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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2012.tde-07062013-154359
Document
Author
Full name
Luciana Harue Yamane
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2012
Supervisor
Committee
Tenório, Jorge Alberto Soares (President)
Espinosa, Denise Crocce Romano
Mansur, Marcelo Borges
Moraes, Viviane Tavares de
Veit, Hugo Marcelo
Title in Portuguese
Recuperação de metais de placas de circuito impresso de computadores obsoletos através de processo biohidrometalúrgico.
Keywords in Portuguese
A. ferrooxidans-LR.
Biolixiviação
Metais
Placas de circuito impresso
Reciclagem
Abstract in Portuguese
O consumo de produtos eletroeletrônicos, em especial de computadores pessoais, aliado ao avanço tecnológico, diminui a vida útil dos equipamentos a cada geração e o intenso marketing gera um rápido processo de substituição. As placas de circuito impresso são encontradas em praticamente todos os equipamentos eletroeletrônicos e são particularmente problemáticas para reciclar devido à mistura heterogênea de material orgânico, metais e fibra de vidro. As placas de circuito impresso são industrialmente recicladas através de processos hidrometalúrgicos e pirometalúrgicos. A biolixiviação, que é baseada na capacidade de microrganismos solubilizarem metais, pode ser usada para recuperar metais de placas de circuito impresso de computadores. O presente trabalho investigou a recuperação de metais de placas de circuito impresso de computadores obsoletos através de processo biohidrometalúrgico. Para isto, as placas de circuito impresso foram processadas através de cominuição seguida de separações magnética e eletrostática. A bactéria Acidithiobacillus ferrooxidans-LR foi cultivada e adaptada na presença de placas de circuito impresso. Um estudo de frascos agitados foi realizado com amostras do material não-magnético das placas de circuito impresso para avaliar a influência da adaptação bacteriana, densidade de polpa, velocidade de rotação e concentração inicial de Fe+2 sobre o processo de biolixiviação. Lixiviação com sulfato férrico também foi estudada para efeitos de comparação. Os parâmetros analisados foram: pH, Eh, concentração de Fe+2, extração de metais, análises por EDS e MEV. Os resultados da caracterização mostraram que através da separação magnética é possível obter duas frações: material magnético, na qual ficou concentrado o ferro, permitindo sua posterior recuperação, e material não-magnético, na qual ficou concentrado cobre, zinco, alumínio, estanho e ouro. Para a extração de cobre, zinco e alumínio, os resultados do estudo de frascos agitados permitiram a definição das condições: densidade de polpa de 15gL-1, volume de inóculo (bactérias adaptadas) de 10% (v/v), velocidade de rotação de 170rpm, e concentração inicial de Fe+2 de 6,75gL-1. A lixiviação com sulfato férrico extraiu menos de 35% do cobre do que a biolixiviação, porém é um fator contribuinte assim como a lixiviação promovida pelo ácido sulfúrico. Imagens obtidas no MEV mostraram diferenças entre as superfícies das amostras do material não-magnético antes e depois da biolixiviação, evidenciando os pits de corrosão formados pelo contato da bactéria.
Title in English
Metals recovery from printed circuit boards of obsolete computers by biohydrometallurgical process.
Keywords in English
A. ferrooxidans-LR.
Bioleaching
Metals
Printed circuit boards
Recycling
Abstract in English
Consumption of electric and electronic devices, especially personal computers, coupled with technological advances, decreases equipments lifespan in each generation and intense marketing generates a rapid replacement process. Printed circuit boards are found in all electric and electronic equipment and are particularly problematic to recycle because of the heterogeneous mix of organic material, metals, and fiberglass. Printed circuit boards are industrially recycled by hydrometallurgical and/or pyrometallurgical processes. Bioleaching, which is based on microorganisms capacity to dissolve metals into soluble elements, can be used to metal recovery from printed circuit boards of computers. This study investigated metal recovery from printed circuit boards of obsolete computers by biohydrometallurgical process. Printed circuit boards from obsolete computers were processed by size reduction followed by magnetic and electrostatic separation. Bacteria Acidithiobacillus ferrooxidans-LR were grown and adapted in presence of printed circuit board. A shake-flask study was carried out with printed circuit board samples (non-magnetic material). Influence of bacterial adaptation, pulp density, rotation speed and initial Fe+2 concentrations on bioleaching were evaluated. Leaching in acidic ferric sulphate was also performed for comparison purposes. Analyzed parameters were: pH, Eh, ferrous iron concentration, metals extraction, EDS and SEM analysis. Characterization results shown that through magnetic separation, it is possible to obtain two fractions: magnetic material, which concentrated iron; and non-magnetic material, which concentrated copper, zinc, aluminum, tin and gold. Results obtained in the extraction of copper, zinc and aluminum allowed to define optimal conditions of bioleaching: pulp density of 15gL-1, inoculums volume (adapted bacteria) of 10% (v/v), rotation speed of 170rpm, and Fe+2 initial concentration of 6.75gL-1. Ferric iron leaching extracted less copper (35%) than bioleaching, but its a contribute factor as leaching promoted by diluted sulfuric acid. SEM analysis shown surface differences between non-magnetic material before and after bioleaching, showing corrosion pits formed by bacteria contact.
 
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Publishing Date
2013-06-18
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • Yamane, Luciana Haure, et al. Recycling of WEEE: Characterization of spent printed circuit boards from mobile phones and computers [doi:10.1016/j.wasman.2011.07.006]. Waste Management (Elmsford) [online], 2011, vol. 31, p. 2553-2558.
  • Yamane, Luciana Haure, Espinosa, Denise Crocce Romano, e Tenório, Jorge Alberto Soares. Biolixiviação de cobre de sucata eletrônica. REM. Revista Escola de Minas , 2011, vol. 64, p. 000-001.
  • YAMANE, L. H. (Luciana Harue Yamane), et al. Adaptation of Acidithiobacillus ferrooxidans-LR to printed circuit board from scrap computer. In 5th International Symposium on Bio & Hydrometallurgy, Cape Town, 2010. Proceedings of 5th International Symposium on Bio & Hydrometallurgy.Falmouth, UK : MEI, 2010.
  • YAMANE, L. H. (Luciana Harue Yamane), et al. Bioleaching of printed circuit board by Acidithiobacillus ferrooxidans. In 5th International Symposium on Bio & Hydrometallurgy, Cape Town, 2010. Proceedings of 5th International Symposium on Bio & Hydrometallurgy.Falmouth, UK : MEI, 2010.
  • YAMANE, L. H. (Luciana Harue Yamane), et al. Biolixiviação do zinco de placas de circuito impresso de computador. In 66º Congresso da ABM, São Paulo, 2011. 66º Congresso da ABM.São Paulo : ABM, 2011.
  • YAMANE, L. H. (Luciana Harue Yamane), et al. Caracterização de placas de circuito impresso de computadores obsoletos por processamento mecânico. In 65º Congresso da ABM, Rio de Janeiro, 2010. 65º Congresso da ABM.São Paulo : ABM, 2010.
  • YAMANE, L. H. (Luciana Harue Yamane), et al. Classificação dos materiais das placas de circuito impresso de computador visando a reciclagem. In Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Campos do Jordão, 2010. Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais., 2010.
  • YAMANE, L. H. (Luciana Harue Yamane), et al. Estudo de adaptação bacteriana da acidithiobacillus ferrooxidans ao residuo eletrônico. In Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 2010. Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais., 2010.
  • YAMANE, L. H. (Luciana Harue Yamane), et al. Influence of Pulp Density on Copper Bioleaching from Printed Circuit Boards Scrap. In 6th European Metallurgical Conference - EMC 2011, Düsseldorf, 2011. Proceedings of EMC 2011.Clausthal-Zellerfeld : GDMB Informationsgesellschaft mbH, 2011.
  • YAMANE, L. H. (Luciana Harue Yamane), et al. Recovery od copper from printed circuit boards waste by bioleaching. In TMS 2011 - 140th Annual Meeting & Exhibition, San Diego, 2011. Recycling of Electronic Wastes II - Proceedings of the second symposuim. Warrendale.Pennsylvania : TMS, 2011.
  • YAMANE, L. H. (Luciana Harue Yamane), TENÓRIO, J.A.S., e ESPINOSA, D. C. R. Effect of bacterial adaptation on copper bioleaching from printed circuit boards. In European Metallurgical Conference (2013 Weimar, Germany), Weimar, 2013. Proceedings of EMC 2013. Weimar, GDMB, 2013., 2013.
  • Yamane, Luciana Haure, Espinosa, Denise Crocce Romano, and Tenório, Jorge Alberto Soares. Effects of Inoculums Volume on Metals Extraction from Printed Circuit Boards of Computers by Bacterial Leaching. In TMS 2012 Annual Meeting & Exhibition, Orlando, 2012. TMS 2012 Proceedings., 2012.
  • Yamane, Luciana Haure, Espinosa, Denise Crocce Romano, and Tenório, Jorge Alberto Soares. Metal's Mobilization During E-Waste e Bioleaching: Effect of Rotation Speed. In The 27th International Conference on Solid Waste Technology and Management, Philadelpia, 2012. The Journal of Solid Waste Technology and Management., 2012.
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