WO2012102597A2 - Metodo para el reciclaje de residuos de aparatos electro-electronicos - Google Patents

Metodo para el reciclaje de residuos de aparatos electro-electronicos Download PDF

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Tomás Rafael PRIETO BAUMANN
Benjamín VÁLDEZ SALAS
Roumen KOYTCHEV ZLATEV
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Prieto Baumann Tomas Rafael
Valdez Salas Benjamin
Koytchev Zlatev Roumen
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
    • B03B9/06—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for refuse
    • B03B9/061—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for refuse the refuse being industrial

Definitions

  • the present invention consists of a method for recycling waste electrical and electronic equipment. Its application transforms this waste, recycling it to separate its material content into fractions with commercial value, thus obtaining secondary raw materials.
  • the method is applicable to all types of waste electrical and electronic equipment, except those containing glass, such as cathode ray tubes, or gases, as is the case in those containing Freon or other refrigerant systems.
  • Waste electrical and electronic equipment has been treated informally for about 15 years, when computer-derived equipment began to become obsolete.
  • the main objective of the recyclers was the extraction of precious metals such as gold, platinum and palladium, which was linked to the recovery of copper, aluminum and iron that had been running since before.
  • Informal processes generated problems in the landfills of waste, because electronic equipment contains many components, which when they are destroyed pour hazardous waste such as lithium, cadmium and the like, into the environment.
  • an initiative began to legislate the way in which the waste of electro-electronic devices should be recycled.
  • This legislation detonated a technological career around mechanical processes to reduce the costs of manual recycling that was customary.
  • the recyclers were looking for new methods that allowed recycling by mechanical means that did not cut the battery and condenser containers, since they poured toxic and dangerous contents over the flow of material that would later be burned in the foundries.
  • the flow of material subjected to this fragmentation is complex in its separation, as it combines cables, windings, small components, metal fragments of various sizes and metals (aluminum, iron, copper, steel, etc.), shafts, gears and plastics of different sizes and compositions.
  • the fragmentation is uncontrolled, maintaining some selectable parameters by the inertia fragmenter.
  • This fraction is usually sold to other recyclers who treat it, or in most cases it is fragmented with a cutting fragmenter, which generates a more uniform flow of material and can be classified by mechanical means.
  • the present invention solves many of the problems observed in the industry and simplifies the recycling process of waste of electronic devices in order to reduce the investment required to establish said process and reduce the operation and maintenance costs thereof.
  • This method allows to operate a recycling plant with a single fragmenter, which increases plant availability, reduces maintenance times, reduces the costs of tool wear and in this way, the total operating costs of the process.
  • the key to the operation of this method is that the material flow is circular, finishing the material in the same process loading tray. This means that the only material that leaves the process circuit is that which meets the specified classification or selection criteria, that is, that which was classified manually, mechanically or that meets the conditions that allow its extraction from the process circuit. The rest of the material that was not extracted from the main circuit of the process, returns to the main fragmenter to be broken again, thus eliminating the need for a second fragmenter.
  • the process consists of a main circuit that is born in the Loading Zone (ZC), either by means of a hopper, conveyor belt at ground level or on it, which allows the material to be Loaded to the recycling process.
  • ZC Loading Zone
  • This loading area feeds the first guiding or transport means of the Fragmented Circuit (CF-1) to enter an Inertia Fragmenter (Fl), which moves the materials, hitting them so that they accelerate and break down due to the effects of the blows and / or the inertia that the acceleration provides.
  • CF-1 Fragmented Circuit
  • Fl Inertia Fragmenter
  • the effect of this fragmenter is a material hit without a backlash or retention surface, that is, the material is free and is not compacted as when hammering on a solid surface or by using a mill of hammers
  • the effect that is achieved is a loose and rarely encapsulated material, opposite to the encapsulation produced by the blows of a hammer against a surface or that of a hammer mill that rotates striking one against the other and encapsulating the material that remains between them. Not being cuts or shears either, the material is not sharp and can be manipulated manually.
  • This material is unloaded to be guided or transported (CF-2) to the Separator (SEP).
  • SEP Separator
  • the separator by mechanical or manual means based on the physical properties, shape or appearance of the fragments of the electro-electronic device fragments, some of these fragments that meet one or more selection criteria are separated from the rest of the material . This occurs one or more times ( Figures 1 and 2), until there is a remaining fraction that is fed back by a guidance system or mechanical transport (CF-3) to the Loading Zone (ZC) that feeds the fragmenter (Fl) of the system.
  • ZC Loading Zone
  • the material that meets the criteria is extracted from the circuit, remaining the rest in it. This remainder continues the fragmentation circuit to be fragmented again until it meets the selection criteria and is extracted from the main circuit.
  • the system may have one or more stations or selection units ( Figure 2), and these in turn may be linked ( Figure 3) to others in order to improve the value of the materials.
  • Figure 3 secondary circuits (CS-1, CS-12, CS-13, CS-14) can be created that feed on a main circuit selection unit, such as a sieve (SEP- CRI).
  • the recycling method that gives rise to this request is innovative because it consists of a fragmenting circuit with a single fragmenter, which is fed from a loading area and that allows the introduction of waste from electro-electronic devices to it.
  • the circuit has at least one extraction or selection of materials that are segregated from it manually or mechanically. The selection is based on pre-established criteria, such as its physical properties or characteristics such as shape or appearance. The material that meets the criteria is extracted from the circuit, remaining the rest in it. This remainder continues the fragmentation circuit to be fragmented again until it meets the selection criteria and is extracted from the main circuit.
  • the system may have one or more stations or selection units, and these in turn may be chained to others in order to improve the value of the materials.
  • circuits can be created that feed on a main circuit selection unit (for example a sieve), which after extracting the fractions that comply with the selection or classification processes return the remaining material to the main circuit.
  • Figure 1 is a schematic of the method of recycling waste electrical and electronic equipment that shows the main basic circuit of fragmentation.
  • Figure 2 is a diagram showing how to align several separation stations in the main fragmentation circuit.
  • Figure 3 is a scheme of the recycling method, in which a secondary circuit and a branch of this circuit are shown, showing the way in which different processes of separation of materials are linked without the need to use a second fragmenter.
  • the process consists of a main circuit that is born in the Loading Zone (ZC), by using a hopper that feeds a Conveyor belt, which allows the material to be loaded to the recycling process.
  • ZC Loading Zone
  • the conveyor belt carries waste electrical and electronic equipment inside the Inertia Fragmenter (Fl).
  • Fl Inertia Fragmenter
  • the result of the fragmentation process is a flow of loose and rarely encapsulated material, opposite to the encapsulation produced by the blows of a hammer against a surface or that of a hammer mill that rotates hitting one against the other and encapsulating the material that remains between them. Not being cuts or shears either, the material is not sharp and can be manipulated manually.
  • the discharge is exerted on a conveyor belt (figure 3) that takes it to a sieve (SEP-CRI), which separates all the material between 100 mm and 300 mm, as it is a manually manageable fraction and ensures that the components are not separated return to the fragmenter (Fl).
  • SEP-CRI sieve
  • the screened material is transported to a magnetic separator (SEP-MAG) that feeds two manual sorting booths (SEP-MAN).
  • SEP-MAG magnetic separator
  • SEP-MAN two manual sorting booths
  • fractions of homogeneous materials are produced based on the selection criteria, and also a ferric remainder that goes to the smelters (Fe) and a non-ferric (CS-13) that is led to an inductor (SEP-IND ) that separates non-ferrous metals of a certain range of sizes.
  • the remaining material is returned to the main circuit to continue the fragmentation process until it meets the requirements of the screen.
  • the material smaller than 100 mm that circulates through the main circuit is conducted by another sieve to an optical-metal detector system to be separated into fractions of commercial value.

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

El método de reciclaje que da lugar a esta solicitud es innovador porque consta de un circuito de fragmentado con un solo fragmentador, que es alimentado desde una zona de carga y que permite la introducción de residuos de aparatos electro- electrónicos al mismo. El circuito cuenta con al menos una extracción o selección de materiales que son segregados del mismo de manera manual o mecánica. La selección se basa en criterios preestablecidos, como lo pueden ser sus propiedades físicas o características como forma o apariencia. El material que cumple con los criterios es extraído del circuito, quedándose el resto en el mismo. Este restante continúa el circuito de fragmentación para ser fragmentado nuevamente hasta cumplir con los criterios de selección y ser extraído del circuito principal. El sistema podrá tener una o más estaciones o unidades de selección, y estas a su vez podrán estar encadenadas a otras a efecto de mejorar el valor de los materiales. Asimismo se podrán crear circuitos que se alimenten de una unidad de selección del circuito principal (por ejemplo una criba), los cuales después de extraer las fracciones que cumplan con los procesos de selección o clasificación regresen el material restante al circuito principal.

Description

METODO PARA EL RECICLAJE DE RESIDUOS
DE APARATOS ELECTRO-ELECTRONICOS
CAMPO TÉCNICO
La presente invención consiste en un método para el reciclaje de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos. Su aplicación transforma estos residuos, reciclándolos para separar su contenido material en fracciones con valor comercial, obteniéndose así materias primas secundarias.
El método es aplicable a todo tipo de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos, exceptuando los que contengan vidrio, como tubos de rayos catódicos, o gases, como es el caso en los que contienen freón u otros sistemas de refrigerante.
ANTECEDENTES
Los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos se han venido tratando de manera informal desde hace unos 15 años, cuando empezaron a quedar obsoletos los equipos derivados de la informática. El objetivo principal de los recicladores era la extracción de los metales preciosos como el oro, platino y paladio, que se unía a la recuperación de cobre, aluminio y hierro que ya se venían ejecutando desde antes. Los procesos informales generaban problemas en los vertederos de residuos, pues los equipos electrónicos contienen muchos componentes, que cuando son destruidos vierten residuos peligrosos como el litio, cadmio y similares, al medio ambiente. A principios de siglo en Europa, comenzó una iniciativa para legislar la forma en que se debieran reciclar los residuos de aparatos electro-electrónicos. Esta legislación detono una carrera tecnológica alrededor de los procesos mecánicos para reducir los costos del reciclaje manual que se acostumbraba. Los recicladores buscaban nuevos métodos que permitieran un reciclaje por medios mecánicos que no cortaran los contenedores de las pilas y los condensadores, pues estos vertían los contenidos tóxicos y peligrosos sobre el flujo de material que después seria quemado en las fundiciones.
De estos esfuerzos emanan diferentes tecnologías y propuestas, de las que destacan dos tipos; las que actúan sobre el material por corte (cizallas de cuchillas o discos, granuladores, etc.), y las que actúan sobre el material aplicando fuertes aceleraciones y separando los componentes por inercia (fragmentador de barras, trommel, fragmentador de cadenas). Estas últimas maquinas, provenientes de la minería y la preparación de áridos para la construcción, tienen la ventaja de actuar como "casca nueces" o "breakers", rompiendo el material para exponer su contenido. Esta característica hace que estos produzcan un flujo de fragmentos de material aptos para ser clasificados y seleccionados de manera manual, reduciendo los costos de operación.
Los procesos de reciclaje que trabajan por corte producen fracciones que no son manejables de manera manual, pues los fragmentos son filosos y cortantes. Por ello, estos sistemas de reciclado utilizan una serie de fragmentadores encadenados, para poder reducir el material hasta tamaños separables por medios automáticos, contando con tres a cinco fragmentadores en línea normalmente. Una vez que el material ha alcanzado un tamaño y forma que puede ser cribado, este es enviado a clasificadores automáticos. En el caso de los fragmentadores que actúan por inercia, estos fragmentan el material debido a su diferente densidad, lo que produce diferentes fuerzas (principio de inercia) al ser golpeado fuertemente. Este proceso produce un flujo de material complejo, de diferentes formas y tamaños. Lo heterogéneo de este tipo de residuos, los de aparatos electro-electrónicos, son tan complejos que hacen que su separación sea todo un reto.
El flujo de material sometido a esta fragmentación es complejo en su separación, pues combina cables, bobinados, componentes pequeños, fragmentos metálicos de diversos tamaños y metales (aluminio, hierro, cobre, acero, etc.), ejes, engranes y plásticos de diferentes tamaños y composiciones. La fragmentación es descontrolada, manteniéndose algunos parámetros seleccionares por el fragmentador de inercia. Esto hace que los procesos asociados a este tipo de fragmentadores tengan un desarrollo lineal; en el que los materiales pasan por distintos procesos de selección o separación manual y mecánica, generando al final una fracción compleja difícil de separar. Esta fracción suele ser vendida a otros recicladores que la tratan, o en la mayoría de los casos es fragmentada con un fragmentador de corte, que genera un flujo de material más uniforme y que puede ser clasificado por medios mecánicos.
La presente invención viene a solventar muchos de los problemas observados en la industria y a simplificar el proceso de reciclaje de residuos de aparatos electro- electrónicos a fin de reducir la inversión requerida para establecer dicho proceso y reducir los costos de operación y mantenimiento del mismo. Este método permite operar una planta de reciclaje con un solo fragmentador, lo que aumenta la disponibilidad de planta, reduce los tiempos de mantenimiento, reduce los costos de desgaste de herramienta y de esta manera, los costos totales de operación del proceso.
La clave para el funcionamiento de este método es, que el flujo de material es circular, terminando el material en la misma bandeja de carga del proceso. Esto hace que el único material que sale del circuito del proceso sea aquel que cumpla con los criterios de clasificación o selección especificados, es decir, aquel que fue clasificado manualmente, mecánicamente o que cumple con los condicionantes que permiten su extracción del circuito del proceso. El resto del material que no fue extraído del circuito principal del proceso, regresa al fragmentador principal para ser quebrado nuevamente, eliminándose de esta forma la necesidad de un segundo fragmentador.
DESCRIPCION DETALLADA
La presente descripción no pretende ser limitativa del alcance legal que se recaba. Como se puede observar en la figura 1 , el proceso consta de un circuito principal que nace en la Zona de Carga (ZC), ya sea mediante una tolva, cinta transportadora a nivel de piso o sobre el mismo, que permite que el material sea cargado al proceso de reciclaje. Esta zona de carga alimenta el primer medio de guiado o transporte del Circuito de Fragmentado (CF-1) para introducirse en un Fragmentador de Inercia (Fl), el cual mueve los materiales, golpeándolos para que estos se aceleren y se desbaraten debido a los efectos de los golpes y/o a la inercia que la aceleración provee. El efecto de este fragmentador es un material golpeado sin superficie de contragolpe o retención, es decir, que el material queda libre y no es compactado como cuando se martilla sobre una superficie solida o mediante el uso de un molino de martillos. El efecto que se consigue es un material suelto y raramente encapsulado, opuesto al encapsulamiento que producen los golpes de un martillo contra una superficie o el de un molino de martillos que giran golpeando uno contra el otro y encapsulando el material que queda entre los mismos. Al no tratarse tampoco de cortes o cizalla, el material no es filoso y puede ser manipulado manualmente.
Este material es descargado para ser guiado o transportado (CF-2) al Separador (SEP). En el separador, por medios mecánicos o manuales basados en las propiedades físicas, forma o apariencia de los fragmentos de los residuos de aparatos electro-electrónicos, algunos de estos fragmentos que cumplen con uno o más criterios de selección, son separados del resto del material. Esto ocurre una o más veces (Figuras 1 y 2), hasta que queda una fracción restante que es retroalimentada mediante un sistema de guiado o transporte mecánico (CF-3) a la Zona de Carga (ZC) que alimenta al fragmentador (Fl) del sistema.
El material que cumple con los criterios es extraído del circuito, quedándose el resto en el mismo. Este restante continúa el circuito de fragmentación para ser fragmentado nuevamente hasta cumplir con los criterios de selección y ser extraído del circuito principal.
El sistema podrá tener una o más estaciones o unidades de selección (Figura 2), y estas a su vez podrán estar encadenadas (Figura 3) a otras a efecto de mejorar el valor de los materiales. Como se plasma en la figura 3, se podrán crear circuitos secundarios (CS-1 , CS-12, CS-13, CS-14) que se alimenten de una unidad de selección del circuito principal, como por ejemplo una criba (SEP-CRI). En el ejemplo (Figura 3) se observa que el material de este circuito secundario pasa por un separador magnético (SEP-MAG) que genera una fracción férrica(CS-2), la cual continua a un separador manual (SEP-MAN) donde se extraen componentes hierro cobre Fe-Cu, generándose una fracción férrica que se vende a las fundiciones. La fracción no férrica (CS-12) pasa por un clasificador manual (SEP-MAN) en el que se extraen fracciones como cables, cobre, aluminio, acero inoxidable, circuitos impresos y plásticos, pasando el restante por un separador inductor (SEP-IND), capaz de separar metales no férricos del flujo de material. El material restante es reenviado a la zona de carga del circuito principal para ser fragmentado y expuesto nuevamente a los criterios de selección.
En resumen, el método de reciclaje que da lugar a esta solicitud es innovador porque consta de un circuito de fragmentado con un solo fragmentador, que es alimentado desde una zona de carga y que permite la introducción de residuos de aparatos electro-electrónicos al mismo. El circuito cuenta con al menos una extracción o selección de materiales que son segregados del mismo de manera manual o mecánica. La selección se basa en criterios preestablecidos, como lo pueden ser sus propiedades físicas o características como forma o apariencia. El material que cumple con los criterios es extraído del circuito, quedándose el resto en el mismo. Este restante continúa el circuito de fragmentación para ser fragmentado nuevamente hasta cumplir con los criterios de selección y ser extraído del circuito principal.
El sistema podrá tener una o más estaciones o unidades de selección, y estas a su vez podrán estar encadenadas a otras a efecto de mejorar el valor de los materiales. Asimismo se podrán crear circuitos que se alimenten de una unidad de selección del circuito principal (por ejemplo una criba), los cuales después de extraer las fracciones que cumplan con los procesos de selección o clasificación regresen el material restante al circuito principal.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Figura 1 es un esquema del método de reciclaje de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos que muestra el circuito básico principal de fragmentado.
Figura 2 es un esquema que muestra la forma de alinear varias estaciones de separación en el circuito principal de fragmentado.
Figura 3 es un esquema del método de reciclaje, en el que se muestra un circuito secundario y una ramificación de este circuito, mostrando la forma en la que se enlazan diferentes procesos de separación de materiales sin la necesidad de utilizar un segundo fragmentador.
EL MEJOR METODO PARA REALIZACION DE LA INVENCION
Los ejemplos que a continuación se presentan como guía adicional para la persona experta en la técnica, en ningún caso deben de considerarse como una limitación de la invención.
Un ejemplo de establecimiento de un proceso en base al presente método sería el siguiente:
Como se puede observar en la figura 1 , el proceso consta de un circuito principal que nace en la Zona de Carga (ZC), mediante el uso de una tolva que alimenta una cinta transportadora, que permite que el material sea cargado al proceso de reciclaje.
La cinta transportadora lleva los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos al interior del Fragmentador por Inercia (Fl). Utilizando un fragmentador del tipo de cadenas giratorias, el resultado del proceso de fragmentado es un flujo de material suelto y raramente encapsulado, opuesto al encapsulamiento que producen los golpes de un martillo contra una superficie o el de un molino de martillos que giran golpeando uno contra el otro y encapsulando el material que queda entre los mismos. Al no tratarse tampoco de cortes o cizalla, el material no es filoso y puede ser manipulado manualmente.
La descarga se ejerce sobre una cinta transportadora (figura 3) que lo lleva a una criba (SEP-CRI), que separa todo el material entre 100 mm y 300 mm, pues es una fracción manejable manualmente y que asegura que los componentes no separados regresen al fragmentador (Fl).
El material cribado es transportado a un separador magnético (SEP-MAG) que alimenta dos cabinas de clasificación manual (SEP-MAN). En estas cabinas se producen fracciones de materiales homogéneos en base a los criterios de selección, y también un restante férrico que va a las fundiciones (Fe) y un no-férrico (CS-13) que es conducido a un inductor (SEP-IND) que separa los metales no férricos de cierto rango de tamaños.
El material restante es regresado al circuito principal para continuar el proceso de fragmentado hasta cumplir con los requerimientos de la criba.
El material menor a 100 mm que circula por el circuito principal es conducido mediante otra criba a un sistema óptico-detector de metales para ser separado en fracciones de valor comercial.
Este es un ejemplo de aplicación del método de reciclaje de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos que da lugar a esta patente.

Claims

REIVINDICACIONES Habiendo descrito mi invención, como antecede, considero como una novedad y reclamo de mi propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:
1.- Método para el de reciclaje de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos caracterizado por que consta de un circuito principal de fragmentado y una o más estaciones de separación o segregación de materiales, que permiten separar el flujo de materiales y generar flujos o circuitos secundarios. El circuito principal de fragmentación tendrá una zona de carga que alimenta el circuito, un fragmentador de actuación por inercia y una o más estaciones de separación.
La zona de carga podrá estar conformada por una tolva, cinta transportadora, cono de carga o similar, que permita la carga del material y su integración en el proceso de reciclaje.
El fragmentador será de actuación por inercia (cadenas, barras, trommel o similar), el cual produce un material suelto y raramente encapsulado. Al no tratarse de material fragmentado por cortes o cizalla, el material no será filoso y podrá ser manipulado manualmente.
Las estaciones de separación actúan por medios mecánicos o manuales, basados en las propiedades físicas, forma o apariencia de los fragmentos de los residuos de aparatos electro-electrónicos, y en respuesta a unos criterios de selección predeterminados. Los fragmentos que cumplen con los criterios de selección serán separados del flujo de material que produce el fragmentador, regresándose los que no los cumplen al circuito principal para ser fragmentados nuevamente. Las estaciones de separación podrán ser cabinas de clasificación manual, sistemas de cribado, separadores magnéticos o por inducción magnética, detectores metálicos o sensores en actuación con un sistema mecánico de separación del flujo de material, sistemas neumáticos o hidráulicos que permitan la separación por densidades, o cualquier otra técnica o sistema que permita separar ciertos fragmentos en cumplimiento con ciertas características, del resto del flujo de fragmentos de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos.
2. - De acuerdo a la reivindicación 1 y caracterizado por formar líneas de procesos que se alinean y suceden uno del otro, para obtener fracciones materiales más homogéneas.
3. - De acuerdo a la reivindicación 1 y caracterizado por formar circuitos secundarios de separación de materiales, que nacen en una estación de separación y terminan aportando el material no separado del flujo nuevamente al circuito principal de fragmentado.
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