Cevher Hazırlama Teknolojileri ile Elektronik Atıklardan Metal Kazanımı

Son yıllarda hızla gelişen teknoloji sayesinde elektrik-elektronik sektöründe ürün çeşitliliği ve üretim artmaktadır. Alım gücü artışı ve yeni teknolojiden faydalanma isteğine bağlı olarak ürünlerin değişim sıklığı artmakta ve buna bağlı olarak kullanılmayan ürünler hurdaya çıkmaktadır. Hurdaya çıkan ürünler elektronik atık (e-atık) olarak adlandırılmaktadır. E-atıklar diğer atık türleri gibi depolanmaya müsait değildir. Bu atıklar içerisinde canlılar ve çevreye zarar verebilecek birçok element ve bileşen mevcuttur. Tablo 1’de e-atık içerisinde yer alan bazı elementlerin bulundukları ekipmanlar ve canlılar üzerindeki etkileri verilmektedir.

Malzeme
Elektronik Atıkta Bulunuşu
Canlılar Üzerindeki Etkileri
Kurşun (Pb) CRT, batarya, Baskı devre kartı İşitme bozukluğu, sinir iletim sisteminde hasar
Civa (Hg) Florasan lamba, batarya, anahtar devreler Beyin ve karaciğer hasarı
Krom (Cr+6) Disket Göz, deri ve mukoza zarı tahrişi
Baryum (Ba) Baskı devre kartı Beyin tümörü, kas zayıflığı, kalp, karaciğer hasarı
Kadmiyum (Cd) CRT ekranlar, NiCd bataryaları Zehirlenme, böbrek hasarı, akciğer kanseri
Arsenik (As)  

LED

Deri hastalıkları, sinir iletim hızının düşmesi, akciğer kanseri
Amerisiyum (Am) Sigara dedektörleri Radyoaktif element
Antimuan (Sb) Plastiklerdeki alev geciktiriciler Kanser yapıcı
Kloroflora karbon

(CFC)

Soğutucu Üniteleri, Yalıtım Köpükleri Ozon tabakasını delici, genetik hasar
Poliklorlu bifeniller (PCB) Kondansatör, Transformtatör Kanser, sinir sistemi, bağışıklık sistemi
Polibramofomlu difenil eter (PBDE) Polibramofomlu bifenil (PBB)  

Plastiklerdeki alev geciktiriciler

 

Hormonal etkiler, ısı altında dioksin ve furan oluşumu

Tablo 1: E-atıklarda bulunan bazı zararlı elementler ve canlılar üzerindeki etkisi

Bu atıkların depolanması çevre ve canlılar açısından ciddi hasarlara neden olmaktadır. Elektrik ve elektronik atıkların %3’ünü oluşturan baskı devre kartları (BDK), içerdiği toksik metal ve bileşiklerin yanı sıra Au, Ag, Cu, Pd gibi değerli metalleri bünyesinde barındırmasından dolayı son yıllarda, geri dönüşüm alanında dünya çapında gerçekleştirilen birçok çalışmanın konusu olmaktadır. Baskı devre kartlarında yer alan elementler Şekil 1’deki periyodik tabloda renkli olarak gösterilmektedir.

Şekil 1: Baskı devre kartları içerisinde yer alan elementler

Bu metallerin baskı devre kartlarındaki değerli metal içerikleri doğal kaynaklara kıyasla 5-100 kat daha fazladır. Baskı devre kartlarının geri dönüşümü ile, depolanması halinde çevreye ve canlıları tehdit edici etkisi ortadan kalkmış olup; değerli metallerin ikincil kaynaklardan kazanılmış olmasıyla, birincil kaynakların korunması sağlanacaktır. Ayrıca birincil kaynaklardan metal üretimi sırasında yürütülen madencilik faaliyetlerinde harcanan enerji ve çevreye verilen zarar önlenecektir.

 

Elektrik-elektronik donanımların büyük çoğunluğunda baskı devre kartları bulunmaktadır. Şekil 2’de kişisel bilgisayarlarda bulunan baskı devre kartı ve üzerinde yer alan bileşenler gösterilmektedir.

Şekil 2: Baskı devre kartı ve üzerindeki bileşenler

Baskı devre kartlarından metal eldesinde fiziksel, fizikokimyasal ve kimyasal birçok yöntem mevcuttur. Fiziksel ve fizikokimyasal işlemler çevresel olarak bakıldığında daha zararsız ve ekonomik tekniklerdir. Fiziksel yöntemler, özgül ağırlık farkından kaynaklı ayırma, manyetik ayırma ve elektrostatik ayırma yöntemleridir. Baskı devre kartları %30 seramik, %30 plastik ve %40 metal içermektedir. Metaller ve diğer kısımlar arasında yüksek özgül ağırlık farkı bulunması nedeni ile özgül ağırlık farkına dayalı cihazlar kullanılarak ayırım yapılması akla gelen ilk yöntemlerdendir. Metaller içerisinde bulunan demir grubu metaller sahip oldukları manyetik alan duyarlılığı ile diğer metaller ve seramik, plastik kısımdan manyetik ayırıcı adı verilen cihazlar vasıtasıyla ayrılabilmektedir. Bunun dışında elektrostatik çekim farkından yararlanılarak zenginleştirme yapılabilmektedir. Fiziksel yöntemler içerisinde, ayırma kolaylığı, ekonomikliği ve çalışma şartları düşünüldüğünde en çok tercih edilen metot özgül ağırlık farkına dayalı ayırmadır. Fizikokimyasal yöntem olarak sınıflandırılan flotasyon yönteminde, suyu seven (hidrofilik) kısım suyun içerisinde kalırken, suyu sevmeyen (hidrofobik) kısım oluşturulan hava kabarcıklarına tutunarak yüzer. Baskı devre kartı içerisinde yer alan plastikler hidrofob oldukları için köpüklere tutunarak yüzerken, metal yoğun kısım suyun içinde kalır. Böylelikle yüzen kısımda plastik, batan kısımda ise metal yoğunluklu ürünler elde edilir. Yüzen ürün içerisindeki plastikler seçimli olarak ayrılabildiği takdirde yeniden kullanılabilirler. Fiziksel ve fizikokimyasal yöntemler kullanılarak zenginleştirilen metal yoğunluklu üründen uç ürün elde edilebilmesi için kimyasal yöntemler olan metalurjik işlemlere ihtiyaç duyulmaktadır.

İstanbul Teknik Üniversitesi Cevher Hazırlama Mühendisliği Bölümünde, baskı devre kartlarından metal eldesine yönelik fiziksel ve fizikokimysal yöntemler kullanılarak yüksek metal içerikli bir konsantrenin en verimli olarak kazanılması amaçlanmıştır. Üzerindeki bileşenlerin ayıklanmasından sonra elde edilen baskı devre kartları (Şekil 3a), tane serbestleşmesinin sağlanarak zenginleştirilebilmesi için kırıcılar kullanılarak kademeli boyut küçültme işlemi uygulanmıştır. Elde edilen ürünler Şekil 3b ve 3c’de görülmektedir.

Şekil 3: Kırma işlemine hazırlanmış baskı devre kartları (a), birincil kademe kırma (b)ve ikincil kademe kırma (c) işleminden sonra elde edilen ürünler

Kırma işlemlerinden sonra elde edilen kırılmış üründe metal ve plastik kısım bağlı tane olarak kalmaktadır. Bu nedenle yeterli tane serbestleşmesini sağlamak için bilyalı değirmen kullanılarak kırılmış ürün 0,5 mm altına öğütülmüştür. Zenginleştirme işlemine hazır olan numune, özgül ağırlık farkına dayalı yöntemlerden sarsıntılı masa (Şekil 4) kullanılarak zenginleştirilmiştir. Sarsıntılı masa üzerinde görülen bandın sol tarafından yüksek yoğunluklu metaller, sağ tarafından ise düşük özgül ağırlıklı hafif ürünler (plastik, seramik, vd.) alınmaktadır (Şekil 4)

Şekil 4: Sarsıntılı masa üzerinde oluşan bantlar

Deneysel çalışmalarda elde edilen sonuçlar incelendiğinde ağır ürünün Cu içeriği %60’lara ulaşmış olup Au ve Ag içeriği sırasıyla, 657 g/t ve Ag 522 g/t olarak bulunmuştur. Birincil hammadde kaynağı olarak bakıldığında günümüz koşullarında Cu içeriği %0,5 olan cevherler işletilmekte olup, zenginleştirme işlemleri sonucu %18-20 Cu içeriğine ulaşılmaktadır. %60 Cu içeriğine sahip bir ürün elde edebilmek için ısıya dayalı pirometalurjik işlem uygulanması gerekmektedir. Cevher hazırlama işlemleri kullanılarak ikincil kaynaklardan elde edilen bu ürün, birincil kaynaklardan elde edilmesi sırasında gerçekleştirilen işlemler düşünüldüğünde, maddi, çevresel ve ekonomik olarak büyük katkılar sağlamaktadır. Gelişmiş ülkelerde oldukça yaygın olan ikincil kaynaklardan metal geri kazanımında başlangıç seviyesinde olan ülkemizde yapılan işlem baskı devre kartlarının toplanarak satılması ile sınırlı kalmaktadır. Bu kapsamda, İTÜ Cevher Hazırlama Mühendisliğinde yapılan çalışmalar baskı devre kartlarının oldukça kolay ve ekonomik cevher zenginleştirme yöntemleri ile katma değeri yüksek bir konsantre ürüne dönüştürülebileceğini göstermiştir. Bu ve bunun gibi metal içeriği yüksek ikincil Mustafa Özerkaynaklardan metal eldesine yönelik çalışmaların yürütülerek endüstriyel boyutlara taşınması ve ülke ekonomisine katkı sağlaması amaçlanmalıdır.

Kaynak

Esra Baştürkçü
Cevher Hazırlama Yüksek Mühendisi | Website

Yazara konuyla ilgili soru sormak isterseniz, hangi yazar için mesaj gönderdiğinizi belirterek lütfen [email protected] adresine mail atınız.

Mustafa Özer
Cevher İşleme Mühendisi | Website

Yazara konuyla ilgili soru sormak isterseniz, hangi yazar için mesaj gönderdiğinizi belirterek lütfen [email protected] adresine mail atınız.

Fırat Burat
Cevher Hazırlama Mühendisi | Website

Yazara konuyla ilgili soru sormak isterseniz, hangi yazar için mesaj gönderdiğinizi belirterek lütfen [email protected] adresine mail atınız.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz