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Procesamiento Termo-Mecano-Chemical de Placas de Circuito Impresas para la Eliminación de la Fracción Orgánica

Autores: Frolov, Sergey M.; Smetanyuk, Viktor A.; Silantiev, Anton S.; Sadykov, Ilias A.; Frolov, Fedor S.; Hasiak, Jaroslav K.; Shiryaev, Alexey A.; Sitnikov, Vladimir E.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Procesamiento Termo-Mecano-Chemical de Placas de Circuito Impresas para la Eliminación de la Fracción Orgánica


Categoría

Ciencias Medioambientales

Subcategoría

Gestión y eliminación de residuos

Palabras clave

Placas de circuito impreso
Residuos electrónicos
Reciclaje
Gasificación
Termo-mecano-química a alta temperatura
Detonación pulsada

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 30

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las placas de circuito impreso (PCBs) son los principales componentes de los residuos electrónicos. Para reducir el impacto negativo de los PCBs en la salud humana y el medio ambiente, deben ser eliminados adecuadamente. Se demuestra un nuevo método para reciclar los PCBs desechados. Se refiere a la gasificación termo-mecano-química a alta temperatura (TMCG) de los PCBs mediante un agente de gasificación (GA) generado por detonación, que es una mezcla de HO y CO calentada a una temperatura superior a 2000 grados Celsius. El GA se produce en una pistola de detonación pulsada (PDG) que opera con una mezcla de metano y oxígeno casi estequiométrica. La PDG opera en modo pulsado, produciendo chorros supersónicos pulsados de GA y ondas de choque pulsadas que poseen un enorme poder destructivo. Cuando la PDG se conecta a un reactor de flujo compacto lleno de PCBs desechados, los PCBs están sujetos a la intensa acción termo-mecano-química tanto de las fuertes ondas de choque como de los chorros supersónicos de GA a alta temperatura en poderosas estructuras vórtices establecidas en el reactor de flujo. Las ondas de choque trituran los PCBs desechados en partículas finas, que sufren una repetida participación y gasificación en las estructuras vórtices de alta temperatura del GA. Los experimentos de demostración muestran una gasificación completa (superior al 98%) de un lote de 1 kg de materia orgánica en un tiempo de operación de configuración de menos de 350 s. Los productos gaseosos de la gasificación de PCBs están compuestos principalmente de CO, CO, H, N y CH, con la proporción de componentes de gas inflamables alcanzando aproximadamente el 45% en volumen. Los residuos sólidos aparecen en forma de un polvo fino con inclusiones metálicas visibles de diferentes tamaños. Todas las partículas en el polvo liberadas de las inclusiones metálicas visibles poseen un tamaño inferior a 300-400 micrómetros, incluyendo una gran fracción de tamaños inferiores a 100 micrómetros. El polvo contiene Sn, Pb, Cu, Ni, Fe, In, Cd, Zn, Ca, Si, Al, Ti, Ni y Cl. Entre estas sustancias, se detectan Sn (10-20% en peso), Pb (5-10% en peso) y Cu (hasta 1.5% en peso) en las cantidades máximas. En el polvo sometido a análisis, no se detectan elementos preciosos Ag, Au y Pt. Una parte de la masa sólida (aproximadamente el 20% en peso de los PCBs procesados) se elimina del reactor de flujo con el gas que escapa y es parcialmente (aproximadamente el 10% en peso) atrapada por los ciclones en el sistema de limpieza de gases de escape. Las inclusiones metálicas de todos los tamaños visibles se acumulan solo en el reactor de flujo y no se detectan en las muestras de polvo extraídas de los ciclones. El grado de gasificación de los residuos sólidos extraídos de los ciclones varía del 76 al 91% en peso, es decir, están gasificados solo parcialmente. Este problema se eliminará en trabajos futuros.

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