Selective Disintegration–Milling to Obtain Metal-Rich Particle Fractions from E-Waste

Abstract

Various metals and semiconductors containing printed circuit boards (PCBs) are abundant in any electronic device equipped with controlling and computing features. These devices inevitably constitute e-waste after the end of service life. The typical construction of PCBs includes mechanically and chemically resistive materials, which significantly reduce the reaction rate or even avoid accessing chemical reagents (dissolvents) to target metals. Additionally, the presence of relatively reactive polymers and compounds from PCBs requires high energy consumption and reactive supply due to the formation of undesirable and sometimes environmentally hazardous reaction products. Preliminarily milling PCBs into powder is a promising method for increasing the reaction rate and avoiding liquid and gaseous emissions. Unfortunately, current state-of-the-art milling methods also lead to the presence of significantly more reactive polymers still adhered to milled target metal particles. This paper aims to find a novel and double-step disintegration–milling approach that can provide the formation of metal-rich particle size fractions. The morphology, particle fraction sizes, bulk density, and metal content in produced particles were measured and compared. Research results show the highest bulk density (up to 6.8 g·cm−3) and total metal content (up to 95.2 wt.%) in finest sieved fractions after the one-step milling of PCBs. Therefore, about half of the tested metallic element concentrations are higher in the one-step milled specimen and with lower adhered plastics concentrations than in double-step milled samples.

Explorando Estratégias De Moagem Para a Recuperação Eficiente De Metais Em Placas De Circuito Impresso

“…Em geral, as placas de circuito impresso podem ser compostas de até 30% em peso de polímeros, 30% em peso de cerâmicas e 40% em peso de metais (BLUMBERGS et al, 2022), conforme demonstrado nas tabelas 1 e 2, onde é possível avaliar a composição detalhada das frações de materiais que compõem as PCIs.…”

“…Em comparação com outros materiais, os resíduos eletrônicos possuem componentes de alto valor que podem ser submetidos a diversas técnicas de recuperação, reutilização, remanufatura e reciclagem (NI; CHAN; TAN, 2021). Conforme relatório do The global E-waste monitor 2020, o Brasil produz cerca de 2,143 milhões de toneladas de lixo eletrônico, equivalente a 10,2 Kg/habitante, ficando atrás apenas dos Estados Unidos na América que tem uma geração de 6,918 milhões de toneladas de REEE por ano, representando cerca 21 kg/habitante (FORTI; Os dispositivos eletrônicos ainda necessitam de materiais ecologicamente hostis para a sua fabricação, o que impõem desafios econômicos e tecnológico para acelerar a redução do passivo ambiental causado pelo grande volume de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE) já existentes e que ainda serão gerados (BLUMBERGS et al, 2022). A maior parte dos dispositivos eletrônicos é composta por placas de circuito impresso, também conhecidas como PCI, que representam entre 4% e 7% da massa total desses aparelhos.…”

“…Como parte do processo de recuperação, a fragmentação dos resíduos de PCI pode ser realizada através de moinhos e trituradores de diversos tipos, levando em consideração a complexa composição desses resíduos. As placas de circuito impresso geralmente são constituídas por três camadas laminadas a quente formando uma única camada serigrafada, composta por máscaras de solda, cobre e substratos, o que leva a formação de partículas altamente abrasivas durante os processos de corte que levam a um desgaste do equipamento, comprometendo a eficiência da separação dos componentes e demandando manutenção dispendiosa (BLUMBERGS et al, 2022). Depois da liberação dos materiais, os concentrados metálicos podem ser separados dos demais componentes através de várias técnicas mecânicas, como peneiramento, separação por densidade, separação magnética, separação por correntes de Foucault e separação eletrostática (YOO et al, 2009).…”

Leaching of Gold and Copper From Printed Circuit Boards Under the Alternating Current Action in Hydrochloric Acid Electrolytes

“…The resulting intensive wave of pressure begins to propagate, and the resulting values of stresses exceed material strength. In the previous work [35], a novel single and two-stage PCBs disintegration-milling approach was described.…”

“…A mixture of various computer PCBs (Figure 3) was treated as described in previous work [35], and was used as an object of this research. As a result of crushing and subsequent sieving, three fine powder fractions of the raw material were obtained (Figure 4a, 4b and 4c) and designated [A], [B] and [C] respectively.…”