 따른 방법은 도 1에 도시된 흐름도에 개략적으로 도시된 시스템을 이용해 수행될 수 있다. 이 경우, WEEE는 압출기와 같은 용융혼합장치(20)의 피드스로트(feed throat)(10)로 주입된다. 용융혼합장치는 하나 이상의 진공펌프들에 통기되어(미도시) 내연제 및/또는 그 분해제품과 같은 WEEE 휘발성 구성요소들로부터 추출될 수 있다. 결과적으로 발생한 용융가공물(미도시)은 용융된 상태로 있으면서 반응용기(30)에 도입된다. 용기에 주입된 용융가공물은 임펠러 교반기와 같은 혼합요소(40)로 교반될 수 있다.
본 방법에 따르면, 용융가공물은 FIR에 의해 가열된다. FIR은 일반적으로 복수의 FIR 히터(50)에 의해 발생된다. FIR 히터는 적절한 방출 화합물로 코팅된 스테인레스 스틸 슬리브로 덮인 세라믹봉을 구비할 수 있다. 각 FIR 가열봉은 일반적으로 12kW의 최소 열용량을 갖는다. 용융가공물은 일반적으로 약 360℃에서 약 450℃에 이르는 온도로 가열된다. 제품을 가열함으로써 내부에 포함된 휘발성 탄화수소와 또한 열분해에 의해 형성된 휘발성 탄화수소의 유리를 촉진한다. 유리된 탄화수소(미도시)는 환류컬럼 분류기(70)상의 적절한 위치(60)에 수집될 수 있다. 수집된 탄화수소는 스크러버(미도시) 통과 및/또는 제 2 환류컬럼 분류기(미도시)로 지나감으로써 더 정제될 수 있다. 더 분류함으로써 예컨대 휘발성 탄화수소가 특정 석유제품으로 분리될 수 있다.
수집된 휘발성 탄화수소는 또한 액화석유가스(LPG) 범위에 있는 탄화수소와 같은 (대기압에서) 비응축성 탄화수소를 구비할 수 있다. 이런 비응축성 탄화수소는 일반적으로 환류컬럼 분류기(70)의 상단(80)으로부터 수집되고 플레어링(미도시)에 의해 폐기 또는 발전기(미도시)에 동력을 공급하는데 사용될 수 있다. 발전기는 공정에 사용된 장비에 연결된 FIR 히터들과 전기 모터들에 전력을 공급하는데 사용될 수 있다.
용기로부터 열분해 잔여물을 제거하기 위해 외부포트(90)가 또한 용기에 연결된다. 용기로부터 열분해 잔여물은 비열분해 플라스틱 및/또는 무거운 유리된 탄화수소와 같은 잔여 유기물을 포함할 수 있다. 이 경우, 열분해 잔여물은 히트터널(100)에 방출되고, 상기 히트터널에서 FIR 히터와 같은 가열요소(110)가 임의의 휘발성 탄화수소를 내보내고/내보내거나 임의의 남아있는 유기재료를 열분해시키는데 사용될 수 있다. 형성된 임의의 휘발성 탄화수소는 용기로 재주입될 수 있다. 이런 한번 더 가열공정을 받으면, 부서지기 쉬운 분말 형태의 금속을 포함한 열분해 잔여물이 산출된다.
그런 후, 금속(120)을 포함한 열분해 잔여물은 내부에 포함된 금속을 분리 및 정제하기 위해 더 가공될 수 있다(미도시).
이런 시스템은 연속, 반연속, 및 배치모드로 동작될 수 있다. 시스템은 또한 실질적으로 밀폐 동작될 수 있어 이로써 대기로의 누출이 최소화된다.
하기의 비제한적인 예를 참조로 본 발명의 실시예를 더 설명한다.
실시예
실시예 1
주로 프린터기 및 사진복사기를 포함한 WEEE는 Brentwood Industrial Shredders Quad-shaft(4 샤프트) 슈레더를 이용해 절단되었다. 그런 후 금속분리(자석 및 와상전류)와 스크리닝에 의해 큰 금속 및 유리를 절단된 WEEE로부터 제거했다. 최종발생한 절단된 WEEE의 혼합된 플라스틱 함유물은 약 85 중량%이며 주로 HIPS, ABS, PC/ABS, 노릴(Noryl)(PPO-PS), 및 일부 폴리올레핀을 포함하였다. 절단된WEEE는 250℃에서 통기 압출기를 이용해 용융가공(압출) 되었고 스테인레스 스틸(SS316) 열분해 용기로 바로 보내었다. 그런 후 용융가공물은 43개의 적외선 가열봉("내부가열")에 의해 용기 내에서 약 425℃로 가열되어 플라스틱 재료의 열분해를 촉진시켰다. 열분해동안 유리된 휘발성 탄화수소는 응축 및 수집되어 약 50%의 C11-C22(디젤)와 약 20%의 에틸 벤젠 및 약 30%의 스티렌의 혼합물로 구성된 용융가공물의 약 70 중량%의 액체를 산출하였다. 금속용융제품의 약 30 중량%인 나머지 비휘발성 잔여물을 용기로부터 제거하여 연이은 고로/제련/정제가공에 의해 처리되어 비휘발성 잔여물의 다음의 금속들 Pb(8 중량%), Cu(7 중량%), Fe(7 중량%), Ag(0.4 중량%), Au(0.2 중량%)과 나머진 탄소들을 산출하였다.
본 명세서와 하기의 특허청구범위 전체에 걸쳐, 문맥이 다른 경우를 필요로 하지 않는 한, "구비하다", 및 "구비하다"와 "구비하는"과 같은 변형은 임의의 다른 완전한 단위나 단계 또는 완전한 단위들이나 단계들의 그룹을 배제하는 것이 아니라 진술된 완전한 단위나 단계 또는 완전한 단위들이나 단계들의 그룹의 포함을 의미하는 것으로 이해된다.

Claims (16)

  1. 플라스틱 및 금속 구성부품을 구비하는 전기전자장비 폐기방법으로서,
    용융가공물을 형성하기 위해 장비 및/또는 장비의 분쇄부품들을 용융가공하는 단계와,
    상기 용융가공물을 용기로 이송하며, 휘발성 탄화수소를 유리시키고 금속을 포함한 비휘발성 잔여물을 남기도록 적외선 복사를 이용해 상기 제품을 가열하는 단계와,
    연이은 사용을 위해 휘발성 탄화수소 및 비휘발성 탄화수소 중 하나 또는 모두를 수집하는 단계를 포함하는 전기전자장비 폐기방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전기전자장비는 용융가공되기 전에 분쇄공정 처리되는 전기전자장비 폐기방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    용융가공되기 전에 분쇄된 전기전자장비는 분리공정되어 이로부터 적어도 하나의 자성(磁性) 부품들을 제거하는 전기전자장비 폐기방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기전자장비 및/또는 상기 장비의 분쇄된 부품들은 하나 이상의 진공펌프들에 통기되어 있는 압출기를 이용해 용융가공되어 용융가공물로부터 휘발성 화합물을 제거하는 전기전자장비 폐기방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    진공펌프에 의해 제거된 휘발성 화합물들은 냉각트랩에 수집 및/또는 부식 스크러버(caustic scrubber)를 지나는 전기전자장비 폐기방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    약 220℃에서 약 260℃에 이르는 온도로 용융가공이 수행되는 전기전자장비 폐기방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    용융가공물과 함께 용기에 제오라이트가 도입되는 전기전자장비 폐기방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    용융가공물내에 적어도 부분적으로 각각 침지된 복수의 적외선 복사 히터들에 의해 적외선 복사가 제공되는 전기전자장비 폐기방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    적외선 복사 히터는 방출 화합물로 코팅된 스테인레스 스틸 슬리브가 덮여 있는 세라믹봉 소자의 형태인 전기전자장비 폐기방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    용융가공물은 적외선 복사에 의해 약 360℃에서 약 450℃에 이르는 온도로 가열되는 전기전자장비 폐기방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    휘발성 탄화수소는 환류컬럼 분류기를 이용해 수집되는 전기전자장비 폐기방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수집된 휘발성 탄화수소는 디젤, 가솔린, 및 액화천연가스(LPG) 부분들 중 적어도 하나를 포함하는 전기전자장비 폐기방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수집하기 전에 비휘발성 잔여물이 용기로부터 방출되고 임의의 잔여 휘발성 탄화수소를 배출하기 위해 적외선 복사를 이용해 가열되는 전기전자장비 폐기방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수집된 비휘발성 잔여물에 포함된 금속을 정제 및 분리하는 단계를 더 포함하는 전기전자장비 폐기방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    반사로, 용광로, 양극로, 또는 전해정제기술 중 하나 이상을 이용해 수집된 비휘발성 잔여물을 처리함으로써 금속이 정제 및 분리되는 전기전자장비 폐기방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    납, 주석, 구리, 카드뮴, 알루미늄, 철, 니켈, 아연, 금, 은, 백금 및 팔라듐 중 하나 이상에서 정제 및 분리된 금속이 선택되는 전기전자장비 폐기방법.
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