Dati PCB - Nuovo sviluppo della tecnologia di riutilizzo del bordo PCB dei rifiuti

1 Panoramica

1.1 La necessità di effettuare il riutilizzo dei rifiuti Scheda PCB

Attualmente, intorno alla direttiva WWW dell'UE e all'attuazione (o in procinto di iniziare la piena attuazione) di norme simili in varie regioni e paesi del mondo, il riciclaggio e il riutilizzo dei rifiuti di prodotti elettronici sono diventati un compito molto importante. In questo lavoro, il riciclaggio e il riutilizzo della scheda PCB nei prodotti elettronici di scarto sono una delle questioni più importanti. Questo documento riassume principalmente i progressi tecnologici in questo settore in Giappone negli ultimi anni. Negli ultimi anni, le autorità giapponesi competenti hanno esaminato la quantità di schede PCB contenute nei rifiuti dei principali elettrodomestici e la quantità di smaltimento in Giappone. Il tasso (in massa) è inferiore al 10%. I prodotti elettronici con un alto tasso di contenuto PCB sono prodotti informatici. Il tasso di occupazione della scheda PCB nel computer è del 20-30% (rapporto massa). Secondo le statistiche del Computer 3R Promotion Business Committee della Japan Electronics Technology Industry Association, ci sono attualmente circa 65.000 computer aziendali in Giappone ogni anno, che devono essere riciclati e risolti per il riutilizzo. Secondo l'indagine e la speculazione della Japan Electromagnetic Information Technology Industry Association, la quantità di rifiuti domestici di computer in Giappone era di circa 10.000 tonnellate nel 2003, 50.000 tonnellate nel 2013 e 80.000 tonnellate nel 2015.

1.2 I principi da cogliere nel riciclaggio dei rifiuti di schede PCB

I vari componenti del circuito stampato, prendendo ad esempio la scheda madre del computer, è composto da tre materiali principali: materiali metallici (circa il 50,8% della massa totale della scheda): tessuto in fibra di vetro (circa il 16,3%) e resina organica (circa il 32,8%). La separazione di questi tre componenti della scheda PCB è un compito più difficile. Per questo motivo, in passato, per smaltire questi rifiuti erano spesso utilizzati metodi di discarica. Tuttavia, questo metodo di trattamento non soddisfa i requisiti della direttiva UE "RAEE" (la direttiva RAEE propone che il tasso di rigenerazione delle apparecchiature informatiche e dei piccoli prodotti elettronici domestici dovrebbe raggiungere più del 75%; il tasso di riciclaggio dovrebbe raggiungere più del 65%). Occorre quindi adoperarsi per riciclare e riutilizzare. Per il riutilizzo delle schede PCB di scarto, le aziende dovrebbero generalmente considerare i benefici da tre aspetti nell'adozione della tecnologia: (1) Ottenere benefici ambientali. Per ottenere i benefici della protezione ambientale sessuale o regionale, cioè la qualità dell'aria, dell'acqua, del suolo e della salute umana non sono più influenzati. (2) Riutilizzare le prestazioni. Raggiungere il riutilizzo e la ri-commercializzazione di schede PCB di scarto e ridurre al massimo la quantità di rifiuti che non possono essere riutilizzati. (3) Efficacia in termini di costi. Il costo di elaborazione per il riutilizzo delle schede PCB di scarto dovrebbe essere inferiore. Ottenere questo vantaggio a basso costo è strettamente correlato alla tecnologia di processo utilizzata nella lavorazione.

1.3 Principali aspetti del riciclaggio dei rifiutiScheda PCB

Il recupero e il riutilizzo di schede PCB di scarto nel mondo sono stati effettuati precocemente, ed è il recupero delle parti metalliche che contiene. Questo lavoro è svolto principalmente da alcuni impianti di fusione dei metalli. Metalli come rame, oro e nichel sono utilizzati in circuiti, terminali, ecc. di schede PCB di scarto. Vari metalli come piombo e stagno sono stati utilizzati per unire componenti sul PCB. I componenti elettronici montati sul PCB contengono anche metalli preziosi come oro, argento e palladio. Secondo la ricerca e le statistiche delle istituzioni pertinenti, le schede principali utilizzate nei computer desktop contengono principalmente vari componenti di materiale metallico, e le loro proporzioni sono rame 66,9%, stagno 10,7%, ferro 10,3%, piombo 7,61%, oro 0,11%, palladio 0,02%, altri componenti metallici 4,41%. Nel minerale grezzo contenente oro e palladio, il loro contenuto è solo inferiore a 10 ppm, mentre il contenuto di oro e palladio nella scheda PCB di scarto è 2-20 volte superiore a quello del minerale grezzo. Pertanto, il recupero e il riutilizzo di oro e palladio metalli hanno grandi prospettive di sviluppo. Un componente ignifugo è anche contenuto nella resina per scheda PCB. I ritardanti di fiamma sono principalmente composti contenenti bromo, ossido di antimonio, composti del fosforo e così via. Queste impurità devono essere separate prima della raffinazione del rame e del riciclaggio della scheda PCB di scarto, che è anche la chiave per garantire la sicurezza nel processo di riciclaggio dei metalli. Negli ultimi anni, la ricerca mondiale sul riutilizzo delle schede PCB di scarto si è concentrata principalmente su tre aspetti. Cioè, la tecnologia di riciclaggio dei metalli, la tecnologia di decomposizione dell'intera scheda PCB e la tecnologia di rimozione dei componenti alogeni dalle schede PCB di scarto.

2. Metallo nel bordo PCB dei rifiuti

Allo stato attuale, il recupero del metallo dalla scheda PCB dei rifiuti adotta principalmente il metodo di fusione del metallo (questo metodo è indicato come il metodo a secco). Inoltre, sono apparsi anche altri metodi di recupero come il metodo di dissoluzione del metallo con metodo chimico (questo metodo è abbreviato come metodo umido) e il metodo biologico.

2.1 Recupero a secco dei metalli dalla scheda PCB di scarto

Il metodo di fusione dei metalli viene utilizzato per recuperare i metalli nella scheda PCB di scarto e il pretrattamento è richiesto prima della fusione e dell'elaborazione. Il suo pretrattamento utilizza distillazione a secco o polverizzazione per separare metalli e componenti elettronici montati su scheda PCB. Questo progetto di smantellamento, separazione e screening è relativamente facile da realizzare. La separazione e lo screening dei componenti della scheda PCB di scarto possono essere separati dalla differenza nella dimensione delle particelle e nella densità relativa. Può anche essere schermato e separato da elettricità statica, forza magnetica, forza del vento, ecc. Ma lo scopo principale è sempre quello di migliorare il tasso di recupero dei metalli. Va notato che una certa quantità di gas sarà generata con il metodo della distillazione a secco. Ci saranno ritardanti di fiamma bromurati in questi gas, quindi devono essere completamente bruciati nel forno a combustione secondaria. Per evitare la possibile generazione di bromuro in alta combustione, il gas dopo la combustione dovrebbe essere rapidamente raffreddato con acqua fredda. Per quanto riguarda gli impianti di trattamento per lo scarico e il riciclaggio delle acque reflue, occorre prestare particolare attenzione al raggiungimento dei requisiti standard per i liquidi privi di inquinamento. Attraverso i mezzi di vagliatura e separazione, il contenuto metallico del materiale recuperato viene aumentato e quindi viene messo nel processo di raffinazione del rame. Utilizzando il metodo di fusione del rame, il processo di estrazione dei componenti in rame nelle schede PCB di scarto consiste in primo luogo nel mettere le schede PCB di scarto in un forno auto-fondente, quindi fondere attraverso un convertitore e un forno di raffinazione ed estrarre il rame per elettrolisi. Le scorie ottenute durante la fusione contengono una grande quantità di componenti SiO 2 presenti nelle fibre di vetro e vengono recuperate per essere utilizzate come materia prima per adesivi (filler), materiali per pavimentazioni e altri prodotti riciclati. Per il riciclaggio e il riutilizzo dei metalli nei telefoni cellulari scartati, un metodo di trattamento molto popolare è il metodo a secco. Si tratta prima di rimuovere la batteria nel telefono cellulare, e quindi riciclare l'intero corpo. Attualmente, nella ricerca e nello sviluppo del riciclaggio e del riutilizzo di schede PCB di scarto in Giappone, l'attenzione è sul progetto di pre-elaborazione del riciclaggio. Ricerca su come rimuovere componenti diversi dai metalli con mezzi efficaci per migliorare l'efficienza del recupero dei metalli.

2.2 Riciclo a umido dei metalli dalla scheda PCB dei rifiuti

Il metodo bagnato viene utilizzato per distruggere l'osprey nella scheda PCB di scarto. Stati Uniti: 2713231) ha proposto di utilizzare una soluzione acida per ionizzare e sciogliere il metallo sulla scheda PCB, e quindi aggiungere alcali per precipitare l'argento, ecc., per raggiungere lo scopo del recupero. Nel contenuto di ricerca di questo aspetto, si propone anche il metodo di immersione del materiale rotto della scheda PCB di scarto nella soluzione mista di acido minerale e perossido di idrogeno e dissoluzione del materiale metallico da ottenere.

3. Separazione dei componenti nella scheda PCB di scarto

Negli ultimi anni, oltre al riciclaggio dei metalli nelle schede PCB di scarto, la ricerca sul riutilizzo di altri componenti della scheda PCB ha anche fatto notevoli progressi, che è evidenziato nella separazione e depurazione dei componenti recuperati. Nella produzione di materiali di substrato per schede PCB, al fine di ottenere un'elevata affidabilità e un'elevata adesione intercalare delle schede PCB, gli adesivi resinici comunemente utilizzati sono resine termoindurenti come resina epossidica e resina fenolica. Queste resine termoindurenti diventano polimeri insolubili e infusibili dopo la polimerizzazione e lo stampaggio, il che rende difficile separarle, rimuoverle e riutilizzarle. Per la separazione delle resine termoindurenti che sono diventate integrate nella scheda PCB, l'attuale processo di separazione tradizionale in Giappone è prima separare la resina termoindurente dalla scheda PCB e poi separare i restanti componenti in metallo e fibra di vetro. Riscalda e brucia la scheda PCB, quindi ricicla il residuo prodotto dopo la combustione. Questa prova viene effettuata in un forno a combustione rotativo tipo GPL. Il volume della cavità interna del forno a combustione è di 1,3m × 0,5m × 0,5m. Mettere il campione della scheda PCB di scarto da riciclare nel forno (può essere messo in 5kg) e riscaldarlo a 1173-1223 ° F (cioè 634-662 ° C). In questo studio, è stato condotto anche un test comparativo sulla relazione tra diverse dimensioni di schede PCB riciclate e il tasso di recupero. Il risultato ottenuto del test è che il campione di scheda PCB di grandi dimensioni ha un tasso di recupero del metallo superiore al campione di scheda PCB riciclata di piccole dimensioni e dimensioni . Ciò è dovuto alle piccole dimensioni del campione della scheda PCB, più gas generato sarà disperso durante il processo di combustione. Tuttavia, nel riciclaggio e nell'elaborazione di campioni di schede PCB di micro dimensioni, il consumo energetico e i costi di riciclaggio sono relativamente bassi.

4. Rimozione di componenti alogeni nella scheda PCB di scarto

In generale prodotti elettrici, elettrodomestici, ecc., per motivi di sicurezza, alla resina della scheda PCB vengono aggiunti ritardanti di fiamma come composti alogeni e antimonici. Attualmente è considerato dannoso per l'ambiente e il corpo umano. Pertanto, nella ricerca del riciclaggio della scheda PCB dei rifiuti, la rimozione di componenti alogeni nella scheda PCB dei rifiuti è diventata un importante lavoro di ricerca e sviluppo. I risultati dei test dei dipartimenti di ricerca esteri competenti mostrano che: nella scheda PCB per computer desktop prodotta negli anni '90, il contenuto di bromo rappresenta circa il 9% (il rapporto peso della scheda PCB è 100). La scheda PCB della TV, dei prodotti elettronici per ufficio (OE), ecc. (generalmente, il laminato rivestito di rame a base di carta fenolica è utilizzato come materiale di base), il suo contenuto di bromo rappresenta il 4,4% -5,3% e il contenuto di antimonio rappresenta lo 0,4% -0,9%. La rimozione dei componenti alogeni nella scheda PCB di scarto è principalmente per rimuovere le sostanze di bromo presenti nella scheda PCB come ritardanti di fiamma. Dagli anni '60, il lavoro di ricerca mondiale sulla tecnologia di rimozione degli alogeni ha iniziato a crescere. L'attuale lavoro di rimozione dell'alogeno è principalmente quello di ottenere il riciclaggio e il riutilizzo "innocuo" di schede PCB di scarto. La rimozione degli alogeni contenuti nella scheda PCB serve a separare gli atomi alogeni legati all'anello benzene dall'anello benzene. Teoricamente, la separazione tra l'atomo di cloro e l'anello del benzene richiede 916KJ/mol di energia, mentre ci vuole 879 KJ/mol di energia per separare l'atomo del bromo dall'anello del benzene. Nel metodo del trattamento di rimozione, metodo della soluzione, metodo secco di reazione in fase solida, ecc.

(1) Metodo di idrogenazione

Tra le varie invenzioni di deialogenazione apparse recentemente, la via di processo di idrogenazione è la più numerosa. Questo metodo di rimozione degli alogeni nelle schede PCB per reazione di idrogenazione è principalmente in presenza di catalizzatori metallici, la scheda PCB da trattare è contattata con idrogeno per generare una reazione tra atomi alogeni e atomi di idrogeno. I catalizzatori metallici utilizzati sono generalmente metalli nobili come il palladio supportato da carbone attivo e alcuni risultati della ricerca hanno utilizzato catalizzatori di idrogenazione come l'idrato di alluminio a base di litio. L'agente di somministrazione dell'idrogeno è principalmente acido formico o formico.

(2) Metodo di decomposizione termica

La decomposizione termica della resina contenente ritardante di fiamma alogeno nella scheda PCB di scarto, in modo che la resina contenente alogeno possa essere decomposta in fase liquida o portare ad olio (riciclaggio del petrolio greggio), e quindi il composto alogeno libero è combinato con l'alcalinità aggiunta. Il composto reagisce per estrarre le specie contenenti alogeni. In alcuni di questi tipi di rimozione degli alogeni (come JP 10-24274, JP 2001-172426, JP 9-262565, JP 9-249581, ecc.), i tipi di catalizzatori di base e le temperature di reazione che sono a contatto tra loro sono i seguenti: la differenza. Le resine contenenti alogeni nella scheda PCB di scarto sono principalmente resine epossidiche contenenti bromo. Dopo che il bromo è separato per decomposizione termica, anche il catalizzatore di base aggiunto (sale di potassio) reagisce con il bromo separato per formare bromuro di potassio che può essere facilmente recuperato. Questo metodo di decomposizione termica è più rigoroso del metodo di idrogenazione in termini di recupero degli alogeni. Il suo alogeno libero è più completamente riciclato.

(3) Metodo di reazione in fase solida

Il composto metallico viene utilizzato per la miscelazione a secco con la resina nella scheda PCB di scarto e si verifica una reazione in fase solida in modo che l'alogene esistente nella resina della scheda PCB di scarto sia separato ed estratto sotto forma di sale alogenuro. Questo metodo di reazione in fase solida per la rimozione dei componenti alogeni nella scheda PCB di scarto utilizza principalmente ossido di calcio, ossido di ferro, biossido di silicio e ossido di alluminio come composti metallici utilizzati.

(4) Metodo biochimico

Negli ultimi anni è stato proposto anche l'uso di microrganismi per rimuovere gli alogeni dalle schede PCB di scarto. Tuttavia, utilizzando questo metodo per rimuovere ed elaborare la concentrazione di alogeni al livello ppm richiede molto tempo (diversi giorni o anche mesi), quindi non è adatto per la rimozione di alogeni in grandi quantità di schede PCB di scarto.

(5) Elettrolisi

Relevant research results put forward il method of an electrolytic method to remove halogen in the Scheda PCB. Si ritiene che si tratti di una sorta di metodo di processo che ha la possibilità di essere ampiamente adottato in futuro. It dissolves halogen compounds in the resin di rifiuti Scheda PCB in solventi organici e li separa attraverso una reazione elettrolitica.