UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA QUÍMICA BACHARELADO EM ENGENHARIA QUÍMICA LAÍS PEREIRA TOZZI RECICLAGEM DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO PARA OBTENÇÃO DE METAIS NÃO FERROSOS TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO PONTA GROSSA 2017
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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA QUÍMICA
BACHARELADO EM ENGENHARIA QUÍMICA
LAÍS PEREIRA TOZZI
RECICLAGEM DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO PARA
OBTENÇÃO DE METAIS NÃO FERROSOS
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
PONTA GROSSA
2017
LAÍS PEREIRA TOZZI
RECICLAGEM DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO PARA
OBTENÇÃO DE METAIS NÃO FERROSOS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química, do Departamento Acadêmico de Engenharia Química, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.
Orientador: Prof. Mestre Celso Gonçalves de Quadros.
PONTA GROSSA
2017
Ministério da Educação
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus Ponta Grossa Departamento Acadêmico de Engenharia Química
TERMO DE APROVAÇÃO
Reciclagem de Placas de Circuito Impresso para Obtenção de Metais não Ferrosos
por
Laís Pereira Tozzi
Monografia apresentada no dia 08 de novembro de 2017 ao Curso de Engenharia Química da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Câmpus Ponta Grossa. O candidato foi arguido pela Banca Examinadora composta pelos professores abaixo assinados. Após deliberação, a Banca Examinadora considerou o trabalho APROVADO.
____________________________________
Prof. Dr. Matheus Pereira Postigo
(UTFPR)
____________________________________
Prof. Mes. Wagner Scheidt
(UTFPR)
____________________________________
Prof. Mes. Celso Gonçalves de Quadros
(UTFPR)
Orientador
_________________________________
Profa. Dra. Juliana de Paula Martins
Responsável pelo TCC do Curso de Engenharia Química
A Folha de Aprovação assinada encontra-se na Coordenação do Curso de Engenharia Química.
AGRADECIMENTOS
É difícil ter palavras o suficiente para descrever o quanto sou grata por tudo
que me foi atribuído durante essa caminhada de graduação. Agradeço imensamente
à todas as pessoas que de alguma forma me motivaram e me orientaram durante esse
percurso.
Agradeço primeiramente a Deus, que sempre esteve ao meu lado nos
momentos mais difíceis, me dando esperança. Agradeço também a minha família, que
nunca me abandonou, esteve comigo a qualquer custo me dando forças para
continuar, e agradeço à aqueles que se tornaram família durante a graduação.
Agradeço imensamente ao meu orientador Prof. Ms. Celso Gonçalves de
Quadros, pela paciência e sabedoria com que me guiou nesta trajetória e também por
toda a dedicação e força de vontade com que fizeram com que eu chegasse até a reta
final. Agradeço também aos meus amigos, amigos que Deus me deu durante a
faculdade e que levarei para o resto da vida. Por fim, agradeço a todos os que me
forneceram suporte e aprendizados, lhes sou grata eternamente.
RESUMO
TOZZI, Laís Pereira. Reciclagem de Placas de Circuito Impresso para a obtenção de metais não ferrosos. 2017. 45f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Ponta Grossa, 2017.
Atualmente, a reciclagem tem papel significativo na diminuição da poluição do solo, da água e do ar. Os materiais que são mais reciclados são o vidro, o alumínio, o papel, e o plástico. No entanto, existe também o lixo eletrônico que vem crescendo com o passar do tempo e ainda não existe uma solução definitiva para o problema. Devido à alta rotatividade de produtos eletrônicos, que são comercializados e descartados diariamente, percebeu-se a necessidade de reciclagem dos mesmos. Os resíduos provenientes deste lixo, além de serem prejudiciais à saúde, contém também componentes que possuem valor agregado como ouro, cobre, chumbo e estanho. Em todos os circuitos eletrônicos há uma placa de circuito impresso (PCI), confeccionada de resina ou fibra de vidro, possui em sua constituição esses componentes com valor agregado. Visto isso, percebe-se a necessidade de reciclagem dessas placas de circuito impresso. Para isso, há algumas tecnologias que são empregadas no processo de reciclagem, podendo ser mecânicas, químicas ou térmicas. Uma proposta, neste trabalho, é estudar a reciclagem das PCIs procurando aumentar o percentual de reaproveitamento e contribuindo também para um fim adequado do lixo eletrônico.
Palavras-chave: Reciclagem. Lixo Eletrônico. Placas de Circuito Impresso. Reciclagem química.
ABSTRACT
TOZZI, Laís Pereira. Recycling of Printed Circuit Boards for the obtainment of non-ferrous metals. 2017. 45p. Final Year Project (Bachelor’s Degree in Chemical Engineering) - Federal Technology University - Paraná. Ponta Grossa, 2017.
Nowadays, recycling has a significant role in reducing soil, water and air pollution. The most recycled materials are glass, aluminum, paper and plastic. However, there is also the electronic junk that has been growing over time and there is still no definitive solution to the problem. Due to the high turnover of electronic products, which are marketed and discarded daily, it was realized the need to recycle them. Residue from this waste, besides being harmful to health, also contains components that have added value such as gold, copper, lead and tin. In all the electronic components there is a printed circuit board (PCI) that are made of resin or fiberglass and have in their constitution these components with added value. Seen this, one sees the need to recycle these printed circuit boards. The technologies employed in the recycling process may be mechanical, chemical or thermal. One proposal is to study the recycling of PCIs in order to increase the percentage of reuse and also contribute to an adequate end of e-waste.
Keywords: Recycling. Electronic waste. Printed Circuit Boards. Chemical Recycling.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Placa de Circuito Impresso com Componentes ....................................... 18
Figura 2 – Esquema da Classificação das Placas de Circuito Impresso ................... 18
Figura 3 – Placa de Circuito Impresso sem Componentes ....................................... 21
Figura 4 – Absorção Atômica .................................................................................... 24
Figura 5 – Moinho de Facas ...................................................................................... 29
Figura 6 – Moinho de Bolas....................................................................................... 30
Figura 7 – Peneiras ................................................................................................... 30
Figura 8 – Amostras com PCIs diluídas em solução de água régia .......................... 31
Figura 9 - Equipamento de Absorção Atômica ………………………………………….32
Figura 10 - Equipamento de Absorção Atômica …………………………………………33
Figura 11 - Microscopia de Varredura de uma amostra de PCI ……………………....39
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Composição média da sucata de equipamentos eletroeletrônicos .......... 15
4.4 QUANTIFICAÇÃO PARCIAL POR MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA. .........................................................................................................38
4.5 ENERGIA CONSUMIDA ...................................................................................41
Onde X: é a quantidade percentual de material moído em cada tamanho de peneira.
Obteve-se então, 30,20% de material com partículas de tamanho entre 3,35
mm e 2 mm. Uma quantia de 39,30% de material com partículas entre 2 mm e 0,85
mm, 16,68% de material com partículas entre 0,85 mm e 0,42 mm e 13,66% de
material com partículas menores que 0,42 mm.
Em relação ao moinho de bolas obteve-se ao passar nas peneiras nenhuma
quantia de material com partículas entre 3,35 mm e 2 mm, 26,39% de material com
partículas de 0,85 mm, e 73,61% de material com partículas de 0,42 mm.
Fazendo uma análise comparativa entre o moinho de facas e de bolas,
percebe-se que há a redução no tamanho das partículas, tendo assim, uma
porcentagem maior de material nas peneiras com aberturas menores. A comparação
é exemplificada na Tabela 5 e no Gráfico 1.
Tabela 5. Análise Comparativa entre moinho de faca e de bolas
Aberturas/
Quantidade de
material (%)
3,35 – 2
(mm)
2 – 0,85
(mm)
0,85 – 0,42
(mm)
>0,42
(mm)
Moinho de
Facas
30,20 % 39,30 % 16,68 % 13,66 %
Moinho de
Bolas
- - 26,39% 73,61 %
Fonte: Autoria própria
36
Gráfico 1. Análise Comparativa entre moinho de faca e de bolas
Fonte: Autoria própria
4.3 ABSORÇAO ATÔMICA
Após a análise das amostras (quadruplicata), pode-se obter as quantidades
de cobre e chumbo, conforme mostram as Tabelas 6 e 7.
Tabela 6. Concentração de Cobre em mg/L
Amostra 1 2 3 4
Concentração de
Cobre (mg/L) 329,50 329,50 354,50 358,50
Fonte: Autoria própria
Tabela 7. Concentração de Chumbo em mg/L
Amostra 1 2 3 4
Concentração de
Chumbo (mg/L) 20,64 26,92 32,10 37,46
Fonte: Autoria própria
entre 3,35 mm e 2 mm
entre 2 mm e 0,85 mm
entre 0,85 mm e 0,42 mm
menor que 0,42 mm
0
20
40
60
80
Moinho de FacasMoinho de Bolas
Moinho x Tamanho de partícula
entre 3,35 mm e 2 mm entre 2 mm e 0,85 mm entre 0,85 mm e 0,42 mm menor que 0,42 mm
37
Realizando os cálculos necessários, encontramos os valores em porcentagem,
como mostra a Tabela 8.
Tabela 8. Porcentagens finais de cobre e chumbo nos analitos
Amostras 1 2 3 4
Porcentagem de
Cobre 16,13 % 13,62 % 13,91% 14,85 %
Porcentagem de
Chumbo 1,01% 1,12 % 1,26 % 1,55 %
Fonte: Autoria própria
Podemos expressar também os resultados em kg/tonelada. A quantidade de
cobre é de 161,27 kg/tonelada e a de chumbo é de 10,1 kg/tonelada.
Obteve-se os gráficos de absorbância versus a concentração (mg/L), Gráficos
2 e 3. Absorbância é a capacidade do material absorver radiações em determinada
frequência.
Gráfico 2. Concentração de Cobre nas PCIs
Fonte: Autoria própria
5; 0,2044
y = 0,0411x - 0,0008
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0 1 2 3 4 5 6
AB
SOR
BÂ
NC
IA
CONCENTRAÇÃO (MG/L)
ABSORBÂNCIA X CONCENTRAÇÃO
abs Linear (abs)
38
Gráfico 3. Concentração de Chumbo nas PCIs
Fonte: Autoria própria
O desvio médio da quantidade de metais nas placas pode ser calculada
através da fórmula do desvio padrão mostrada a seguir.
Assim, há uma quantidade media de 14,6275 % de Cobre com desvio padrão
de 0,98 e uma quantidade media de 1,235 % de Chumbo com desvio padrão de 0,20.
4.4 QUANTIFICAÇÃO PARCIAL POR MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE
VARREDURA.
Para determinada região do material há um espectro a ser a analisado. No MEV
há a análise de diversos pontos dentro da amostra coletada, como mostra a Figura
11.
20; 0,1339
y = 0,0066x + 0,0014
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5
AB
SOR
BÂ
NC
IA
CONCENTRAÇÃO (MG/L)
ABSORBÂNCIA X CONCENTRAÇÃO
abs Linear (abs)
39
Figura 11. Microscopia de Varredura de uma amostra de PCI.
Fonte: Autoria própria.
Pode-se observar então, a presença de diversos metais em cada região da
amostra. Os picos detectados no espectro justificam os elementos presentes na
amostra, e a intensidade dos mesmos é devida à concentração do elemento. Alguns
resultados obtidos são mostrados nos Gráficos 4, 5 e 6.
40
Gráfico 4. Quantificação de metais para determinada região da amostra.
Fonte: Autoria própria.
Gráfico 5. Quantificação de metais para determinada região da amostra.
Fonte: Autoria própria.
Gráfico 6. Quantificação de metais para determinada região da amostra.
41
Fonte: Autoria própria.
4.5 ENERGIA CONSUMIDA
Através das equações demonstradas na seção 2.5.5 deste trabalho pode-se
encontrar os valores de energia consumida pelos equipamentos no processo de
cominuição conforme mostra a Tabela 9.
Tabela 9. Consumo de Energia em kWh
Fases processo Retirada dos
componentes
Cominuição – moinho
de bolas
Cominuição – moinho
de Facas
Energia kWh 4,795 0,754 1,948
Fonte: Autoria própria
42
5 CONCLUSÃO
Diante do trabalho exposto, é possível perceber tanto a necessidade da
reciclagem das placas de circuito impresso, quanto a possibilidade, para a obtenção
do cobre principalmente. Sua obtenção, a partir da reciclagem, se torna mais eficiente
do que através da mineração, sendo um processo mais barato e que requer um menor
tempo. Com relação ao tempo de processamento, o processo de cominuição é
relativamente demorado, quando comparado com a solubilização e quantificação por
absorção atômica, que são análises rápidas e eficazes.
Visto isso, é possível se obter um processo que, se não resolva, reduza em
pelo menos uma grande parte do lixo eletrônico que antes não tinha um local
adequado de descarte e, ainda, possibilite que a empresa responsável pela
reciclagem obtenha o metal, podendo vender e, ainda, reutilizar o cobre recuperado
por esse processo na produção de outros produtos. Há ainda o fator social, quando
se agrega valor a um material que no passado, muito mais que atualmente, vinha
sendo jogado fora.
Para trabalhos futuros indica-se a necessidade de realização de análises
estatísticas dos processos, e análises financeiras mais aprofundadas. Também se faz
necessário o estudo de viabilidade econômica de processamento por tonelada de
material e estudo estatístico mais aprimorado para quantificar, além do cobre, outros
metais também por tonelada, presentes na amostra, assim como os melhores
processos para se obter tais materiais das amostras.
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REFERÊNCIAS
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