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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2016.tde-07032016-101348
Documento
Autor
Nome completo
Monica Maria Jimenez Correa
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2015
Orientador
Banca examinadora
Espinosa, Denise Crocce Romano (Presidente)
Souza, Kellie Provazi de
Tenório, Jorge Alberto Soares
Título em português
Separação e purificação de metais presentes em placas de circuito impresso de computadores descartados utilizando-se extração por solventes.
Palavras-chave em português
Extração por solventes
Lixiviação
Placas de circuito impresso
Reciclagem
Resumo em português
Com o transcorrer dos anos a problemática da geração de resíduos sólidos vem ganhando destaque no âmbito ambiental. Atualmente, várias tecnologias na área de tratamento de resíduos sólidos estão sendo estudadas com o objetivo de reduzir o volume de resíduos gerados e obter ganhos econômicos adicionais. As placas de circuito impresso (PCIs) descartadas são classificadas como resíduos sólidos e na sua composição, por vezes, possuem quantidades de metais maiores que as encontradas em minérios. O presente trabalho estudou a separação de metais não ferrosos encontrados em dois tipos de placas de circuito impresso de computadores descartados (placas mãe e placas de vídeo), visando a sua recuperação. O procedimento utilizado incluiu etapas de processamento físico e processamento hidrometalúrgico. O processamento físico foi iniciado com a cominuição das PCIs utilizando moinho de facas e moinho de martelos. Em seguida, foi retirada uma parte do resíduo moído para ser quarteado e encaminhado para os ensaios hidrometalúrgicos. As amostras obtidas após o quarteamento foram denominadas amostras da rota I. Com o restante do material moído foi realizada separação magnética, na qual foram obtidas amostras de material não magnético, denominadas: amostras da rota II, tais amostras seguiram também para tratamento hidrometalúrgico. A seguir foi realizada a caracterização dos materiais presentes nas PCIs e nas suas respectivas amostras (amostras da rota I e amostras da rota II). O processamento hidrometalúrgico foi então iniciado com a etapa de lixiviação. Nesta etapa, parâmetros como tempo, temperatura e concentração do ácido foram avaliados. O licor coletado na lixiviação das amostras da rota II seguiu para fase de extração por solventes (SSX), na qual os metais foram purificados e separados. Nos ensaios de SSX foram empregados os extratantes ácidos Cyanex 272, D2EHPA, TBP e suas misturas. Experimentos variando a relação aquosa/orgânica (A/O), a temperatura e a concentração de extratante foram desenvolvidos. Finalmente foram determinados o número de estágios teóricos de extração para purificar o licor obtido na lixiviação das amostras da rota II. Os resultados mostraram que as placas mãe possuem na sua composição 35,8% de metais; 38,4% de polímeros e 25,9 % de cerâmicos, já as placas de vídeo estudadas possuem 35,8 % de metais, 33 % de polímeros e 31,2 % de cerâmicos. Na etapa de lixiviação foi possível recuperar 100% do cobre contido nas amostras da rota II (fração não magnética da placa de vídeo e da placa mãe). A etapa de extração por solventes permitiu separar o alumínio e o zinco do licor obtido na lixiviação das amostras da rota II (fração não magnética da placa de vídeo e da placa mãe). A extração do alumínio e o zinco empregou 10% v/v D2EHPA, temperatura ambiente, tempo de reação de 10 min e pH igual a 3,5. Além disso, o cobre foi separado usando-se 20% v/v de D2EHPA, temperatura ambiente, tempo de reação de 10 min e pH igual a 3,5. Finalmente foi encontrado que este procedimento permite recuperar 82 % do cobre contido na placa mãe e 60 % do cobre da placa de vídeo.
Título em inglês
Separation and purification of metals from printed circuit board of spent computers using solvent extraction.
Palavras-chave em inglês
Leaching
Printed circuit boards
Recycling
Solvent extraction
Resumo em inglês
Over the years, the solid waste generation problem has been gaining strength in an environmental context. Currently, several technologies on the field of waste treatment are been studied aiming to reduce the volume of produced waste and gain additional economic value. Discarded printed circuit boards (PCBs) are classified as solid waste and in it composition, sometimes, they hold greater quantities of metal than ores. The present research studied the separation of non-ferrous metals from two types of printed circuit boards from discarded computers (motherboards and video boards) aiming its recovery. The overall process used physical treatment and hydrometallurgical treatment. The physical processing started with griding the PCBs using a knife mill and a hammer mill. Quartered samples from the grinded material were utilized on the hydrometallurgical process. Samples obtained after quartering were called samples from route l. The remained milled material was magnetically separated generating non-magnetic samples, called: samples from route ll, also followed by hydrometallurgical treatment. After, present materials on the PCBs and its respective samples were characterized (samples from route l and samples from route ll). Leaching those materials was the first step of the hydrometallurgical step. Leaching parameters time, temperature and acid concentration were evaluated. The resulting liquor from leaching samples from route ll followed to the solvent extraction (SSX) phase, in which metals were screened and purified. On the extraction phase there were utilized the acid extractants: Cyanex 272, D2EHPA, TBP and its mixtures. Experiments varying extraction parameters as organic/aqueous (O/A), temperature and extractant concentration were carried out during this phase. Finally, the number of theoretical stages of extraction were determined to purify the liquor obtained by leaching samples from route ll. The results showed that the mother PCBs are constituted by 35.8% of metals; 38.4% of polymers and 25.9% of ceramic, while the video PCBs are composed by 35.8% of metals, 33% polymer and 31.2% of ceramic. In the leaching step was possible to recover 100% of the copper contained in the route II samples (non-magnetic fraction of the video boards and motherboards). The solvent extraction step can separate aluminum and zinc from the liquor produced in leaching process of the Route II samples (non-magnetic fraction of the video board and motherboard). Aluminum and zinc extraction used 10% v/v of D2EHPA, room temperature, reaction time 10 min and pH 3.5. Moreover, copper was removed using 20% v/v of D2EHPA, room temperature, reaction time of 10 min and pH 3.5. Finally it was found that this procedure allows recovering 82% of the copper contained in the motherboard and 60% of the copper video board.
 
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Dissert_Monica.pdf (3.58 Mbytes)
Data de Publicação
2016-03-23
 
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