REMOÇÃO DE CHUMBO DE MONITORES DE TUBO DE RAIOS CATÓDICOS. Erich Lopes Braitback de Oliveira Agosto, 2014

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1 REMOÇÃO DE CHUMBO DE MONITORES DE TUBO DE RAIOS CATÓDICOS Erich Lopes Braitback de Oliveira Agosto, 2014

2 Política Nacional de Resíduos Sólidos: Podem ser definidos como os equipamentos elétricos e/ou eletrônicos que estejam em desuso e submetidos ao descarte, incluindo todos os componentes, subconjuntos e materiais consumíveis necessários para seu pleno funcionamento.

3 Geração de REEE em diversos países em País Geração (ton/ano) Geração (kg per capita) Estados Unidos da América ,5 China ,7 Alemanha ,3 Reino Unido ,8 Japão ,7 Brasil ,5 Índia ,4 Argentina ,5 Canadá ,7 Suíça África do Sul ,2 Nigéria Quênia ,2

4 Monitores com Tubo de Raios Catódicos Encontrados em desktops e televisores As vendas estão em declínio desde 2007 Substituição por LCDs e LEDs É um resíduo tóxico Contaminam o solo e as águas se descartados incorretamente

5 Geração de CRTs em certos países de acordo com vários autores. País Geração (ton) Ano Alemanha EUA EUA Índia Brasil (1) Brasil (2) Brasil (3) Europa Ocidental Japão Taiwan China Reino Unido

6 Tubo CRT Carcaça polimérica Placas controladoras Bobina defletora

7 Painel Funil Canhão de Elétrons

8 Concentração de chumbo lixiviado segundo vários autores utilizando diferentes normas. Autor Norma Concentração de chumbo Unidade Musson TCLP 18,5 mg/l Vidro Funil, painel e canhão de elétrons Yamashita MCC-1 4,4 g/m 2 Funil TCLP1 413 mg/l Jang WET 350 mg/l SPLP 2,2 mg/l Funil Yot AFNOR X mg/l Funil Oliveira NBR ,6 mg/l Funil

9 Principal: Remoção completa do chumbo da matriz vítrea do tubo de raios catódicos Secundário Remover o chumbo à níveis de classificação como resíduo classe II

10 Coleta e desmontagem Preparação das amostras Processos térmicos Atmosfera inerte Atmosfera redutora Atmosfera ambiente Vácuo Caracterização de periculosidade das amostras tratadas

11 Coleta Pó fluorescente Desmontagem Fluxo do CRT Fluxo do vidro Preparação das amostras Processo Térmico Análise Química Análise Química Análise de periculosidade

12

13 FRX técnica mais utilizada Análise nos três tipos de vidro Cominuição em moinhos

14 Vidro do funil maior concentração de chumbo

15 PbO (s) + C (s) CO (g) + Pb * Fatores que influenciam: Difusão mássica Carbono = matriz vítrea Chumbo = ser removido Temperatura Pressão Estequiometria Cinética * sob a forma de compostos voláteis.

16 trap

17 Gás Argônio 99,99%, 10L/min Carbono grafite 99,999% Amostras Temperatura ( C) Atmosfera Agente Redutor (%) Tempo de reação (h) A Gás Argônio 9 1 A Gás Argônio 9 2 A Gás Argônio 9 4 A Gás Argônio 9 6 A Gás Argônio 0 6 A Gás Argônio 2 6 A Gás Argônio 5 6

18 Gás Dióxido de Carbono 99,99%, 10L/min Carbono grafite 99,999% Amostras Temperatura ( C) Atmosfera Agente Redutor (%) Tempo de reação (h) B Gás Dióxido de Carbono 9 1 B Gás Dióxido de Carbono 9 2 B Gás Dióxido de Carbono 9 4 B Gás Dióxido de Carbono 9 6 B Gás Dióxido de Carbono 0 6 B Gás Dióxido de Carbono 2 6 B Gás Dióxido de Carbono 5 6

19

20 Carbono grafite 99,999% Amostras Temperatura Agente Tempo de Atmosfera ( C) Redutor (%) reação (h) C Atmosfera ambiente 0 2 C Atmosfera ambiente 0 6 C Atmosfera ambiente 0 10 C Atmosfera ambiente 0 14 C Atmosfera ambiente 0 20 D Atmosfera ambiente 5 2 D Atmosfera ambiente 5 6 D Atmosfera ambiente 5 10 D Atmosfera ambiente 5 18 D Atmosfera ambiente 5 24

21

22 Carbono grafite 99,999%, P =1333 Pa Amostras Temperatura Agente Tempo de Atmosfera ( C) Redutor (%) reação (h) E1 800 Vácuo 0 2 E2 800 Vácuo 0 4 E3 800 Vácuo 0 10 E4 800 Vácuo 0 18 E5 800 Vácuo 0 24 F1 800 Vácuo 5 2 F2 800 Vácuo 5 6 F3 800 Vácuo 5 10 F4 800 Vácuo 5 18 F5 800 Vácuo 5 24

23 Coleta, desmontagem e pesagem

24 Taxa de remoção do chumbo 70% Processo com Atmosfera Inerte 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 tempo % de ag. redutor

25 Melhor resultado amostra A7. Aumento da quantidade de carbono é proporcional a remoção do chumbo até 5% Em relação à variação do tempo, a amostra A2 teve a melhor remoção. Amostra C Pb A1 33% A2 45% A3 41% A4 36% A5 46% A6 51% A7 66%

26 Taxa de remoção do chumbo Processo com Atmosfera Redutora 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 tempo % de ag. redutor

27 Melhor resultado amostra B7. Não houve uma relação entre a quantidade de carbono e remoção do chumbo. A remoção aumentou com o aumento do tempo de reação até 4 horas. Amostra C Pb B1 31% B2 38% B3 42% B4 40% B5 27% B6 25% B7 48%

28 Taxa de remoção do chumbo Processo com Atmosfera Ambiente sem adição de agente redutor 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% C1 C2 C3 C4 C5

29 Melhor resultado amostra C4. Ambas as séries mostram resultados melhores que 50% de remoção. Pouca variação em relação ao tempo e a quantidade de agente redutor. Amostra C Pb C1 57% C2 58% C3 55% C4 61% C5 59%

30 Taxa de remoção do chumbo Processo com Atmosfera Ambiente com adição de agente redutor 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% D1 D2 D3 D4 D5

31 Melhor resultado amostra D5. Houve um aumento da taxa de remoção em relação ao tempo de reação. O tubo CRT já apresenta certa quantidade de carbono no revestimento externo do tubo. Amostra C Pb D1 54% D2 55% D3 58% D4 65% D5 73%

32 Taxa de remoção do chumbo Processo à Vácuo sem adição de agente redutor 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% E1 E2 E3 E4 E5

33 Não emprega agente redutor Melhor resultado amostra E5 Houve um aumento da taxa de remoção em relação ao tempo de reação. Pouca variação depois de 10h de reação. Amostra C Pb E1 71% E2 73% E3 81% E4 82% E5 85%

34 Taxa de remoção do chumbo Processo à Vácuo com adição de agente redutor 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% F1 F2 F3 F4 F5

35 Melhor resultado entre todas as séries de amostras - amostra F4. Houve um aumento da taxa de remoção em relação ao tempo de reação até 18h. Pouca variação (6%) Amostra C Pb F1 85% F2 87% F3 89% F4 92% F5 91%

36 Concentração inicial de chumbo de 174,5 mg/l = amostra 6 Amostra Concentração de chumbo lixiviado (mg/l) A7 5,84 B7 2,51 C4 1,13 D5 0,68 E5 0,32 F4 0,13 CO 2 Ambiente Vácuo Norma NBR = 1 mg/l de Pb

37 1. A remoção do chumbo é possível através de processos térmicos; 2. Com o uso de atmosfera inerte foi possível remover 66% de chumbo na condição de 1200 C, 5% de agente redutor e 6 horas; 3. Com o uso de atmosfera redutora foi possível remover 48% na condição de 1200 C, 5% de carbono e 6 horas. 4. Somente com o aquecimento do vidro chumbado do funil a temperaturas de 1200 C foi possível remover até 61% de chumbo da matriz vítrea;

38 5. O método que apresentou a maior taxa de remoção do chumbo foi o processo a vácuo, com a amostra F4, que removeu 92 %, na temperatura de 800 C, 5% de C e 18h.

39 Erich Lopes Braitback de Oliveira OBRIGADO

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