Recuperacion de metales en los desechos electricos y electrónicos

RESUMEN

El rápido crecimiento de los dispositivos electrónicos, su posterior uso y eliminación genera desechos electrónicos. Los metales se utilizan ampliamente en muchos campos de la industria debido a que son resistentes a la corrosión y a su buena conductividad eléctrica. El trabajo presenta una descripción general de varios procesos de recuperación de los metales en desechos electrónicos mediante los procesos pirometalúrgicos, hidrometalúrgicos y procesos de recuperación electroquímica. 

Estos métodos se utilizan para prolongar la vida útil de los materiales preciosos y minimizar su perdida y reducir la cantidad de recursos que se utilizan para la obtención de los mismo. Los componentes centrales de los equipos electrónicos son de naturaleza compleja, hay varios metales presentes en concentraciones mucho mas altas que las que se encuentran típicamente en los metales; con el método de obtención adecuada, los desechos electrónicos podrían ser un importante recurso secundario para la obtención de metales.

La recuperación de metales requiere un paso de pretratamiento, el desmontaje de los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE); se aplican métodos físicos para desarmar, desoldar, triturar y tamizar RAEE.

Se puede realizar de manera selectiva (mirar y elegir) o simultaneo (descartar y clasificar). El desmontaje selectivo se usa para la reutilización, mientras que el caso de desmontaje simultaneo los componentes se limpian al calentarse en el horno. Al utilizar el desmontaje simultaneo se logra una alta eficiencia, pero tiene un alto riesgo de dañar los componentes y requiere una clasificación adicional el tiempo de procesamiento y costo.

Las propiedades electrostáticas y el principio de flotación se utilizan para separar fracción metálica y no metálicas; estos métodos se utilizan en el reciclaje de RAEE debido a la presencia de fracciones de partículas con diferentes rangos de densidad. Los desechos electrónicos consisten en:

• Plásticos (densidad < 2,0 g/cm3)
• Metales ligeros y vidrio (densidad~2,7 g/cm3)
• Metales pesados (densidad > 7 g/cm3)

• Materiales bloqueados mediante tornillos y remaches
• Envolturas y paquetes
• Materiales bloqueados mediante recubrimientos, encuadernación y soldaduras son difíciles de desbloquear
• Los materiales bloqueados por aleación y relleno no se pueden liberar por medios mecánicos

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Fig. 4. Enfoque metalúrgico para la extracción de metales a partir de desechos electrónicos (Chauhan et al., 2018)

1. Procesos pirometalúrgicos

Es un proceso para la recuperación de metales, incluye incineración, fundición en horno de plasma, pero el alto costo económico, la alta demanda energética y la liberación de humos tóxicos son las principales limitaciones. 

Los residuos de la RAEE y concentrados de cobre se funden a 1250 ºC bajo una atmosfera oxidante. Los metales resultantes, compuestos de Cu y metales preciosos, se transfieren al proceso de conversión produciendo Cu al 99,1% de pureza, los metales preciosos restantes pueden recuperarse por electrorefinación; se requiere lixiviación para recuperar el Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ir y Ru con una pureza del 99,9% (Reck & Graedel, 2012)

Los materiales que ingresan al reactor se sumergen en un baño de metal fundido (1250 ºC) que es batido por mezcla de aire (39% oxigeno), el resultado convierte impurezas incluyendo (Pb, Fe, Zn) se vuelven una base fija de sílice, este se enfría y se muele para recuperar más metales antes de desecharlos(Cui & Zhang, 2008)

El proceso se da en tres pasos:

• Un horno de reducción donde los polímeros presentan desechos eléctricos que se usan como agentes reductores para obtener Cu negro
• Un horno oxidante permite la separación de impurezas metálicas como residuos de oxido
• El gas natural se usa para eliminar el oxígeno en el Cu

1. Métodos hidrometalúrgicos

Este proceso ha sido utilizado para la recuperación de metales de desechos electrónicos utilización lixiación acido o caustica de disoluciones selectivas de los metales específicos de los desechos electrónicos sólidos. Luego, la solución con el metal objetivo y algunas impurezas se refina aún más para concentrar el metal a través de procesos de extracción de solventes, adsorción o intercambio iónico (Cui & Zhang, 2008)

El metal se recupera completamente mediante electrorefinación o mediante reacciones de reducción electroquímica para recuperar los metales solidos de los desechos electrónicos. Este método es muy eficiente ya que puede controlar los diferentes niveles de impurezas en sus diferentes etapas y es el proceso mas adecuado para el medio ambiente y económicamente mas viable para usar productos químicos para el refinamiento en diferentes etapas (Sadegh Safarzadeh et al., 2007)

La lixiviación química

Es un método que implica la reacción de un solido cuando se expone a un líquido, se utiliza varios productos químicos y técnicas de titulación de formación de complejos metálicos para atacar el metal valioso usando ácidos, ligandos unidos a los metales, varios agentes de lixiación como tiosulfato, álcali,(X. Guo et al., 2015) cianuro (Awasthi & Li, 2017) y muchos ácidos como acido clorhídrico, acido sulfúrico y ácido nítrico (Jha et al., 2012)

Lixiviación ácida/ alcalina

Se ha utilizado varios ácidos inorgánicos como: acido sulfúrico, ácido clorhídrico, agua regia, para la recuperación de RAEE (Naseri Joda & Rashchi, 2012).

Este método se basa en la oxidación de los metales utilizando ácidos minerales, la extracción de los metales. La lixiviación acida se utiliza para extraer metales básicos (Cu, Ni, Sn, Zn, etc), se usa oxidantes más fuertes como haluros tales como cianuro, tiosulfatos y tiourea para extraer metales preciosos. Las respectivas extracciones pasan por una etapa de purificación/concentración utilizando cualquier disolvente, extracción, adsorción o intercambio iónico o la recuperación del metal por reducción química o electrorefinado. (Z. Li et al., 2019)

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