Métodos para Reciclar Equipos Electrónicos Antiguos

Como la mayoría de las aventuras mineras efectuadas por personas de poca experiencia, el procesamiento del desperdicio electrónico puede ser una forma rápida en la cual se puede perder todo el dinero. Parece fácil, hay abundante basura electrónico disponible sin un camino claro para reciclar aparte de los depósitos de chatarra existentes. Hay una tendencia creciente de personas ingresando a este negocio con poco o nada de experiencia en reciclar, en manipuleo de materiales, recuperación de metales o en negocios de este tipo.

En 911Metallurgist somos aquí para ayudar. Tenemos la experiencia requerida para desarrollar un proceso para cualquier tipo de desperdicios electrónicos, y nosotros nos enfocaremos en el valor alto, y en el menor esfuerzo para tener un primer enfoque. Las personas ingresan a este mercado pensando van a recobrar cada último – plástico, acero, aluminio, sílice, etc. cuando el valor intrínseco del desperdicio electrónico por unidad base (una computadora) es muy bajo – menos de $US 3 cada uno. Abunda el material que tiene a ser tratado para cubrir costos y pueda proveer alguna ganancia. Nuestro enfoque es uno comúnmente usado en minería (nuestra experiencia) “las toneladas valen más que el grado.” Le apuntamos a los materiales más altos de valor, maximizamos recuperación y minimizamos inversión de capital. Podemos diseñar sistemas modulares que pueden ser expandidos en la aptitud y recuperaciones adicionales de metal según se requiera.

Este documento muestra ideas importantes que pueden hacerse para reciclar desperdicio electrónico, en partículas desperdicios de dispositivos electrónicos como computadoras para recobrar los metales valiosos contenidos en ellos. Hemos considerado una visión general de las fuentes de desperdicio electrónico, su valor y un enfoque para reciclar los componentes de más alto valor.

Crecimiento del Desecho Electrónico

A medida que el mundo se vuelve más globalizado; Con niveles más altos de ingresos disponibles, el urbanismo, y la industrialización y una creciente cantidad de equipo eléctrico y electrónico está siendo utilizado. Como parte de este crecimiento viene el corolario de tener que ocuparse de una cantidad sin precedente de desperdicio electrónico que 30 años atrás no existía.

La United Nations University (UNU) encargó el 2017 un estudio que demuestra que las cantidades de desperdicio electrónico continúan creciendo, mientras también poco están siendo recicladas. En 2016, 44.7 millones de toneladas de desperdicio electrónico fueron generados y sólo 20 % estaba reciclado. Esto a pesar de que 66 % de la población del mundo es ahora gobernada por la legislación asociada a los residuos electrónicos.

El equipo descartado, como teléfonos, las computadoras portátiles, computadoras de escritorio, los routers, los interruptores y TVs contienen sustancias que llevan a considerables riesgos medioambientales de salud y, especialmente si son tratadas inadecuadamente. La mayoría de desperdicio electrónico no está apropiadamente documentado y no esta tratado por una apropiada cadena de reciclaje. Al mismo tiempo, los diversos tipos de desperdicio electrónico desafían los esfuerzos hacia una economía de reciclaje ya que recursos valiosos y escasos están desperdicios.

Fuentes de Basura Electrónica

Los países del mundo generaron 44.7 millones de toneladas métricos (TM), o un equivalente de 6.1 kilogramo por habitante (kg/h), de desperdicio electrónico el 2016, comparados con el 5.8 kg/h generado el 2014. La cantidad de desperdicio electrónico – se espera – aumenta para 52.2 millones de toneladas métricos, o 6.8 kg/h para el 2021. Globalmente, sólo 8.9 TM de desperdicio electrónico están documentados para ser colectados y reciclados, lo cual corresponde al 20% de todo el desperdicio electrónico generado.

El 2016, Asia fue la región que genero la mayor cantidad de desperdicio electrónico (18.2 TM), seguido por Europa (12.3 TM), América (11.3 TM), África (2.2 TM), y Oceanía (0.7 TM). Mientras lo más pequeño en términos de desperdicio electrónico total generado, Oceanía fue el generador más alto de desperdicio electrónico por habitante (17.3 kg/h), con sólo 6% de desperdicio electrónico documentado para ser colectado y reciclado. Europa es el segundo generador más grande de desperdicio electrónico por habitante con un promedio de 16.6 kg/h; Sin embargo, Europa tiene la tasa de cobros más alta (35%). En Américas se generan 11.6 kg/h y colectan sólo 17% del desperdicio electrónico generado en los países, lo cual está comparable con la tasa de colección en Asia (15%). Sin embargo, Asia genera menos desperdicio electrónico por habitante (4,2 kg/h). África genera sólo 1.9 kg/h y poca información está disponible sobre su tasa de colección.

El valor de este material totalizó unos $US 62 billones de basados en datos del 2016.

(fuente https://news.itu.int/new-un-coalition-to-tackle-electronic-waste/)

La basura electrónica puede incluir seis categorías:

• Los equipos intercambiadores de temperatura, más comúnmente llamados enfriadores y congeladores. El equipo típico incluye refrigeradores, congeladores, acondicionadores de aire, bombas de calor.
• Las pantallas, los monitores. El equipo típico incluye televisiones, monitores, computadoras portátiles, y tabletas
• Las lámparas. El equipo típico incluye tubos fluorescentes, lámparas de descarga luminosa altas de intensidad, y lámparas Led.
• El equipo grande. El equipo típico incluye lavadoras, secadores de ropas, máquinas que lavan plato, estufas eléctricas, máquinas de imprimir grandes, copiadoras, y los paneles fotovoltaicos
• El equipo pequeño. El equipo típico incluye aspiradoras, hornos de microondas, equipo de ventilación, tostadores, calderos eléctricos, máquinas de afeitar eléctrica, balanzas, calculadoras, aparatos de radio, cámaras de vídeo, juguetes eléctricos y electrónicos, pequeñas herramientas eléctricas y electrónicas, dispositivos médicos pequeños, equipos de monitoreo pequeños y los instrumentos de control.
• El equipo de tecnología de la información y de telecomunicación. El equipo típico incluye teléfonos móviles, Sistemas de Posicionamiento Global (GPS), calculadoras de bolsillo, routers, computadoras personales, impresoras, teléfonos.

Muchas facilidades grandes de reciclaje se han instalado para tratar del mayor equipo eléctrico como aparatos y motores eléctricos. Este tipo de material de desecho eléctrico no es nuevo, pero su cantidad aumenta debido a aumentar niveles de vida. Es el desperdicio electrónico verdadero (las computadoras, los teléfonos, etc) los que actualmente no tienen definido un sistema de reciclado. Este material está clasificado como Desecho Eléctrico y Equipo Electrónico (DEEE).

Fuentes de la Tecnología de Información y Comunicación

Hoy en día más de la mitad de la población de medio mundo está usando internet, estos son 3.6 billones de personas con capacidad de ponerse en línea. Facilitar este avance y echarle y dar un mayor alcance al internet requiere desarrollo extensivo de infraestructura. La columna vertebral de la internet es equipo electrónico que tiene un ciclo de vida relativamente pequeño. El ciclo de vida no es pequeño por la durabilidad del equipo sino más bien una función de pasar de moda rápidamente. Colocar más datos en el mismo cable requiere tecnología nueva y los interruptores nuevos y los routers son más baratos y más fáciles para instalar que un cableado nuevo. Dónde el equipo viejo va – en su mayor parte para rellenos.

También, ha habido un crecimiento aún mayor en el uso del teléfono celular. Hay ahora unas estimadas suscripciones de 7.7 billones de móviles y 4.2 billones de suscripciones de banda ancha móvil en ejecución. El 80% de la población del mundo está con una señal móvil de banda ancha. 54% de grupos familiares tienen acceso a Internet en casa y 48% tener una computadora (Unión Internacional de Telecomunicaciones).

En el mundo desarrollado el crecimiento está también alimentado por el uso de múltiples dispositivos conectados por un solo usuario. Entre 2012 y 2015, el número de americanos que tuvieron un smartphone, una computadora, y una tableta duplico el 36% de adultos (Anderson 2015 https://www.pewresearch.org/fact-tank/2015/11/25/device-ownership/):

Basura Electrónica – La Nueva Mina Urbana

Una amplia variedad de materiales valiosos está contenida en aparatos eléctricos y electrónicos. Hasta 60 elementos de la tabla periódica puede ser encontrado en los equipos electrónicos, y muchos de ellos son reciclables. Los aparatos grandes han estado exitosamente reciclados por largos años. Contienen cantidades grandes de materiales de bajo valor como hierro que requieren manipuleo y el tratamiento como el de los depósitos tradicionales de chatarra.

La basura electrónica contiene metales preciosos incluyendo oro, plata, cobre, platino, y paladio, pero también contiene materiales como hierro y aluminio, junto con plásticos que pueden estar reciclados. La UNU estima que el recurso perspectivo para materias primas secundarias de desperdicio electrónico vale $USD 62 billones por los metales que contiene. Si estos materiales reciclables de pequeño volumen, pero de gran presentan un potencial para métodos nuevos de recuperación.

Basados en las estimaciones UNU, el valor intrínseco de metales preciosos y los plásticos contenidos en un móvil telefónico de un peso común de 90 gramos son $US 2.25 por pieza. El valor del material usado es relativamente pequeño comparado para el precio de un material usado o nuevo. En 2016, fue estimado que alrededor de 435 millones de toneladas de teléfonos móviles desperdiciados fuera generado a través del globo terrestre. El valor de las materias primas en teléfonos móviles desaprovechados fue $US 10 billones.

El mercado más grande y más fácil a penetrar con un programa nuevo de reciclaje es el de las computadoras y los accesorios electrónicos. Esos dispositivos que no contienen pantallas. Tratando de pantalla de cristal líquido, plasma o sistemas convencionales del tubo de rayos catódicos requiere cautela especial por el riesgo medioambiental asociado la maniobrar estos artículos. Muchas de estas pantallas contienen mercurio y otros elementos peligrosos. Nuestra meta es aportar información en relación a la forma de desarrollar un sistema de reciclaje para los componentes más altos de valor como cobre, oro, plata, platino, paladio, etc.

Un estudio efectuado por Van Eygen hizo referencia al valor intrínseco del material reciclable de una computadora de escritorio y uno portátil. Los datos mostrados en la tabla inferior se basan en una prueba 1000 kg de una computadora de escritorio y computadoras portátiles. Los pesos promedio para los dispositivos en estudio fueron: 12.33 kg para la PC de escritorio y 2.84 kg para la computadora portátil (Chancerel y Rotter, 2009).

Según la Agencia de Protección Ambiental, para cada millón los teléfonos celulares que reciclamos, 15,875 kg de cobre, 350 kg de plata, 34 kg de oro, y 15 kg de paladio pueden estar recuperados. Ese es un valor de metal de $2.63 por computadora (usando precios de diciembre 2019). Ese no es una gran cantidad de valor por lo que el proceso para la recuperación tiene que ser robusto y barato.

Los circuitos impresos y las baterías contienen una concentración superior de metales. Ha sido reportado (Veldhuizen y Sippel, 1994) que una tonelada métrica de circuitos impresos puede contener entre 80 y 1,500 g de oro y entre 160 y 210 kg de cobre. Obviamente si usted justamente puede recuperar circuitos impresos, usted va a tener un producto de valor más alto para trabajar, pero alguien tiene que hacer la separación inicial del equipo.

Esperanzadoramente esta información ha ilustrado que, a pesar del valor global alto de la basura electrónica, el valor intrínseco es relativamente bajo. Necesitamos recordar que el programa de reciclaje es sólo exitoso si permite tener utilidades. Debe ser fructífero en toda la extensión de la palabra.

Métodos de Reciclaje

El reciclaje de desperdicio electrónico se está volviendo a mandatario en más países cada año. El problema son los materiales peligrosos que una cierta cantidad de estos componentes contiene. Nuestra experiencia ha mostrado que la mayoría de la gente que se introduce en este mercado reconoce esto y tiende a enfocarse en los materiales de mayor valor que son menos ambientalmente problemáticos como computadoras y sus periféricos. Los teléfonos también pueden ser una buena fuente de materiales, pero eso es recomendado que las pantallas se han recicladas en lugar especializado y sólo las placas de circuito impreso sean procesadas. El valor real en cualquier electrónico esta en los componentes de la placa de circuito impreso.

Hay un gran número de publicaciones relacionadas para reciclar basura electrónica, incluyéndose libros, sitios Webs, artículos técnicos, pero ninguno de estos le provee una senda a un proceso que sea eficiente y económico. Nuestra meta en 911Metallurgist es proveer la guía que usted necesita desarrollar un método de procesamiento hasta el final a través de nuestra experiencia, trabajo experimental y del diseño de ingeniería. Lo siguiente es un resumen de varias áreas de reciclaje que hemos examinado en el pasado:

• El reciclaje de metales de la placa de un circuito impreso
• El reciclaje entero de la computadora
• La recuperación de los metales de las cenizas de un incinerador
• Procesamiento Zorba (es el término para desechos metálicos no ferrosos pre-tratados y antimagnéticos, usualmente originados al final de la vida de un vehículo) o Desecho Eléctrico y Equipo Electrónico (DEEE). Las especificaciones para Zorba fueron establecidas por el Instituto de Industrias de Reciclaje de Chatarra en los U.S., lo cual define a Zorba como metales no ferrosos mixtos y antimagnéticos conteniendo aluminio generado por separador de corriente y otras técnicas de separación.

Hay muchos métodos para procesar material DEEE, incluyéndose separaciones físicas, pirometalurgia, hidrometalurgia o combinaciones de estos. Muchos de estos métodos fueron desarrollados con para tener una recuperación alta de metales. Aunque, eso tiene la apariencia del acercamiento ideal, cada paso de recuperación cuesta en términos de capital y los costos operativos para el equipo. La meta es balancear la eficiencia de recuperación con el costo de recuperación. El enfoque descrito aquí considero un costo en relación con el valor del material a ser tratado.

Separación Inicial

En la inmensa mayoría de métodos alguno forma de reducción de tamaño va a ser requerida para tener los metales. La excepción para esto sería el uso de pirometalurgia o fundición directa de los componentes. La fundición directa, la incineración y otros métodos pirometalúrgicos no han sido usados para el tratamiento primario principalmente porque la cantidad de metales no es lo suficientemente alta para hacerla económicamente viable y allí está el problema de quemar componentes plásticos.

Una colección variada de equipo puede ser utilizado para la reducción de tamaño y esto depende primordialmente de las siguientes variables:

• Tamaño del material a ser procesado – por ejemplo, computadoras vs circuitos impresos
• Dureza de los materiales
• Capacidad requerida
• Tamaño requerido del producto

En general, un molino de martillos, o un molino tipo picados con cuchillas puede usarse. Varias etapas de reducción de tamaño pueden requerirse para las etapas de procesamiento.

Molino de Martillos (https://feeco.com/hammer-mills/)

Separaciones Iniciales

Una amplia variedad de opciones está disponible para la primera etapa de recuperación de metales y la elección depende del valor de los componentes, la eficiencia de recuperación y el costo de recuperación. La primera etapa de separación puede incluir cualquier combinación de las siguientes opciones:

• Separación magnética – quitar componentes ferrosos como cascos y cubiertas. Esto puede hacerse después de una reducción inicial de tamaño o después de la reducción final de tamaño o puede omitirse completamente. El equipo puede ser una faja magnética, un imán permanente, o un separador magnético en seco/húmedo (alta intensidad o baja intensidad). Vea este enlace para más detalles. https://www.911metallurgist.com/blog/magnetic-separation-method
• Separación por corrientes de Eddy – para remover los metales no ferrosos de otros componentes al inducir un campo electromagnético en los materiales. Este sistema de separación fue desarrollado primordialmente para la recuperación de aluminio pero tiene un conjunto imponente ancho de otras aplicaciones ahora. Vea este enlace para más detalles https://www.911metallurgist.com/equipment/eddy-current-aluminium-separation/
• Separación electrostática – induce una carga estática en materiales para causar que ellos sean separables de otros componentes. Este equipo fue originalmente desarrollado para el uso en separación de minerales de hierro para poder quitar impurezas de sílice. Puede usarse para remover plásticos, sílice y otros materiales de metales. Vea este enlace para más detalles https://www.911metallurgist.com/electrostatic-separation/

La mayor parte de los procesos anteriormente citados son conducidos en seco. En estos procesos el agua interfiere con la transferencia de carga o la inducción del campo magnético. La única excepción es tambor de separación magnética en húmedo. El procesamiento seco tiene la ventaja de no requerir secado de los productos después del tratamiento y ningún consumo de agua o flujo recirculante. Sin embargo, el agua es un fluido muy dinámico y promueve mejores separaciones cuándo se están usando métodos gravimétricos.

Separación Final

En nuestra experiencia, el uso de las separaciones iniciales no es generalmente requerido pues el tratamiento de materiales DEEE como valor recuperado es demasiado bajo. Sin embargo, en algunos casos, para el ejemplo la remoción de materiales ferrosos, una separación puede ser requerida para evitar la penalización por ciertos elementos.

En general, para el tratamiento de material DEEE recomendamos considerar la producción de un concentrado de alta calidad que contiene cobre y los metales preciosos. Este concentrado puede ser vendido directamente para una refinería como la mostrada en el siguiente enlace:

https://www.thebalance.com/the-20-largest-copper-refineries-2339744

La mayor parte de los metales más pesados pueden ser recuperados en un concentrado usando un sistema gravimétrico. En un proceso reciente trabajamos en la recuperación del 70% de los metales valiosos en una sola etapa de concentración gravimétrica:

Este proceso fue desarrollado para el tratamiento de basura de la computadora y se basó en un solo sistema de tratamiento de una sola pasada sin reducción del material de sobre tamaño. El material fue inicialmente reducido de tamaño con un molino de martillo primario, y luego el material se llevó a separación magnética para quitar coberturas de calor y luego fue reducido de tamaño con un segundo molino. El producto se redujo a 80% menos 2 mm. El material fino estaba combinado con agua y luego paso a un sistema de separación gravimétrica. Los resultados del sistema son demostrados en el gráfico superior.

El trabajo experimental fue conducido para confirmar todos los aspectos del flowsheet antes de emprender el diseño de ingeniería para el proceso. El equipo requerido para el proceso es capaz de manipular 5 toneladas por la hora, y tiene un costo aproximado de $US 100,000 y el diagrama de flujo se muestra en la siguiente figura: