| Sažetak | Sve kraći uporabni vijek elektroničkih uređaja i opreme posljedica je sve bržeg
razvoja i usvajanja novih tehnologija, te uzrok eksponencijalnog rasta količina električnog i
elektroničkog otpada, kako na globalnoj razini, tako i u RH, a isti trendovi mogu se očekivati i
u budućnosti. Recikliranje kao integralni dio suvremenog sustava gospodarenja otpadom
omogućava dobivanje sekundarnih sirovina, čime se smanjuje količina otpada i prostor
potreban za njegovo odlaganje, štede se primarne sirovine i smanjuju emisije u okoliš pri
proizvodnji novih proizvoda, itd. Osnovni cilj kojem se teži u recikliranju je separirati
različite materijale sadržane u otpadu u zasebne produkte koji se mogu upotrijebiti kao
sekundarna sirovina i koji kao takvi imaju određenu tržišnu vrijednost. Preduvjet uspješne
separacije je postizanje raščina, tj. oslobađanje međusobno (mehanički, kemijski ili termički)
spojenih različitih materijala. Uspjeh recikliranja električnog i elektroničkog otpada ovisi o
značajkama otpada, separacijskih postupaka i uređaja koji se pri tome primjenjuju, te naravno
uvjetima (vrijednosti radnih varijabli uređaja) u kojima se separacija izvodi.
Prva faza procesa recikliranja sastoji se od ručne demontaže i izdvajanja krupnijih
dijelova otpadnih uređaja, pri čemu se izdvaja veći udio željeza, bakra, stakla i plastike.
Ostale dijelove potrebno je usitniti zbog postizanja raščina, a zatim prikladnim separacijskim
postupcima izdvajati pojedine vrste materijala. U ovom radu su iz televizijskih aparata
ručnom demontažom izdvojeni uz kučište i veliki kondenzatori i katodne cijevi koje sadrže
fosforni prah i kadmij, te su zbog nemogućnosti sigurnog ispitivanja isključene iz daljnjeg
ispitivanja. Izdvojena drvena kučišta isključena su iz daljnjeg ispitivanja jer je s vremenom
došlo do kontaminacije štetnim tvarima kao što su krom, olovo, živa, sumpor, nikal, cink i sl.,
a u plastična kučišta umiješani su bromirani inhibitori gorenja koji, i u vrlo malim količinama,
kontaminiraju plastiku čineći je nepogodnom za dobivanje nove plastike.
Ostali materijal je, s obzirom na svoje značajke, podijeljen u tri grupe koje su
ispitivane zasebno. Grupa nazvana „Zvučnici“ sastavni je dio audio sustava, a sadrži najviše
željeza i nešto manje bakra u svitcima, uz plastiku, karton i tekstil. Grupa „Otklonski svitci,
kabeli, konektori i žice“ ima veliku zastupljenost bakra, a treća grupa „Tiskane pločice“ uz
vodljivu bakrenu strukturu sadržava i mnoštvo rijetkih metala na nevodljivoj osnovi
(vitroplast, pertinks). Za svaku od prethodno navedenih grupa sastavljen je zaseban plan
istraživanja. Za sve grupe prvo je provedeno sitnjenje u cilju postizanja raščina, zatim sijanje
za dobivanje klasa pogodnih za testove u pojedinim separatorima.
Plan testiranja separacije u zračnoj struji i elektrostatičke separacije sastavljen je uz
upotrebu statističkog planiranja eksperimenata u programskom sustavu Statistica (Version 8,
tvrtke StatSoft) prema centralno složenom dizajnu (Central Composite Design) koji uključuje
17 pokusa za svaku klasu na pojedinom uređaju. Analizom varijance utvrđen je utjecaj
pojedine nezavisne varijable odnosno utjecaj međudjelovanja po dvije (od tri testirane)
nezavisne varijable na jednu od dvije zavisne varijabli (kvaliteta koncentrata ili maseno
iskorištenje) uz procjenu veličine tog utjecaja. Utjecaj pojedinih varijabli u gravitacijskoj i
magnetskoj separaciji testiran je na način da je mijenjana vrijednost jedne varijable, dok su
sve ostale držane konstantnim.
Testovi separacije u zračnoj struji pokazali su da na kvalitetu koncentrata najveći
utjecaj ima visina pregrade, a najmanji brzina zračne struje, a od međudjelovanja varijabli
najviše utječe visina pregrade i položaj ulaznog otvora. Visina pregrade u svim slučajevima
imala je najveći utjecaj na iskorištenje. Najbolji rezultati (kvaliteta koncentrata od 99 % do
100 % uz iskorištenja od 80 % do 99 %) postizani su separacijom zrna većih od 2 mm (klase
4/2 mm i 3,15/2 mm), a sa smanjenjem veličine zrna smanjivala se i efikasnost separacije.
Elektrostatičkom separacijom postizala se visoka kvaliteta koncentrata u svim
klasama, a najbolji rezultati dobiveni su u testovima s najkrupnijom klasom (4/2 mm). U svim
testovima najveći utjecaj imao je položaj separacijskog noža. Kada se razmotre
međudjelovanja varijabli, najveći utjecaj imalo je međudjelovanje položaja separacijskog
noža s naponom ionizacijske elektrode i s brzinom okretanja bubnja.
Rezultati dobiveni magnetskom separacijom pokazali su da je u najvećem broju
slučajeva (pogotovo za krupnije klase) mokra separacija bolja od suhe, dok su se razlike
smanjivale sa smanjenjem veličine zrna. Najbolji rezultati i mokre niskointenzivne i suhe
visokointenzivne magnetske separacije postignuti su s najsitnijom klasom, -0,5 mm. Testovi
gravitacijske koncentracije pokazali su da je za kvalitetniji koncentrat potrebno raditi s
manjim nagibima ploče koncentracijskog stola. Temeljem dobivenih rezultata predložena je
segregacijska shema recikliranja elektroničkog otpada.
Osnovna hipoteza ovog rada, da se uređaji i postupci koji se koriste u oplemenjivanju
mineralnih sirovina mogu koristiti i za recikliranje električnog i elektroničkog otpada
potvrđena je temeljem rezultata provedenih ispitivanja. |
| Sažetak (engleski) | The ever shorter life cycle of electronic devices and equipment is a consequence of
increasingly quick development and adoption of new technologies, and a reason for
exponential growth of the quantity of electrical and electronic waste, both at the global level
and in the Republic of Croatia, and identical trends can be anticipated also in the future.
Recycling as an integral part of the contemporary waste management system enables
obtaining of secondary raw materials, whereby the quantity of waste and the space necessary
for its disposal are reduced, primary raw materials are saved and environmental emissions
occurring at manufacturing of new products are reduced. The basic goal striven for in
recycling is to separate the different materials contained in waste into separate products which
can be used as secondary raw material and which as such have a certain market value. A
precondition for successful separation is to achieve liberation of different mutually
(mechanically, chemically or thermally) connected materials. The success in recycling
electrical and electronic waste depends on the characteristics of waste, the applied separation
procedures and devices, and of course on the conditions (values of operating variables of the
devices) in which separation is carried out.
The first phase of the recycling process consists of manual dismantling and separation
of larger parts of waste devices, whereby a larger share of iron, copper, glass and plastic
materials is separated. The remaining parts need to be shredded in order to achieve liberation,
and thereupon, by appropriate separation procedures, the single types of material shall be
separated. In this dissertation beside enclosures and large condensers and cathode tubes
containing phosphorus powder and cadmium have been manually separated from TV sets, and
due to the impossibility of their save testing have been excluded from further testing. The
separated wooden enclosures have been excluded from further testing, since over time
contamination has occurred by harmful substances such as chrome, lead, mercury, sulphur,
nickel, zinc, etc., whereas plastic enclosures contain brominated burning inhibitors, which
even in very small quantities contaminate plastic materials rendering them inappropriate for
obtaining new plastic.
The remaining material has been divided according to its characteristics into three
groups which have been tested separately. The group called „Loudspeakers“ is an integral part
of the audio system and it contains the highest quantity of iron and somewhat less copper in
yokes, as well as plastic, cardboard and textile. In the group „Yokes, cables, connectors and
wires“ copper is represented to a high degree, and the third group of „Printed circuit boards“
contains, in addition to the copper conductor structure, also a lot of rare metals on a nonconductor
basis (vitroplast, pertinax). For each of the previously indicated groups a separate
test plan has been developed. For all groups shredding has been carried out first, in order to
achieve liberation, followed by sieving in order to obtain classes appropriate for tests in
individual separators.
The test plan for air and electrostatic separation has been developed by using statistical
planning of experiments under application of the programme system Statistica (Version 8,
StatSoft) according to a central composite design (Central Composite Design), including 17
tests for each class on the individual device. By analysing the variance, the impact of the
individual independent variable as well as the impact of the interaction of two (out of the
three tested) independent variables on one (out of the two) dependent variables (concentrate
quality or mass recovery), along with the assessment of this impact, has been determined. The
impact of individual variables in gravitation and magnetic separation has been tested in such a
way that the value of one variable was changed, while all the other variables were kept
constant.
Air separation tests have shown that the height of the compartment barrier has the
highest impact on the quality of the concentrate, and airstream speed has the least impact,
whereas with regard to the interaction of the variables, the barrier height and the position of
the inlet have the highest impact. In all cases the barrier height had the highest impact on
recovery. Best results (concentrate quality from 99 % to 100 % with recovery from 80 % to
99 %) were achieved at separation of grain larger than 2 mm (class 4/2 mm and 3,15/2 mm),
whereas with reduced grain size separation efficiency decreased as well.
By electrostatic separation high quality of concentrate has been achieved in all classes,
and best results have been obtained in tests with the coarsest grain class (4/2 mm). In all tests
the position of the separation knife had the largest impact on concentrate quality. Regarding
interactions of the variables the interaction of the separation knife position with the voltage of
the ionising electrode and the drum rotation speed had the highest impact.
The results obtained by magnetic separation have shown that in most cases (in
particular for coarser grain classes) wet separation is better than dry separation, whereas
differences decreased with the decrease in the grain size. Best results of both the wet lowintensity
and dry high-intensity separation were achieved with the smallest class, -0,5 mm.
Tests of gravity concentration have shown that in order to achieve a better quality of the
concentrate of better quality, concentration table should operate with smaller inclinations of
the plate. Based on the obtained results a segregation scheme for electronic waste recycling
has been proposed.
The basic hypothesis of this dissertation, namely that the devices and procedures used
in mineral processing can also be used for recycling electrical and electronic waste, has been
confirmed by the results of the testing carried out. |
