Con l’accelerazione dell’aggiornamento dei prodotti elettronici, il numero di scartati circuito stampato (PCB), il principale componente dei rifiuti elettronici, è in aumento. Anche l’inquinamento ambientale causato dai PCB di scarto ha destato l’attenzione di diversi Paesi. Nei PCB di scarto, i metalli pesanti come piombo, mercurio e cromo esavalente, nonché sostanze chimiche tossiche come i bifenili polibromurati (PBB) e gli eteri di difenile polibromurato (PBDE), che vengono utilizzati come componenti ritardanti di fiamma, sono contenuti nell’ambiente naturale . Le acque sotterranee e il suolo causano un enorme inquinamento, che arreca gravi danni alla vita delle persone e alla salute fisica e mentale. Sul PCB dei rifiuti, ci sono quasi 20 tipi di metalli non ferrosi e metalli rari, che hanno un alto valore di riciclaggio e valore economico, ed è una vera miniera che aspetta di essere estratta.

Come smaltire i circuiti stampati usati?

1 Legge fisica

Il metodo fisico è l’uso di mezzi meccanici e la differenza nelle proprietà fisiche del PCB per ottenere il riciclaggio.

1.1 rotto

Lo scopo della frantumazione è dissociare il più possibile il metallo nel circuito dei rifiuti dalla materia organica per migliorare l’efficienza di separazione. Lo studio ha rilevato che quando il metallo viene rotto a 0.6 mm, il metallo può raggiungere sostanzialmente il 100% di dissociazione, ma la scelta del metodo di frantumazione e il numero di fasi dipendono dal processo successivo.

1.2 Ordinamento

La separazione si ottiene utilizzando differenze nelle proprietà fisiche come densità del materiale, dimensione delle particelle, conduttività, permeabilità magnetica e caratteristiche della superficie. Attualmente ampiamente utilizzate sono la tecnologia dell’agitatore del vento, la tecnologia di separazione per flottazione, la tecnologia di separazione a ciclone, la tecnologia di separazione float-sink e la tecnologia di separazione a correnti parassite.

2 Metodo di trattamento con tecnologia supercritica

La tecnologia di estrazione del fluido supercritico si riferisce a un metodo di purificazione che utilizza l’influenza della pressione e della temperatura sulla solubilità dei fluidi supercritici per eseguire l’estrazione e la separazione senza modificare la composizione chimica. Rispetto ai metodi di estrazione tradizionali, il processo di estrazione con CO2 supercritica presenta i vantaggi di compatibilità ambientale, separazione conveniente, bassa tossicità, residuo minimo o nullo e può essere utilizzato a temperatura ambiente.

Le principali direzioni di ricerca sull’utilizzo dei fluidi supercritici per il trattamento dei PCB di scarto si concentrano su due aspetti: Primo, perché il fluido supercritico CO2 ha la capacità di estrarre la resina ei componenti ignifughi bromurati nel circuito stampato. Quando il materiale legante in resina nel circuito stampato viene rimosso dal fluido CO2 supercritico, lo strato di lamina di rame e lo strato di fibra di vetro nel circuito stampato possono essere facilmente separati, fornendo così la possibilità di un riciclaggio efficiente dei materiali nel circuito stampato tavola . 2. Utilizzare direttamente il fluido supercritico per estrarre i metalli dai PCB di scarto. Wai et al. hanno riportato l’estrazione di Cd2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+, Pd2+, As3+, Au3+, Ga3+ e Ga3+ da carta da filtro di cellulosa simulata o sabbia utilizzando dietilditiocarbammato di litio fluorurato (LiFDDC) come agente complessante. Secondo i risultati della ricerca Sb3+, l’efficienza di estrazione è superiore al 90%.

La tecnologia di lavorazione supercritica presenta anche grossi difetti quali: l’elevata selettività di estrazione richiede l’aggiunta di trascinatore, dannoso per l’ambiente; una pressione di estrazione relativamente alta richiede attrezzature elevate; l’alta temperatura viene utilizzata nel processo di estrazione e quindi un elevato consumo di energia.

3 Metodo chimico

La tecnologia di trattamento chimico è un processo di estrazione che utilizza la stabilità chimica di vari componenti nel PCB.

3.1 Metodo di trattamento termico

Il metodo di trattamento termico è principalmente un metodo per separare materia organica e metallo mediante l’alta temperatura. Comprende principalmente il metodo di incenerimento, il metodo di cracking sotto vuoto, il metodo a microonde e così via.

3.1.1 Metodo di incenerimento

Il metodo di incenerimento consiste nel frantumare i rifiuti elettronici fino a una certa dimensione delle particelle e inviarli a un inceneritore primario per l’incenerimento, decomporre i componenti organici in esso contenuti e separare il gas dal solido. Il residuo dopo l’incenerimento è il metallo nudo o il suo ossido e la fibra di vetro, che possono essere recuperati con metodi fisici e chimici dopo essere stati frantumati. Il gas contenente componenti organici entra nell’inceneritore secondario per il trattamento della combustione e viene scaricato. Lo svantaggio di questo metodo è che produce molti gas di scarico e sostanze tossiche.

3.1.2 Metodo di fessurazione

La pirolisi è anche chiamata distillazione a secco nell’industria. Si tratta di riscaldare i rifiuti elettronici in un contenitore a condizione di isolare l’aria, controllare la temperatura e la pressione, in modo che la materia organica in esso contenuta venga decomposta e convertita in petrolio e gas, che possono essere recuperati dopo la condensazione e la raccolta. A differenza dell’incenerimento dei rifiuti elettronici, il processo di pirolisi sotto vuoto viene eseguito in condizioni prive di ossigeno, quindi la produzione di diossine e furani può essere soppressa, la quantità di gas di scarico generato è piccola e l’inquinamento ambientale è piccolo.

3.1.3 Tecnologia di elaborazione a microonde

Il metodo di riciclaggio a microonde consiste nel prima frantumare i rifiuti elettronici, quindi utilizzare il riscaldamento a microonde per decomporre la materia organica. Il riscaldamento a circa 1400 fonde la fibra di vetro e il metallo per formare una sostanza vetrificata. Dopo che questa sostanza è stata raffreddata, l’oro, l’argento e altri metalli vengono separati sotto forma di perline e la restante sostanza di vetro può essere riciclata per essere utilizzata come materiale da costruzione. Questo metodo è significativamente diverso dai metodi di riscaldamento tradizionali e presenta vantaggi significativi come alta efficienza, rapidità, elevato recupero e utilizzo delle risorse e basso consumo energetico.

3.2 Idrometallurgia

La tecnologia idrometallurgica utilizza principalmente le caratteristiche dei metalli che possono essere disciolti in soluzioni acide come acido nitrico, acido solforico e acqua regia per rimuovere i metalli dai rifiuti elettronici e recuperarli dalla fase liquida. Attualmente è il metodo più utilizzato per il trattamento dei rifiuti elettronici. Rispetto alla pirometallurgia, l’idrometallurgia presenta i vantaggi di minori emissioni di gas di scarico, facile smaltimento dei residui dopo l’estrazione del metallo, significativi vantaggi economici e semplice flusso di processo.

4 Biotecnologia

La biotecnologia utilizza l’adsorbimento di microrganismi sulla superficie dei minerali e l’ossidazione dei microrganismi per risolvere il problema del recupero dei metalli. L’adsorbimento microbico può essere suddiviso in due tipi: l’uso di metaboliti microbici per immobilizzare gli ioni metallici e l’uso di microbi per immobilizzare direttamente gli ioni metallici. Il primo consiste nell’utilizzare l’acido solfidrico prodotto dai batteri per fissare, quando la superficie dei batteri assorbe ioni per raggiungere la saturazione, può formare fiocchi e depositarsi; quest’ultimo sfrutta la proprietà ossidante degli ioni ferrici per ossidare altri metalli in leghe di metalli preziosi come l’oro Diventa solubile ed entra nella soluzione, esponendo il metallo prezioso per facilitarne il recupero. L’estrazione di metalli preziosi come l’oro mediante biotecnologia presenta i vantaggi di un processo semplice, a basso costo e di un funzionamento conveniente, ma il tempo di lisciviazione è più lungo e il tasso di lisciviazione è basso, quindi al momento non è stato effettivamente utilizzato.

Osservazioni conclusive

I rifiuti elettronici sono una risorsa preziosa ed è di grande importanza rafforzare la ricerca e l’applicazione della tecnologia di riciclaggio dei metalli per i rifiuti elettronici, sia da un punto di vista economico che ambientale. A causa delle complesse e diverse caratteristiche dei rifiuti elettronici, è difficile recuperare i metalli in esso contenuti con qualsiasi tecnologia da sola. La futura tendenza allo sviluppo della tecnologia di elaborazione dei rifiuti elettronici dovrebbe essere: industrializzazione delle forme di elaborazione, massimo riciclaggio delle risorse e tecnologia di elaborazione scientifica. In sintesi, lo studio del riciclaggio dei PCB di scarto può non solo proteggere l’ambiente, prevenire l’inquinamento, ma anche facilitare il riciclaggio delle risorse, risparmiare molta energia e promuovere lo sviluppo sostenibile dell’economia e della società.