Zgazowanie odpadów kabli elektrycznych w atmosferze pary wodnej

• Autorzy: Szczepaniak W. , Zabłocka-Malicka M. , Zielińska A. , Rutkowski P.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2015.9(1)040

Warianty tytułu

EN

Steam gasification of waste electrical cables

• Konferencja: ECOpole’14 Conference (15-17.10.2014, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Postęp technologiczny i stale zmieniające się trendy użytkowania produktów elektrycznych i elektronicznych przyczyniają się do powstawania coraz większej ilości tego typu odpadów. Zużyte kable i przewody elektryczne stanowią istotną ich część. Złożona budowa kabli (wielodrutowe żyły, otoczone oplotem i powłoką) decyduje o trudnościach w racjonalnej gospodarce nimi. Materiałami żył przewodzących są przede wszystkim miedź i aluminium, a osłonami polichlorek winylu oraz polietylen. Istotny jest odzysk tych materiałów, przede wszystkim metali. Odzysk tworzyw sztucznych, choć również może być prowadzony, wydaje się mieć w tym przypadku mniejsze znaczenie. W pracy zastosowano metodę przekształcania odpadów kabla, polegającą na allotermicznym zgazowaniu w atmosferze czystej pary wodnej próbki wielożyłowego kabla miedzianego, przeznaczonego do transmisji danych. Strumień pary z produktami pirolizy/zgazowania kierowano, w celu zmniejszenia zawartości substancji smolistych, na złoże granulatu wapienno-glinokrzemianowego o potencjalnych właściwościach katalitycznych. Stosowano nadmiar pary, a jej kondensacja służyła wstępnemu oczyszczeniu strumienia gazowego z resztek substancji smolistych i części chlorowodoru. Otrzymano trzy produkty: fazę gazową, fazę wodną (tzw. „kondensat”) oraz, w reaktorze, stałą pozostałość w ilości 52,3% wyjściowej masy próbki. W pozostałości tej wyróżniono część mineralną, tj. wizualnie ciemny, kruchy spiek drobnych ziaren oraz elementy metaliczne o budowie materiału wyjściowego - oplotu miedzianego i pojedynczych żył miedzianych (tzw. „skrętek”). Wykonano analizy chromatograficzne kondensatu wodnego i osadów zatrzymanych w układzie chłodniczym. Określono zawartość jonów chlorkowych bezpośrednio w kondensacie, w roztworach po ługowaniu wodą złoża katalitycznego oraz w roztworze po ługowaniu maty ognioodpornej, oddzielającej złoże katalityczne od uszczelnienia reaktora. Stwierdzono, że w elementach tych zatrzymane zostało około 49% oszacowanej zawartości chloru w oryginalnej próbce. W trakcie eksperymentu z próbki kabla całkowicie zostały usunięte składniki organiczne (włącznie z węglami pirolitycznymi), a pozostałość składała się w 93,7% z metalicznej miedzi.

EN

Technological progress and permanent evolution of electronic and electrical appliances use are responsible for increasing volume of EE-type waste. Waste electrical cables are the large part of these wastes. Frequently cable is not a simple wire with insulation but a complex multiwire structure with various insulations and shields. Important is recovery of these materials, particularly metals. Recovery of plastics seems less critical. Allothermal gasification under undiluted steam of waste multiwire copper cable (for electronic signals transmission) has been presented in this paper. The mixture of steam and pyrolytic gas was directed to the bed of aluminosilica-lime pellets for catalytic support of chemical equilibration. The excess of steam was used and condensation of this excess enabled removal of residue tars and part of hydrogen chloride. There were three products of gasification process: gaseous phase, aqueous phase (“condensate”) and, inside of the reactor, solid residue with mass of 52.3% of initial mass of the sample. This residue was composed of “mineral” part, ie dark, porous, sintered powder and metallic elements of original form - copper multiwire structures and copper grid shielding. Aqueous phase and deposits from cooling system were analyzed by GC (gaseous chromatography). Moreover, concentration of chloride ions was determined in condensate, catalytic bed and mineral fiber separating catalytic bed from reactor sealing. It was found that 49% of estimated amount of chlorine in the original sample was captured in these elements. Any plastic components (also carbonaceous residue) were removed from the sample during the experiment and the solid residue had 93.7% of metallic copper.

Słowa kluczowe

PL

kable elektryczne; piroliza; zgazowanie odpadów kabli

EN

electrical cables; pyrolysis; gasification of waste electrical cables

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 9, No. 1
• Strony: 311--320
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Szczepaniak W.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, tel. [phone]

autor

Zabłocka-Malicka M.

• Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Zielińska A.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, tel. [phone]

autor

Rutkowski P.

• Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

• [1] Boss A. Recycling of electrical cables - With focus on mechanical recycling of polymers. A project funded by Vinnova, Swerea IVF- Report 21813; 2014.
• [2] Kantarelis E, Donaj P, Yang W, Zabaniotou A. J Hazard Mater. 2009;167:675-684. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2009.01.036.
• [3] Rubin RS, Soares de Castro MA, Brandão D, Schalch V, Ometto AR. J Clean Prod. 2014;64:297-305. DOI: 10.1016/j.jclepro.2013.07.051.
• [4] Cui J, Zhang L. J Hazard Mater. 2008;158:228-256. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.02.001.
• [5] Yang X, Sun L, Xiang J, Hu S, Su S. Waste Manage. 2013;33:462-473. DOI: 10.1016/j.wasman.2012.07.025.
• [6] Williams PT. Waste Biomass Valor. 2010;1:107-120. DOI: 10.1007/s12649-009-9003-0.
• [7] Moltó J, Egea S, Conesa JA, Font R. Waste Manage. 2011;31:2546-2552. DOI: 10.1016/j.wasman.2011.07.028.
• [8] Molto J, Font R, Ga´lvez A, Conesa JA. J Anal Appl Pyrol. 2009;84:68-78. DOI: 10.1016/j.jaap.2008.10.023.
• [9] Xiu F-R, Qi Y, Zhang F-S. Waste Manage. 2013;33:1251-1257. DOI: 10.1016/j.wasman.2013.01.023.
• [10] Xing M, Zhang F-S. Chem Eng J. 2013;219:131-136. DOI: 10.1016/j.cej.2012.12.066.
• [11] Szczepaniak W, Zabłocka-Malicka M, Zielińska A, Mońka P. Successive, High Temperature Processing of Waste in Oxygen-Free Environment, In: Manczarski P, editor. Integrated Waste Management. Poznań; 2013;661-678.
• [12] Miao Y, Xue J, Xia F, Yin X, Wu C. Biomass Bioenerg. 2010;34:1855-1860. DOI: 10.1016/j.biombioe.2010.07.019.