Wraz z przyspieszeniem aktualizacji produktów elektronicznych liczba odrzuconych Płytka drukowana (PCB), główny składnik odpadów elektronicznych, również rośnie. Zanieczyszczenie środowiska powodowane przez odpady PCB przykuło również uwagę różnych krajów. W odpadowych PCB w środowisku naturalnym zawarte są metale ciężkie, takie jak ołów, rtęć i sześciowartościowy chrom, a także toksyczne chemikalia, takie jak polibromowane bifenyle (PBB) i polibromowane etery difenylowe (PBDE), które są stosowane jako składniki uniepalniające . Wody gruntowe i gleba powodują ogromne zanieczyszczenia, które bardzo szkodzą życiu ludzkiemu oraz zdrowiu fizycznemu i psychicznemu. Na odpadowej PCB znajduje się blisko 20 rodzajów metali nieżelaznych i metali rzadkich, które mają wysoką wartość recyklingową i ekonomiczną, a to prawdziwa kopalnia czekająca na wydobycie.

Jak pozbyć się zużytych płytek drukowanych?

1 Prawo fizyczne

Metoda fizyczna polega na wykorzystaniu środków mechanicznych i różnicy we właściwościach fizycznych PCB w celu uzyskania recyklingu.

1.1 Zepsuty

Celem kruszenia jest maksymalne oddzielenie metalu w płytce obwodu odpadowego od materii organicznej, aby poprawić skuteczność separacji. Badanie wykazało, że gdy metal jest łamany na 0.6 mm, metal może w zasadzie osiągnąć 100% dysocjacji, ale wybór metody kruszenia i liczba etapów zależy od dalszego procesu.

1.2 Sortowanie

Separację uzyskuje się poprzez wykorzystanie różnic we właściwościach fizycznych, takich jak gęstość materiału, wielkość cząstek, przewodność, przepuszczalność magnetyczna i charakterystyka powierzchni. Obecnie szeroko stosowana jest technologia wytrząsarek wiatrowych, technologia separacji flotacyjnej, technologia separacji cyklonowej, separacja pływakowa i technologia wirowania prądów wirowych.

2 Metoda obróbki w technologii nadkrytycznej

Technologia ekstrakcji płynem w stanie nadkrytycznym odnosi się do metody oczyszczania, która wykorzystuje wpływ ciśnienia i temperatury na rozpuszczalność płynów w stanie nadkrytycznym w celu przeprowadzenia ekstrakcji i separacji bez zmiany składu chemicznego. W porównaniu z tradycyjnymi metodami ekstrakcji, proces ekstrakcji CO2 w stanie nadkrytycznym ma zalety, takie jak przyjazność dla środowiska, wygodna separacja, niska toksyczność, niewielka ilość pozostałości lub brak pozostałości i może być obsługiwany w temperaturze pokojowej.

Główne kierunki badań nad wykorzystaniem płynów nadkrytycznych do przetwarzania odpadów PCB koncentrują się w dwóch aspektach: Po pierwsze, ponieważ płyn CO2 w stanie nadkrytycznym ma zdolność ekstrakcji żywicy i bromowanych składników zmniejszających palność w płytce drukowanej. Gdy materiał wiążący żywicę z płytki drukowanej zostanie usunięty przez płyn CO2 w stanie nadkrytycznym, warstwę folii miedzianej i warstwę włókna szklanego na płytce drukowanej można łatwo oddzielić, zapewniając w ten sposób możliwość wydajnego recyklingu materiałów w obwodzie drukowanym deska . 2. Bezpośrednio używaj płynu nadkrytycznego do ekstrakcji metali z odpadów PCB. Wai i in. donosili o ekstrakcji Cd2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+, Pd2+, As3+, Au3+, Ga3+ i Ga3+ z symulowanej celulozowej bibuły filtracyjnej lub piasku przy użyciu fluorowanego dietyloditiokarbaminianu litu (LiFDDC) jako środka kompleksującego. Zgodnie z wynikami badań Sb3+ wydajność ekstrakcji wynosi powyżej 90%.

Technologia przetwarzania w stanie nadkrytycznym ma również duże wady takie jak: wysoka selektywność ekstrakcji wymaga dodatku entrainera, który jest szkodliwy dla środowiska; stosunkowo wysokie ciśnienie ekstrakcji wymaga wysokiego sprzętu; w procesie ekstrakcji stosowana jest wysoka temperatura, a co za tym idzie wysokie zużycie energii.

3 Metoda chemiczna

Technologia obróbki chemicznej to proces ekstrakcji wykorzystujący stabilność chemiczną różnych składników PCB.

3.1 Metoda obróbki cieplnej

Metoda obróbki cieplnej to przede wszystkim metoda separacji materii organicznej i metalu za pomocą wysokiej temperatury. Obejmuje głównie metodę spalania, metodę krakingu próżniowego, metodę mikrofalową i tak dalej.

3.1.1 Metoda spalania

Metoda spalania polega na rozdrobnieniu odpadów elektronicznych do określonej wielkości cząstek i przesłaniu ich do spalarni pierwotnej w celu spalenia, rozłożeniu zawartych w nich składników organicznych i oddzieleniu gazu od ciała stałego. Pozostałością po spaleniu jest goły metal lub jego tlenek i włókno szklane, które po rozdrobnieniu można odzyskać metodami fizycznymi i chemicznymi. Gaz zawierający składniki organiczne trafia do spalarni wtórnej w celu oczyszczenia ze spalania i jest odprowadzany. Wadą tej metody jest to, że wytwarza dużo gazów odlotowych i substancji toksycznych.

3.1.2 Metoda pękania

Piroliza jest również nazywana suchą destylacją w przemyśle. Polega na podgrzaniu odpadów elektronicznych w kontenerze pod warunkiem odizolowania powietrza, kontrolowaniu temperatury i ciśnienia, tak aby zawarta w nich materia organiczna uległa rozkładowi i przekształciła się w ropę i gaz, które po skropleniu i zebraniu można odzyskać. W przeciwieństwie do spalania odpadów elektronicznych, proces pirolizy próżniowej odbywa się w warunkach beztlenowych, dzięki czemu można ograniczyć produkcję dioksyn i furanów, ilość generowanych gazów odlotowych jest niewielka, a zanieczyszczenie środowiska niewielkie.

3.1.3 Technologia przetwarzania mikrofalowego

Metoda recyklingu mikrofalami polega najpierw na rozdrobnieniu odpadów elektronicznych, a następnie użyciu ogrzewania mikrofalowego do rozkładu materii organicznej. Podgrzanie do około 1400 ℃ topi włókno szklane i metal, tworząc zeszkloną substancję. Po schłodzeniu tej substancji, złoto, srebro i inne metale są oddzielane w postaci kulek, a pozostałą substancję szklaną można zawrócić do wykorzystania jako materiały budowlane. Metoda ta znacznie różni się od tradycyjnych metod ogrzewania i ma istotne zalety, takie jak wysoka wydajność, szybkość, wysoki odzysk i wykorzystanie zasobów oraz niskie zużycie energii.

3.2 Hydrometalurgia

Technologia hydrometalurgiczna wykorzystuje głównie właściwości metali, które mogą być rozpuszczane w roztworach kwaśnych, takich jak kwas azotowy, kwas siarkowy i woda królewska, do usuwania metali z odpadów elektronicznych i odzyskiwania ich z fazy ciekłej. Jest to obecnie najszerzej stosowana metoda przetwarzania odpadów elektronicznych. W porównaniu z pirometalurgią, hydrometalurgia ma zalety w postaci mniejszej emisji spalin, łatwego usuwania pozostałości po ekstrakcji metalu, znacznych korzyści ekonomicznych i prostego przebiegu procesu.

4 Biotechnologia

Biotechnologia wykorzystuje adsorpcję mikroorganizmów na powierzchni minerałów i utlenianie mikroorganizmów do rozwiązania problemu odzyskiwania metali. Adsorpcję drobnoustrojów można podzielić na dwa typy: wykorzystanie metabolitów drobnoustrojów do immobilizacji jonów metali oraz wykorzystanie drobnoustrojów do bezpośredniej immobilizacji jonów metali. Pierwszy z nich polega na wykorzystaniu siarkowodoru wytwarzanego przez bakterie do utrwalania, gdy powierzchnia bakterii adsorbuje jony do osiągnięcia nasycenia, może tworzyć kłaczki i osadzać się; ten ostatni wykorzystuje właściwości utleniające jonów żelazowych do utleniania innych metali w stopach metali szlachetnych, takich jak złoto. Staje się rozpuszczalny i wchodzi do roztworu, odsłaniając metal szlachetny, aby ułatwić odzyskiwanie. Ekstrakcja metali szlachetnych, takich jak złoto, za pomocą biotechnologii ma zalety prostego procesu, niskiego kosztu i wygodnej obsługi, ale czas ługowania jest dłuższy, a szybkość ługowania jest niska, więc obecnie nie została ona faktycznie oddana do użytku.

Uwagi końcowe

Odpady elektroniczne są cennym zasobem i ma ogromne znaczenie dla wzmocnienia badań i zastosowania technologii recyklingu odpadów elektronicznych, zarówno z ekonomicznego, jak i środowiskowego punktu widzenia. Ze względu na złożoną i różnorodną charakterystykę e-odpadów trudno jest odzyskać zawarte w nich metale za pomocą dowolnej technologii. Przyszłym kierunkiem rozwoju technologii przetwarzania e-odpadów powinny być: uprzemysłowienie form przetwarzania, maksymalny recykling zasobów oraz naukowa technologia przetwarzania. Podsumowując, badanie recyklingu odpadów PCB może nie tylko chronić środowisko, zapobiegać zanieczyszczeniom, ale także ułatwiać recykling zasobów, oszczędzać dużo energii oraz promować zrównoważony rozwój gospodarki i społeczeństwa.