Captulo 18

RECOLECCIN Y PROCESAMIENTODE RECICLADOS DE COBRE

Los captulos anteriores describen produccin decobre primario y extraccin de menas de cobre. Este captulo y el siguiente describirn produccin decobre secundario-recuperacin de cobre a partir de la chatarra. Cerca de la mitad del cobre llegada al mercado se ha deshecho por lo menos una vez, as que la chatarra reciclado es de suma importancia.

Este captulo describe reciclaje de chatarra en general, las principales fuentes y tipos de desechos, y las tcnicas de beneficio fsico para aislar cobre a partir de sus revestimientos y otros contaminantes. El Captulo 19 describe los aspectos qumicos de produccin secundaria de cobre y refinacin.

18.1. EL CICLO DE LOS MATERIALES

La Figura 18.1 muestra grafica del ciclo de los materiales. Es vlido para cualquier material no consumido durante el uso. Sus principales componentes son los siguientes:

(a) Materias Primas - minerales que se produce el cobre primario (b) Produccin primaria- procesos se describen en los captulos anteriores de este libro(c) Materiales de Ingeniera-los productos finales de fundicin/refinacin, principalmente cobre fundido, y pre-diseo de la varilla de cobre, y estar listo para la fabricacin(d) Fabricacin-produccin de bienes para ser vendidos a los consumidores(e) Los productos obsoletos- productos que han sido dejados de lado o de lo contrario fuera de uso(f) Desechar-envo de productos obsoletos a sitio de descarte, generalmente un relleno sanitario.

Los productos de cobre obsoletos estn siendo cada vez ms reciclados mejo dicho a vertederos de basura. Esto es alentado por el valor de su cobre, y el incremento de los costos y disminucin de la disponibilidad de los vertederos.

18.1.1. Chatarra de origen

La flecha marcada (1) en la Fig. 18.1 Muestra la primera categora de reciclados de cobre, conocido comocasa oejecutar dechatarra. Este es el cobre que los productores primarios no pueden procesar o vender. Fuera de especificacin nodos, ctodos, bar, y la barra son ejemplos de este tipo de chatarra. Desechos de nodo es otro ejemplo.

La flecha indica que este material se procesa directamente por el productor primario, generalmente por un paso anterior en el proceso. Fuera de especificacin el cobre generalmente se vuelve a poner en un conversor o horno de nodos, electro finado. La varilla y barra defectuosa fsicamente es re-fundido en el horno de eje vertical y refundicin.

FIGURA 18.1Grfica del ciclo de "materiales". Esto es vlido para cualquier material no consumido durante el uso. La flecha marcada (1) muestrasu casa oejecutado dechatarra. Las flechas marcadas (2), (2a) y (2) denotannueva industrial o indicadorinterno de derivadoschatarra. Los fechas trazados (3), (3a) y (3) muestranviejos, obsoletos, post-consumido, extras que se presentan en la chatarra.

No se conoce la cantidad anual de desechos caseros, ya que no estn registrados. Sin embargo, los productores industriales tratar de reducir su produccin para evitar gasto en reciclar.

18.1.2. Chatarra nueva

Las flechas marcadas (2), (2a) y (2) en la Fig. 18.1 Designannuevos, industriales o indicadorinterno de derivadoschatarra. Esto es basura que se genera durante el proceso de fabricacin. La diferencia principal entre este y chatarra de origen es que puede haber sido adulterada durante el proceso de aleacin o por aplicar capas y revestimientos. Ejemplos de nueva chatarra son tan numerosos como los productos elaborados con cobre, ya que no hay proceso de fabricacin 100% eficiente.

El camino tomado por nueva chatarra depende de su composicin qumica y el grado en que se ha convertido en entrelazado con otros materiales. Este es mtodo ms sencillo para reciclar en forma interna (2a). Esta es una prctica comn con guardapolvos y elevadores de fundicin. Son simplemente re-fundido y fundido. El reciclaje directo tiene la ventaja de:(a) que fijan el valor de elementos de aleacin aadidos como el zinc o estao, que se perdera si la aleacin se enviaron a una fundicin, y (b) la eliminacin del costo de extraccin de los elementos de aleacin, lo que sera necesario si el metal se reprocesa en la fundicin.

Semejante procesamiento se realiza para chatarra de tubo cobre t y cable de cobre pelado. Camino (2a) es la ruta de reciclaje ms comn de chatarra nueva. Tanto as que un 90% de chatarra de cobre se recicla a lo largo de este camino (Edelstein, 1999).

Si la nueva chatarra tiene revestimientos o accesorios que no se eliminan fcilmente, o si la planta de fabricacin no puede utilizar directamente no su nueva chatarra (por ejemplo, una fbrica de fusin sin sus propias instalaciones), entonces se siguen los caminos (2) y (2).

Las industrias de los materiales secundarios descritas en la Fig. 18.1 Desempear el rol de la minera y el beneficio de la produccin del mineral de cobre primario. En muchos casos, slo se tiene que quitar el revestimiento, aislamiento, o s adjuntos de la chatarra con fin de que resulten aptos para su reutilizacin en la planta de manufactura. Si la purificacin o refinado es necesario, la limpieza de chatarra es enviado a una fundicin primarias o secundarias/refinera. Desde estas instalaciones estn destinadas a la produccin de ctodos de cobre, los elementos de aleacin presente se pierden en el desecho.(Fig.10.2)Las actividades especficas de industrias de materiales secundarios se describen ms adelante de este captulo.

.18.1.3. Chatarra vieja

Por ltimo, en la categora de chatarra de cobre (caminos (3), (3a) y (3) en la Fig. 18.1) Se denominaviejos, obsoletos, post-consumo, derivadoschatarra vieja. Se obtiene a partir de productos que han terminado su vida til. La chatarra Vieja es una enorme fuente potencial de cobre reciclable. Tambin es difcil de procesar. Los desafos para la transformar chatarra vieja incluyen:

(a) Baja ley de Cu--chatarra vieja de cobre a menudo se mezcla con otros materiales y deben ser separados de los residuos(b) Imprevisibilidadlas entregas de materiales y objetos pueden variar de un da a otro, haciendo difcil su transformacin.(c) UbicacinLa chatarra vieja se dispersa sobre el paisaje en lugar de concentrarse en un lugar especfico como mineral principal o chatarra nueva.

Las fuentes de chatarra vieja se han dividido en seis clases (Bertram, Graedel,Rechberger, & Spatari, 2002; Ruhrberg, 2006):

Los vehculos al final de su vida til (ELV)incluyen los automviles, camiones y autobuses, pero no aviones, barcos o trenes. El cobre en ACL consta principalmente de cableado, en particular los motores elctricos y el cableado "cables" que conecta las luces y los motores (Von Zitzewitz, 2004). El contenido de cobre de mono ELV es 1,0-2,1 %.

Construccin y demolicin (C&D)incluye los residuos de cobre el cableado de edificios, tuberas y accesorios de la tubera, y latn de las manijas de las puertas y marcos, entre otros temas. C&D residuos en su conjunto contiene aproximadamente el 0,3 % de cobre. El actual alto precio del cobre alientan la recuperacin de cobre de los edificios; desafortunadamente, esto a menudo se presenta como robo de lugares de trabajo o actos de vandalismo de los edificios.

Los residuos de aparatos elctricos y electrnicos (RAEE)es una de las mayores fuentes de la chatarra vieja de cobre. RAEE tiene tres subcategoras (European Copper Institute, 2007):productos de lnea blanca(electrodomsticos como lavadoras, frigorficos, lavavajillas, etc.),bienes de lnea marrn(audiovisuales aparatos como televisores y reproductores de DVD), ybienes de lnea (ordenadores y aparatos de telecomunicaciones). El contenido de cobre de los RAEE oscila entre 2 y 20 %.

FIGURA 18.2Grados de chatarra de cobre: (a) N 1 hilo de cobre (ISRI code Barley/Berry),, (b) N1 cobre pesado (Candy), (c) N 2 cobre pesado (Cliff), (d) cable de cobre (Clove/Cobra/Cocoa), (e) Actualizado triturados chatarra electrnica (Dallas), (f) Luz chatarra de cobre (Dream), (g) cable aislado de chatarra (Druid), (h) desmenuzado motores elctricos (Shelmo), (i) Actualizado auto residuo (Druid). Todas las fotografas cortesa de ISRI, internacionales,

CUADRO18.1 Grados de Chatarra Comn (ISRI, 2009)

Tipo de Desecho (ISRI) Descripcin

No.1 Cable de cobre (barley)Se considera N 1 Alambre de Cu sin recubrimiento, sin revestimiento, aleado, no inferior a calibre N 16 B & S del cable. Alambre de cobre verde y material compactado hidrulicamente para ser objeto de un acuerdo entre el comprador y el vendedor.

No.1 Cable de cobre (Berry)Se considera, limpio, no estaado, no revestido alambre sin alear y cable de cobre, con calibre de cable no menor N 16 B&S, libre de alambre quemado que sea quebradizo. Briquetas de cobre hidrulicamente respecto al acuerdo.

No.2 Cable de cobre (Biirch)Se compondr de diverso alambre de cobre no aleado, con un contenido de cobre 96% (mnimo 94%), determinado por anlisis electroltico. Debe estar libre de las siguientes acciones: excesivamente de la gasolina con plomo, estao, alambre de cobre soldada, alambre de latn y bronce; el exceso contenido de aceite , hierro y de los no metales, cable de cobre de la quema, con aislamiento; pelo alambre, alambre quemado que sea quebradizo, y debe ser razonablemente libre de cenizas. Briquetas hidrulicamente cobre sujeta a contrato

No.1 Cobre pesado (Candy)Consistirn de recortes de cobre limpio, sin alear, cobre sin revestido recortes y puetazos, barras de bus, segmentos de conmutador y cable no inferior a 1/ 16 de pulgada de grosor, sin alambre quemado que sea quebradizo; pero pueden incluir la limpieza tuberas de cobre. Briquetas hidrulicamente cobre respecto al acuerdo.

No.2 Cobre (Cliff)Se compondr de diversas chatarras de cobre no aleado, con un contenido de 96% cobre (mnimo 94%), determinado por anlisis electroltico. Debe estar libre de las siguientes: excesivamente de la gasolina con plomo, estao, chatarra de cobre soldada; latones y bronces; excesivo contenido en aceite, hierro y minerales no metlicos; tubos de cobre con otros conexiones de cobre o con sedimentos; cable de cobre a partir de la quema, con aislamiento; pelo alambre; alambre quemado que sea quebradizo; y debe ser razonablemente libre de cenizas. Briquetas hidrulicamente cobre respecto al acuerdo.

No 1 Cable de cobre Ndulos (clove)Se compondr de N 1, sin bao, sin revestido, no aleado a ndulos de chatarra de alambre de cobre, picado o desmenuzado, libre de estao, plomo, zinc, aluminio, hierro, otras impurezas metlicas, aislamiento, contaminacin y otros impurezasCobre Mnimo 99 %. Indicador menor que N 16 B&S, cable y material compactado hidrulicamente sujeto al acuerdo entre el comprador y el vendedor.

CUADRO 18.1 Grados de Chatarra Comn (ISRI, 2009)

Tipo de Desecho (ISRI)Descripcin

Chatarra electrnica3 Metales (Dallas)Triturados de cobre-metales preciosos a partir del fin de vida de los productos electrnicos (EOLEP) operacin de molido, con la mayora de hierro y aluminio. Puede contener material plstico. El tamao ser de menos de una pulgada y el material ser libre de mercurio, tner, y bateras. Normalmente se venden en una base de recuperacin, sujeto a los trminos entre el comprador y el vendedor.

Chatarra electrnicaMetales 2 (depot)Puede incluir cualquier producto EOL total o parcialmente los electrnicos fabricados que estn destinados a reciclaje.Puede contener material placas de circuito impreso, el cable de cinta monitor horquillas y otros cobre y/o metales preciosos elementos de apoyo.Aceptacin Final objeto de un acuerdo entre el comprador y el vendedor.

Luz cobre(Dream)Se compondr de diversas chatarra de cobre no aleado, con un contenido de cobre 92% (mnimo 88%), determinado mediante ensayo por electrlisis y se compondr de hoja de cobre, canalones, bajantes, calderas, calderas y chatarra similar. Debe estar libre de las siguientes: pelo quemado; cable revestido de cobre; chapado en estanteras, icco, cable quemado de cobre, con aislamiento; radiadores y los extintores de incendios; refrigerador; cascaras de galnoplasticos; excesivamente la gasolina con plomo, estao, soldado chatarra; latones y bronces; el exceso de aceite, hierro y de los no metales; y debe ser razonablemente libre de cenizas. Briquetas hidrulicamente cobre respecto al acuerdo. Los elementos excluidos en esta categora tambin se excluyen en los cursos superiores.

Cable de cobre aisladoChatarra (Druid)Se compondr de chatarra de alambre de cobre con distintos tipos de aislamiento. Para ser vendido en una muestra o base de la recuperacin, con sujecin a un acuerdo entre el comprador y el vendedor.

Elctrico mixtoLos motores (Elmo)Estar compuesto de motores elctricos y/o piezas desmanteladas del motor elctrico piezas daadas que son principalmente de cobre. Puede contener material aluminio daado, objeto de un acuerdo entre el comprador y el vendedor. No hay un excesivo accesorio acero como reductores de hierro, bases, y las bombas de agua, hierro libre o suelto. Las especificaciones no incluyen las unidades selladas o hierro fundido compresores.

Elctrico RalladoLos motores (Shelmo)Estar compuesto por mezcla de cobre con material ferroso de trituracin, compuesto por los motores sin casos. Pueden contener aluminio-daada y material aislante del cable de cobre, con sujecin a un acuerdo entre el comprador y el vendedor. Traza los porcentajes de otros contaminantes, y la multas pueden estar presentes. Sin plancha o unidades selladas.

El triturado de alta densidadDe metales no ferrosos (Zebra)Se compondr de alta densidad de metales no ferrosos producida por tecnologa de medios de comunicacion que contengan latn, cobre, zinc, acero magntico inoxidable, y alambre de cobre. Material que se seca y sin exceso de oxidacin. El porcentaje y los distintos tipos de metales de estos, as como el porcentaje y el tipo de contaminacin metlica, deben ser acordadas entre el comprador y el vendedor.

Residuos de aparatos elctricos industriales (IEW) incluyelos cables de alimentacin (subterrnea y superficial), transformadores y otros equipos elctricos. La cantidad relativa de este material es pequea, pero su contenido de cobre es alto (5-80%).Residuos de equipos no elctricos industriales (INEW, agrupado a veces con IEW)incluye grandes equipos de transporte (aviones, barcos y trenes), municiones y explosivos sin detonar, y otra maquinaria. Aunque oficialmente no se estima que su contenido de cobre, el porcentaje es probable que sea pequeo (Ruhrberg, 2006).

Residuos slidos urbanos (RSU)es el flujo de residuos ms difcil para tratar y contiene muy poco cobre (0,05-0,20 %). la mayor parte de su cobre contiene monedas sueltas de residuos urbanos, y los ms pequeos aparatos contienen la mayor parte.

Recuperacin de las chatarra viejas de cobre de las corrientes de desechos depende del tipo de residuos, la ubicacin de la corriente de desechos, y el precio del cobre (Vexler, Bertram, Kapur, Spatari, & Graedel, 2004). Las corrientes alto grado como IEW son rentables para procesar y reciclar, es decir, casi todos los cables de cobre de este tipo de residuos se recuperaron. A unque se mantienen muy pocas estadsticas, la misma es probable caso de INEW. La presencia de la infraestructura para el desmantelamiento y la transformacin ELV significa que la recuperacin de cobre a partir de este flujo es mayor en el mundo desarrollado que en las zonas menos desarrolladas. Recuperacin de cobre de residuos urbanos siempre es baja.

Recuperacin de cobre de RAEE tambin ha sido baja, pero est aumentando como resultado de que los gobiernos encomiendan para procesarlo.

Numerosas investigaciones de anlisis y flujos de reservas del material (SFA) en la ltima dcada se han llevado a cabo en diversos pases. Como resultado de ello, las recuperaciones de cobre total estimado de materiales de desecho se han reportado:

Africa: 40% en 1994 (Van Beers, Bertram, Fuse, Spatari, & Graedel, 2003) China: 70% en 2005 (Yue, Lu, & Zhi, 2009) Europa: 73% en 1999 (Ruhrberg, 2006) Amrica Latina y el Caribe: 84% en 1994 (Vexler et al., 2004) ESTADOS UNIDOS: 49% en 1994 (Lifset, Gordon, Graedel, Spatari, y Bertram, 2002).

18.2. DEFINICIONES Y GRADOS DE COBRE SECUNDARIOS

El Instituto de Industrias de Reciclaje (ISRI, 2009) reconoce actualmente a 45 grados de chatarra de cobre. Sin embargo, la mayora de estos son de aleacin de chatarra, que es mucho menos disponible de chatarra de cobre puro. Los desechos de aleacin tambin es ms probable que sea directamente reciclado de chatarra de cobre. Como resultado, las denominaciones ISRI no siempre son importantes para los recicladores de cobre. Cuadro 18.1 describe los ms importantes grados de aleacin de cobre, incluyendo el ISRI y nombres comerciales.

Adems, reciclaje de cobre a menudo incluye el tratamiento deresiduos.La definicin de esta palabra es un tema de debate en los pases industrializados, porque la venta y el transporte de los materiales designados como los residuos es mucho ms reguladas que de los materiales designados como chatarra. De hecho, el material clasificado como de cobre chatarra se define en muchos pases como en el caso de los desechos, a pesar del hecho de que puede ser reciclado con rentabilidad. Los desechos en general tienen un bajo contenido de cobre, un escaso valor econmico y un alto costo de procesamiento por kg de cobre contenido. Como resultado de ello, recicladores a veces cobran un cargo de procesamiento de estos materiales (Lehner, 1998). Los ejemplos de residuos incluyen los lodos generados a partir de cobre refinado, escorias de fundicin, y el residuo de lixiviacin de fangos andicos.

18.3. ENRRIQUISIMIENTO Y PROCESAMIENTO DE CHATARRA

18.3.1. Procesamiento de Alambres y de Cables

El alambre y el cable son sin duda la mayor parte de formas comunes de la chatarra vieja. Son estas formas para cual la tecnologa de reprocesamiento ms avanzada que existe. Nijkerk y Dalmijn (1998) dividen chatarra de alambres y cables en tres tipos:

(a) Cable de alimentacin sobre la tierra, generalmente de alta tensin. Estos cables son de calidad superior (principalmente cobre, poco aislamiento) y bastante consecuente en construccin. Son fcil a reciclar. (b) En la tierra, con una variedad de cubiertas y tallas. stos son por lo general delgados los alambres, por tanto el costo de procesamiento por kilogramo de cobre recuperado es ms alto que esto para cable. El alambre tambin con mayor probabilidad ser mezclado con otra basura, requerimiento de separacin adicional. Las guarniciones automotores y el alambre de la aplicacin son ejemplos. (c) Subterrneo, que presentan la construccin compleja y muchas cubiertas. Estos cables a menudo contienen el revestimiento de plomo, el betn, la grasa y la masilla. Esto significa que se requiere que los esquemas de procesamiento son bastante complejos que recuperen su cobre sin la creacin de seguridad y riesgos ambientales.

Recuperacin de cobre de cable de chatarra por trituracin (tambin conocido como picar o rallar) tiene su origen en la Segunda Guerra Mundial cuando fue desarrollada para recuperar los revestimientos de goma (Sullivan, 1985). La tritura racin se ha hecho desde entonces la tecnologa dominante para el alambre de la chatarra y procesamiento del cable (Nijkerk & Dalmijn, 1998).

La Figura 18.3. Muestra grafico tpico de cortar cable. Antes de ir al primergranulador, el cable cortado en trozos de un metro o menos (Nijkerk & Dalmijn, 1998; Sullivan, 1985). Esto es especialmente importante para cables ms grandes. El primer granulador oprocordado, generalmente es un fusible de cuchilla giratoria con un eje de rotacin. Las cuchillas en este eje cortan contra un segundo conjunto de cuchillas fijas. Velocidad de rotacin es de 120 rpm, y una pantalla es proporcionada para devolver el producto de gran tamao para volver al flujo de alimentacin. Su tarea principal es la reduccin del tamao en lugar de separacin de los hilos del aislamiento. Dependiendo del tipo de material alimentado al pre cortado, la longitud de las piezas del producto es de 10-100mm (Red, 2003).

El granulador principal tambin libera las piezas de acero que puedan estar conectados al cable chatarra. Estos se eliminan de los productos por un separador magntico (Reid, 2003).

El cable Parcialmente cortado a continuacin, se introduce a un segundo granulador (Sullivan, 1985). La segunda granulador es similar a la primera, pero opera a velocidades mucho mayores (400 rpm) y tiene ms cuchillos y juegos de hoja pequea (tan pequeo como 0,05 mm). Se pica el cable a lo largo de 6mm o ms pequeos, en su mayora liberar el cobre en su aislamiento. Una vez ms, la pantalla se utiliza para devolverlos materiales grandes. La tendencia reciente es a operar la segunda granulador a bajas velocidades, lo que reduce las prdidas en la metal fraccin de plsticos (Reid, 2003).

El proceso final de la unidad cable de desecho y elaboracin de alambres es la separacin del cobredel aislamiento. Esto se realiza normalmente mediante la diferencia entre la gravedad especfica del cobre (8,96 ) y la de los aislantes de plstico y de goma (1.3-1.4 ).

La Figura 18.3 muestra unseparador por gravedad, que normalmente produce tres fracciones:

(a) Una fraccin de plstico "Puro",(b) Cabrera nmero 1 o nmero 2 especificaciones de pureza chatarra (tabla 18.1).

FIGURA 18.3Diagrama de flujo para separar cobre de aislamiento y material ferroso "cortar" Cable de reciclaje. El separador de gravedad especifica es una mesa de aire, que sopla al aislante hacia arriba permitiendo hundirse al cobre.

(c) La mitad de la fraccin, es devuelto a la segunda granulador para su reprocesamiento.

El separador es comnmente un tabla de aire (Sullivan, 1985), que en definitiva en la entrada se recupera 80-90% de cobre .Las unidades compactas que incluyen la granulador y el separador de aire de una unidad son cada vez ms populares para los procesadores ms pequeos (Fowler, 2008).

En operaciones ms grandes que cortan, la elutriation o separacin electrosttica son a veces usado como ' limpia' pasos para recuperar el ltimo trozo de cobre de la fraccin plstica (Reid, 2003). Una diferencia significativa entre las chuletas de cobre y plstico es la forma de la partcula- las chuletas de cobre son ms largas que el plstico. Los esfuerzos han sido hechos para desarrollar la separacin procesos basados en esta caracterstica (Koyanaka, Ohya, Endoh, Iwata,& Ditl, 1997). Resultados de De Araujo, Chaves, Espinosa, & Tenorio et al. (2008) sugieren que la elutriation es una de las tcnicas ms eficaces.

El proceso de cable subterrneo es complicado por la complejidad de su construccin, la inflamabilidad de su cubierta, y la presencia de aluminio o plomo del producto de la trituracin. Nijkerk y Dalmijn (1998) describen el uso de cable pelado para cables ms grandes. Este sigueel corte y consiste en corte abierto del cable y quitar el hilo de cobre con la mano. Los pequeos cables subterrneos (