Desenvolvimento de uma rota tecnológica envolvendo processamentos mecânico e hidrometalúrgico para a extração de prata presente em placas de circuito impresso.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pereira, Matheus Mello
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFOP
Texto Completo: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/10913
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Pereira, Matheus MelloSilva, Gilmare Antônia daMajuste, DanielRodrigues, Michael Leonardo MarquesLeão, Versiane AlbisLeão, Versiane AlbisRodrigues, Michael Leonardo Marques2019-04-03T13:35:40Z2019-04-03T13:35:40Z2019PEREIRA, Matheus Mello. Desenvolvimento de uma rota tecnológica envolvendo processamentos mecânico e hidrometalúrgico para a extração de prata presente em placas de circuito impresso. 2019. 98 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2019.http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/10913Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.A reposição de produtos em um curto período de tempo é amplamente incentivada pela indústria eletrônica, o que resulta na produção de um volume considerável de resíduos eletrônicos após um período predefinido de validade. Portanto, a reciclagem de Resíduos de Equipamentos Eletroeletrônicos (REEE) é um desafio para todos os países, sendo considerada um dos problemas mais debatidos no século XXI, motivando instituições governamentais de ensino e pesquisa e também do setor privado a desenvolverem tecnologias amparadas no conceito de Produção Mais Limpa (P+L) e aumentar a ecoeficiência dos processos de produção. A presente dissertação visou, primeiramente, processar mecanicamente Placas de Circuito Impresso (PCI), por meio de redução de tamanho, separação e concentração das mesmas. Além disso, as diferentes frações produzidas pelo processamento mecânico das PCI desmanteladas foram caracterizadas física e quimicamente, a fim de determinar a composição química e confirmar a liberação de partículas. O procedimento adotado envolveu as etapas de desmantelamento manual e processamento mecânico, incluindo moagem, separação magnética e eletrostática. A etapa de caracterização física envolveu a determinação da distribuição granulométrica, enquanto as análises por ICP-OES e SEM-EDS foram aplicadas para caracterizar e quantificar os elementos químicos presentes em cada fração. Após a separação magnética, observou-se que as percentagens das frações magnética e não magnética foram de 15,18% e 56,70%, respectivamente. A fração magnética foi composta por partículas mais finas (d90 = 0,50 mm), enquanto a fração não magnética teve uma distribuição granulométrica semelhante à das PCI cominuídas, ambas com um d90 de aproximadamente 1,10 mm. Por meio da caracterização química, determinou-se a composição de todas as frações. As PCI cominuídas foram compostas por: 21,40 ± 2,64% Cu; 5,45 ± 0,26% Ca; 2,43 ± 0,62% Pb; 1,52 ± 0,04% de Al; 0,23 ± 0,10% Fe; 0,23 ± 0,04% Ni; 406,31 ± 17,15 ppm Ag, 228,37 ± 3,36 ppm Au e outros elementos químicos presentes em menores quantidades, como cádmio e zinco. Na fração magnética, observou-se a concentração de ferro, níquel, prata e ouro que atingiram 1,26 ± 0,33%, 1,24 ± 0,27%, 650,03 ± 77,60 ppm e 504,88 ± 18,53 ppm, respectivamente. No caso do cobre, a fração magnética apresentou um teor de 11,27 ± 1,41%, correspondendo a cerca de 50% do valor obtido na fração não magnética. Dessa forma, o ferro, níquel, prata e ouro concentraram-se na fração magnética, enquanto o cobre concentrou-se na fração não magnética. O segundo objetivo da presente dissertação visou investigar a lixiviação de prata contido em PCI utilizando soluções de cloreto de sódio/hipoclorito de cálcio como agentes lixiviantes. Ademais, otimizar a extração de prata considerando as variáveis independentes (i) densidade de polpa, (ii) concentração de hipoclorito de cálcio, (iii) concentração de cloreto de sódio e (iv) tempo por meio de planejamentos experimentais multivariados, o qual consistiu, incialmente, de estudo de triagem usando um planejamento fatorial completo 24 e, posteriormente, realizou-se a Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) via planejamento composto central esférico. Os ensaios de lixiviação foram realizados em bateladas, em um shaker termostatizado, sob agitação de 160 min-1 e temperatura de 30 ± 2 ºC. As condições ótimas para a lixiviação de prata foram densidade de polpa de 48 g.L-1, concentração de hipoclorito de cálcio de 165 g.L-1, concentração de cloreto de sódio 65 g.L-1 e tempo de 200 min, alcançando uma extração de 95,29 ± 0,72% de prata. Em suma, notou-se que a rota hidrometalúrgica empregada possibilitou a obtenção de extração de prata satisfatória, apresentando um potencial de aplicação industrial.The purchase of new products in a short period of time is widely encouraged by the electronic industry, which results in a production of a considerable volume of electronic wastes after a preset period of shelf life. Therefore, the recycling of Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) is a worldwide challenge and this is one of the biggest issues debated on 21st century, motivating the participation of governments research institutions and also the private sector in order to develop technologies based on the Cleaner Production (C+P) concept so that the eco-efficiency of the electronics industry is improved. Thus, the first objective of the current study was to mechanically process the Printed Circuit Boards (PCB), through size reduction, separation and concentration. In addition, the different fractions produced in the mechanical processing step of PCB were physically and chemically characterized in order to determine the chemical composition and the liberation of particles. The procedure comprised manual dismantling followed by mechanical processing (grinding, magnetic separation and electrostatic separation) of PCB. The physical characterization step was performed through the determination of the Particle Size Distribution (PSD), whereas ICP-OES and SEM-EDS were applied to quantify the chemical elements in each fraction. After the magnetic separation step, it was observed that the contents of the magnetic and non magnetic fractions were 15.18% and 56.70%, respectively. It is important to stress that the magnetic fraction was composed of finer particles (d90 = 0.50 mm), while the non magnetic fraction had a PSD similar to the ground PCB, both with a d90 of approximately 1.10 mm. The chemical composition of all fractions was determined and the ground PCB was composed of: 21.40 ± 2.64% Cu; 5.45 ± 0.26% Ca; 2.43 ± 0.62% Pb; 1.52 ± 0.04% Al; 0.23 ± 0.10% Fe; 0.23 ± 0.04% Ni; 406.31 ± 17.15 ppm Ag, 228.37 ± 3.36 ppm Au and other chemical elements present as minor phases, such as cadmium and zinc. The results revealed that the magnetic fraction contained 1.26 ± 0.33% Fe, 1.24 ± 0.27% Ni, 650.03 ± 77.60 ppm Ag and 504.88 ± 18.53 ppm Au. In the case of copper, the magnetic fraction had a content of 11.27 ± 1.41%, corresponding to about 50% of the value observed for the non magnetic fraction. Thus, it was noticed that iron, nickel, silver and gold were concentrated in the magnetic fraction, while copper was concentrated in the non magnetic fraction. The second objective of the current dissertation was to investigate the leaching of silver from PCB using sodium chloride/calcium hypochlorite solutions as leaching agents. Furthermore, to optimize silver extraction from the ground PCB considering as the independent variables: (i) pulp density, (ii) calcium hypochlorite concentration, (iii) sodium chloride concentration and (iv) time. Optimization comprised applying a multivariate experimental designs, which consisted of a screening design study using the full factorial design 24. Subsequently, the Response Surface Methodology (RSM) was determined through central spherical composite design. The leaching tests were carried batchwise, in a shaker under agitation of 160 min-1 and temperature of 30 ± 2 °C. The optimum conditions for the leaching of silver were pulp density of 48 g.L-1, 165 g.L-1 calcium hypochlorite, 65 g.L-1 sodium chloride and 200 minutes as test time, reaching an extraction of 95.29 ± 0.72% silver. Summarizing it was shown that the selected hydrometallurgical route enabled reaching satisfactory silver extraction, with potential of industrial applications.Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 01/04/2019 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessPlacas de Circuito Impresso (PCI)Processamento mecânicoLixiviaçãoPlanejamento experimentalDesenvolvimento de uma rota tecnológica envolvendo processamentos mecânico e hidrometalúrgico para a extração de prata presente em placas de circuito impresso.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOPLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8924http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/10913/5/license.txt62604f8d955274beb56c80ce1ee5dcaeMD55CC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; charset=utf-849http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/10913/2/license_url4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2fMD52license_textlicense_texttext/html; charset=utf-80http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/10913/3/license_textd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD53license_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-80http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/10913/4/license_rdfd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD54ORIGINALDISSERTAÇÃO_DsenvolvimentoRotaTecnológica.pdfDISSERTAÇÃO_DsenvolvimentoRotaTecnológica.pdfapplication/pdf3133008http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/10913/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O_DsenvolvimentoRotaTecnol%c3%b3gica.pdf08efdd2cf7e2a135c46f5b96994d6bbeMD51123456789/109132019-04-03 09:35:40.745oai:localhost: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ório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332019-04-03T13:35:40Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)false
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