| dc.description.abstract | Elektriske og elektroniske apparater har forandret hvordan vi lever. På grunn av en rask teknologisk utvikling og økende økonomisk handelekraft hos forbrukere, har levetiden til elektronikk og elektroniske apparater blitt betraktelig kortere. Dette har ført til at elektrisk og elektronisk avfall har blitt den raskest voksende avfallstypen i verden. I 2021 er det forventet at verden vil produsere 52.2 millioner tonn med elektrisk og elektronisk avfall. Elektrisk og elektronisk avfall kan forurense miljøet dersom det ikke blir tatt hånd om på en forsvarlig måte.
Sjeldne jordarter er en gruppe grunnstoffer som har blitt en viktig del av vår hverdag, i form av økt bruk i ny teknologi. En av de mest brukte sjeldne jordartene er neodym (Nd). Neodym er brukt i permanente magneter, som er essensielle for blant annet høytalere, elektriske motorer og vindturbiner, for å nevne noen bruksområder. Forekomsten av Nd i jordskorpen er relativt høy, men på grunn av at metallet ikke finnes lokalt i høye konsentrasjoner blir det utvunnet som et biprodukt av andre metaller. Denne studien vil prøve å gi en bedre forståelse av problemer og muligheter knyttet til gjenvinning av Nd fra elektronisk avfall.
Det er gjort en litteraturestudie på prosesser brukt til resirkulering av elektronisk avfall. Av disse er pyrometallurgi, hydrometallurgi og mekaniske metoder de mest brukte i dag. Sjeldne jordarter blir i dag stort sett ikke resirkulert, selv om mange av prosessene tillater dette. Mekaniske prosesser blir brukt til å pulverisere elektrisk avfall for så å skille metaller fra ikke-metaller. Mekaniske prosesser blir ofte benyttet som det første steget i pyro- og hydrometallurgi. Pyrometalliske prosesser bruker varme og mye energi til å gjennvinne de sjeldne jordartsmetallene. Selv om pyrometalliske prosesser bruker mye energi på å gjennvinne de sjeldne jordartsmetallene, er dette som regel som oksider. Å redusere oksidene til metaller er en energikrevende prosess. Hydrometallurgi bruker kjemikalier til å løse opp metaller fra elektronisk avfall og å separere de ved hjelpe av utfelling. Kjemikaliene brukt i hydrometallurgi kan ha en negativ effekt på miljøet og de er kostbare.
I oppgaven er det utført forsøk på å resirkulere elektrisk og elektronisk avfall med flytende aluminium (Al), og å oppkonsentrere/gjennvinne sjeldne jordartsmetaller. Smarttelefoner, kretskort og permanente magneter har blitt løst i flytende Al og resultatet har blitt analysert. En fase ble oppkonsentrert til 20 mol%, fra smeltens totale Nd-konsentrasjon på 5 mol%. Dette ble oppnådd etter 36 minutter ved 770 C. En fase på 2.40 mol% Nd ble funnet når seks smarttelefoner ble løst i Al. Dette er er en oppkonsentrering av Nd fra smeltens totale Nd-konsentrasjon. Glassfiber kan gjøre resirkuleringen av kretskort vanskelig, da glassfiberen flyter på aluminiumsoverflaten og hindrer videre tilsatts av kretskort. | |
| dc.description.abstract | Electric and Electronic Equipment (EEE) has changed the world. A rapid development of technology and increasing wealth makes the obsoletion of EEE faster than before. This has lead to a dramatic increase in Waste Electric and Electronic Equipment (WEEE). In 2021 it is estimated that 52.2 million tonnes of WEEE will be produced. WEEE is today the fastest growing waste stream, and if it is not handled properly, it is hazardous to the environment.
Rare Earth Elements (REEs) are a group of elements vital for the function of electronics. One of the REEs, neodymium (Nd), is extensively used in NdFeB magnets contained in speakers, electric motors and wind turbines, to name a few. There is no lack of Nd in the earth's crust, but as the richest ores deplete, the environmental impact and price of REEs increases. The focus of this thesis is to give a better understanding of the problems and possibilities, regarding the recovery of Nd from WEEE.
A literature study has been conducted, and the main processes of recycling WEEE today, pyro- and hydrometallurgy, have been investigated with regards to REEs. The study shows that REEs are generally not recycled. Many processes are able to separate and recover REEs, but they have not yet been implemented. Mechanical processes are used as a part of the recycling process, to separate metallic from non-metallic fractions. Mechanical processes can be labour intensive and inefficient in terms of recovery rate. In pyrometallurgy, very few processes can recover REEs in their metallic forms, but rather as oxides. An energy intensive process in then needed to reduce the Rare Earth Oxides. Hydrometallurgy dissolves metals and then separates them by precipitation. The chemical reagents can have a big environmental impact and have a considerable cost.
Experiments conducted in this thesis investigates the possibility of utilizing a liquid aluminium bath to recycle WEEE while up-concentrating/recovering REEs. Smartphones, Printed Circuit Boards (PCBs) and NdFeB magnets have been submerged in aluminium, and the results have been analyzed in regards to Nd concentration present in different phases. The phase observed with the highest Nd concentration was found to have close to 20 mol% Nd. This was achieved by submerging NdFeB magnets for 36 minutes at 770 C with a total concentration of 5 mol% Nd in the system. From the experiment using smartphones, a phase containing 2.40 mol% Nd has been observed, which is higher than the concentration of Nd in the system. Experiments using PCBs has shown that the glass fiber found in some PCBs can pose a problem, as it hinders more PCBs to be added to the melt. | |
