NL1033692C1 - Methode voor de verwijdering van kwik uit elektronicaschroot. - Google Patents

Description

Methode voor de verwildering van kwik uit elektronicaschroot

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van kwik en kwikhoudende substanties uit elektronicaschroot met kwikhoudende 5 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 kwikhoudende substanties door een 10 combinatie van meervoudige scheiding op een karakteristieke eigenschap van de brokstukken en spoelen met een vloeistof van het oppervlak van de brokstukken verwijderd worden.

Een dergelijke werkwijze is uit de literatuur niet bekend. Wel is het uit de literatuur 15 bekend dat de voornaamste kwikbron in elektronicaschroot TL buizen in LCD schermen, zogenoemde backlights, zijn (A. Mester, N. Fraunholcz, A. van Schaik, M.A. Reuter: Characterization of the Hazardous Components in End-of-Life Notebook Displays. EPD Congress 2005, Ed. M.E. Schlesinger TMS (The Minerals, Metals & Materials Society) San Francisco, California February 13-17,2005).

20

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

25 De verwijdering van de kwikhoudende backlights door handmatige demontage van LCD schermen is problematisch. Aan de ene kant zijn backlights moeilijk toegankelijk, deels omdat ze vaak beschermd zijn door meerdere lagen materiaal, zoals de buitenkant van het scherm, plastic folie en aluminium plaat. Daardoor is de demontage van backlights tijdrovend. Een complicerende factor is dat sommige 30 oudere modellen van LCD schermen geen backlight bevatten, andere oudere modellen echter vaak twee backlights hebben, terwijl nieuwere modellen altijd met 1033692 2 één backlight geleverd worden. Bovendien is de positie van de backlights in het LCD scherm verschillend per fabrikant of zelfs per model. Een handmatige demontage is door deze factoren economisch onaantrekkelijk. In de hierboven genoemde studie werden 150 voor recyclage aangeboden LCD schermen uit laptops handmatig 5 gedemonteerd. Hieruit blijkt dat 17 % van de in dit monster aanwezige backlights bij aankomst al gebroken was. Deze backlights waren in de inzamelroute gebroken. Dit betekent dat bij de demontage van zulke LCD schermen kwikdamp vrij kan komen, hetgeen grote consequenties voor de arbeidsveiligheid heeft.

10 De onderhavige uitvinding heeft tot doel een werkwijze te verschaffen waarmee kwik en kwikhoudende substanties uit elektronicaschroot met kwikhoudende LCD schermen of andere kwikbronnen op een veilige en efficiënte manier verwijderd kunnen worden.

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

20

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

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm worden tussen twee 25 verkleiningsstappen kwikvrije of tenminste kwikarme componenten uit het verkleinde mengsel afgescheiden. Op deze manier wordt het neerslaan van kwik en kwikverbindingen op oorspronkelijk niet kwikhoudende componenten in het elektronicaschroot tot een minimum beperkt.

3

Volgens de werkwijze van de uitvinding worden de tijdens de verkleining vrijkomende vluchtige kwikdampen en kwikverbindingen verwijderd en opgevangen.

5 De hoeveelheid vrijkomende kwikdampen kan worden beïnvloed door de temperatuur voor, tijdens of na de verkleining ten opzichte van kamertemperatuur te verhogen of te verlagen. Bij hogere temperaturen zal meer kwik verdampen dan bij lagere temperaturen.

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

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm worden kwikdampen chemisch 15 gebonden aan vaste stof deeltjes.

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

20

Volgens de werkwijze van de uitvinding worden de brokstukken uit de verkleining op een karakteristieke deeltjesafmeting in minstens twee fracties gescheiden. Het doel van deze scheiding is concentreren van kwikhoudend poeder in een fijne fractie. Bovendien kunnen backlights die eventueel onvolledig zijn verkleind in een 25 middenfractie worden opgevangen. In een grove fractie worden brokstukken van onderdelen uit het elektronicaschroot geconcentreerd die geen kwikbron bevatten. Indien de brokstukken uit de verkleining geen substantiële hoeveelheid onvolledig verkleinde backlights of andere kwikhoudende onderdelen bevatten, kan het maken van een middenfractie achterwege gelaten worden.

30

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

4 5 Volgens de werkwijze van de uitvinding worden niet vluchtige kwikverbindingen met behulp van een vloeistof van het oppervlak van de brokstukken van het verkleinde elektronicaschroot gespoeld, waarbij vervolgens de kwikverbindigen met behulp van een classificatie methode gebaseerd op een karakteristieke deeltj esafmeting uit de spoelvloeistof afgescheiden worden.

10

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is de gebruikte spoelvloeistof water.

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

15

Fig. 1 toont een processchema volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze van de uitvinding. Het proces begint met een verkleining (A), waarin het kwikhoudend elektronicaschroot zodanig tot stukken wordt verkleind dat de kwikhoudende onderdelen in het schroot breken en de brokstukken hiervan 20 grotendeels losgeslagen worden van andere niet kwikhoudende onderdelen. Dit kan worden 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 afgezogen 25 en uit de ventilatielucht gefilterd (E). Een geschikte methode hiervoor is de kwikdampen door een actieve-kool filter te geleiden. De schone ventilatielucht (3) kan geretourneerd worden in het proces of kan worden geloosd in de atmosfeer. Het afgescheiden kwik (4) wordt opgeslagen en afgevoerd.

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

5

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

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

De brokstukken uit de verkleining worden na afzuiging van de kwikdampen op basis 10 van een karakteristieke deeltjeseigenschap gescheiden in twee, drie of zelfs vier fracties.

Een geschikte methode hiervoor is de deeltjes te scheiden op basis van hun valsnelheid in lucht of water. Voor dit doel kan bijvoorbeeld een ballistische 15 scheider, een luchtcycloon of een zig-zag zifter worden gebruikt. Al deze classificatie methoden zijn bekend uit de literatuur.

Een andere geschikte methode voor de hierboven genoemde classificatie is het scheiden van de deeltjes op basis van een karakteristieke deeltjesafmeting met behulp 20 van een zeef.

Fig. 1 toont een uitvoeringsvorm, waarin de brokstukken in drie fracties worden gescheiden in lucht (B): een grove fractie 6, een middenfractie 7 en een fijne fractie 8. Hierbij wordt de karakteristieke afmeting waarop de brokstukken in de hierboven 25 genoemde classificatie gescheiden worden zodanig gekozen dat de brokstukken in de grove fractie (6) geen kwikbron bevatten. Een deel van de tijdens de verkleining vrijkomende kwikdampen en kwikhoundend poeder kan echter aan het oppervlak van de brokstukken neerslaan.

30 Fig. 1 toont een uitvoeringsvorm, waarin de grove fractie (6) gespoeld wordt met een spoelvloeistof, bijvoorbeeld water, om het aanhechtende kwik van het oppervlak van 6 de brokstukken te verwijderen. Een geschikte inrichting om dit doel te bereiken bestaat uit een zeef met een inrichting voor het besproeien van de brokstukken met verse spoelvloeistof en een opvang- en afvoermechanisme voor de gebruikte spoelvloeistof. De openingen in de spoelzeef hebben een enigszins kleinere afmeting 5 zodanig dat de brokstukken niet door de openingen heen kunnen worden gevoerd, terwijl de spoelvloeistof samen met de kwikhoudende substanties er wel doorheen kunnen stromen. De gespoelde grove fractie 9 is een eindproduct in het proces van de onderhavige uitvinding.

10 Zoals getoond in Fig. 1, wordt de middenfractie die verkregen is in de hierboven genoemde classificatie naar een tweede verkleiningsstap (C) geleid, waarin eventueel onvolledig verkleinde kwikhoudende componenten verder verkleind worden, om de kwikhoudende componenten bloot te leggen, waarbij niet kwikhoudende brokken zo min mogelijk verder verkleind worden. Voor de uitvoering van een dergelijke 15 selectieve verkleining kan bijvoorbeeld een hamermolen worden gebruikt, waarbij de bewegingssnelheid van de hamers zodanig gekozen wordt dat alle of ten minste het overgrote deel van de kwikhoudende componenten breken, terwijl de niet kwikhoudende brokken niet of in substantieel mindere mate breken.

Na de tweede verkleiningsstap wordt de middenfractie (16) op de zelfde manier 20 gespoeld met een spoelvloeistof, zoals hierboven beschreven voor de grove fractie (6).

De fijne fractie uit de classificatie (8) wordt samen met de kwikhoudende spoelvloeistofstromen (10) en (17) naar een classificatiestap (G) geleid, waarin deze 25 opnieuw in een grove fractie (9’) en een fijne fractie (11) gescheiden worden. De scheidingsparameters in deze classificatiestap worden zodanig gekozen dat in de grove fractie de kwikvrije of tenminste kwikarme deeltjes geconcentreerd worden die na ontwatering een tweede eindproduct van het proces vormen (9’). De fijne fractie (11) is een suspensie, waarin de kwikhoudende substanties geconcentreerd zijn.

30 7

Zoals getoond in Fig. 1 worden de kwikhoudende substanties uit suspensie (11) met behulp van een verdere classificatiestap (I) afgescheiden. Deze afscheiding kan gefaciliteerd worden door de vaste stof deeltjes in de suspensie te agglomereren (H) tot grotere deeltjes met behulp van een geschikte flokkulant (12). Het schone 5 proceswater (15) kan vervolgens geretourneerd worden in het proces. De kwikhoudende filterkoek (14) wordt opgevangen en afgevoerd.

VOORBEELD

Een verzameling van afgedankte laptops stammen uit de productiejaren tussen 1985 10 en 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 een diameter van 50 mm verkleind bij een toerental van de assen waarop de messen 15 bevestigd zijn van 23 omwentelingen per minuut. De verkleining werd uitgevoerd bij een omgevingstemperatuur van 6 °C.

Onder de afVoeropening van de rotorschaar was een luchtdichte opvangbak geplaatst voor de opvang van de brokstukken van de verkleinde laptops. Alle kieren en 20 zijopeningen van de rotorschaar waren tijdens deze proef afgedekt behalve een kleine opening in de voedingstrechter van 100 x 440 mm, om de ventilatielucht gecontroleerd via de invoertrechter en via de verkleiningsruimte naar de opvangbak te geleiden. Via een opening in de zijwand van de opvangbak werd de ventilatielucht verder geleid naar een met zwavel geïmpregneerde actieve-kool filter. Met een 25 geijkte kwikdampmonitor werden de concentraties van kwik vóór en na het actieve-kool filter regelmatig gemeten. In de ongefilterde ventilatielucht werden kwik Λ concentraties tussen 10 en 19 pg/Nm gemeten, terwijl in de gefilterde lucht waarden tussen 0 en 4 pg/Nm3 gemeten werden.

30 Na een 48 uur lang durende afzuiging werden de brokstukken in verschillende deeltjesgrootte fracties gezeefd en het kwikgehalte van elke fractie met behulp van 8 een gestandaardiseerde analysemethode bepaald. Voor de afzeving bij 10 mm werd een trommelzeef met ronde gaten gebruikt, voor de afzeving bij 1 mm, 2 mm en 3.5 mm werden vlakke schudzeven met vierkante mazen gebruikt.

5 Tab. 1 toont dat 33.0 massa-% van de kwikhoudende vaste stof substanties in de fractie 0-1 mm geconcentreerd zijn, die maar 2.2 % van de totale massa van de brokstukken 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 dan 10 dat van zowel fractie 1 - 2 mm als van fractie >10 mm. Uit een handsorteeranalyse bleek dat de fractie 2 - 10 mm onvolledig verkleinde backlights bevatte, terwijl in de fracties 1 - 2 mm en >10 mm geen onvolledig verkleinde backlights gevonden waren.

15 Met een hoeveelheid van 6.4 kg uit de fractie >10 mm werd vervolgens een spoeltest uitgevoerd om de verwijdering van aan het oppervlak van de brokstukken hechtend kwikhoudend poeder te testen. De testopstelling bestond uit een vlakke schudzeef met vierkante mazen met een maaswijdte van 5 mm, een opvangbak voor het spoelwater en een sproei inrichting. Het materiaal werd op de zeef gelegd en krachtig 20 gespoeld 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 van een kwikgehalte van 0.49 ppm vóór het spoelen.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot de hiervoor beschreven en 25 in de figuur weergegeven wijze.

1033692

Claims (12)

1. Werkwijze voor het verwijderen van kwik en kwikhoudende substanties uit elektronicaschroot met kwikhoudende LCD schennen of andere 5 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 10 combinatie van meervoudige scheiding op een karakteristieke eigenschap van de brokstukken en spoelen met een vloeistof van het oppervlak van de brokstukken verwijderd worden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de voor de scheiding 15 ten grondslag liggende karakteristieke deeltjeseigenschap een karakteristieke afmeting van de brokstukken omvat.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de aan de scheiding ten grondslag liggende karakteristieke deeltjesafmeting de kleinste afmeting 20 van de brokstukken omvat.

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

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat voor de scheiding van de brokstukken een ballistische scheider gebruikt wordt.

6. Werkwijze volgens één van de conclusies 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat 30 deeltjes in een fractie met de kleinste afmetingen een kleinste afmeting van kleiner dan 1 mm hebben. 1033692

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

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de brokstukken met tussenliggende afmetingen naar een herhaalde verkleiningsstap geleid worden. 10 9. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voor het afscheiden van kwikdampen een, bij voorkeur met zwavel geïmpregneerde, actieve-kool filter gebruikt wordt.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat 15 niet verdampte kwik samen met niet vluchtige kwikverbindingen van het oppervlak van de brokstukken met een spoelvloeistof gespoeld worden.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de gebruikte spoelvloeistof water omvat. 20

12. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de kwikhoudende substanties uit de spoelvloeistof op basis van een karakteristieke eigenschap van de kwikhoudende substanties afgescheiden worden. 25

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de voor de afscheiding van de kwikhoudende substanties uit de spoelvloeistof ten grondslag liggende karakteristieke eigenschap een karakteristieke deeltj esafmeting omvat. 30 1033692