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Leiterplatte Blog - Neue Entwicklung der Recycling-Technologie für Altplatinen

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Neue Entwicklung der Recycling-Technologie für Altplatinen

2022-06-02
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Author:pcb

1 Übersicht

1.1 Die Notwendigkeit der Wiederverwendung von Abfällen Leiterplatte

Angesichts der WWW-Richtlinie der EU und der Umsetzung (oder kurz vor der vollständigen Umsetzung) ähnlicher Vorschriften in verschiedenen Regionen und Ländern auf der ganzen Welt ist das Recycling und die Wiederverwendung elektronischer Altprodukte zu einer sehr wichtigen Aufgabe geworden. In dieser Arbeit ist das Recycling und die Wiederverwendung der Leiterplatte in elektronischen Altprodukten eines der wichtigsten Diemen. Dieser Beitrag fasst vor allem den technologischen Fortschritt in diesem Bereich in Japan in den letzten Jahren zusammen. In den letzten Jahren haben die zuständigen japanischen Behörden die Menge an Leiterplatten in Abfallprodukten wichtiger Haushaltsgeräte und die Menge der Entsorgung in Japan untersucht. Die Rate (nach Masse) liegt unter 10%. Elektronische Produkte mit einer hohen PCB-Inhaltsrate sind Computerprodukte. Die Belegungsrate der Leiterplatte im Computer beträgt 20-30% (Massenverhältnis). Nach den Statistiken des Computer 3R Promotion Business Committee der Japan Electronics Technology Industry Association, gibt es derzeit etwa 65.000 Unternehmenscomputer in Japan jedes Jahr, die recycelt und für die Wiederverwendung gelöst werden müssen. Laut der Umfrage und Spekulationen der Japan Elektromagnetische Informationstechnologie Industrie Association betrug die Menge des häuslichen Computerabfalls in Japan etwa 10.000 Tonnen in 2003, 50.000 Tonnen in 2013 und 80.000 Tonnen in 2015.

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1.2 Die Grundsätze, die beim Recycling von PCB-Altplatten erfasst werden müssen

Die verschiedenen Komponenten der Leiterplatte, am Beispiel des Computer-Modierboards, besteht aus drei Hauptmaterialien: Metallmaterialien (etwa 50,8% der Gesamtmasse der Leiterplatte): Glasfasergewebe (etwa 16,3%) und organisches Harz (etwa 32,8%). Die Trennung dieser drei Komponenten der Leiterplatte ist eine schwierigere Aufgabe. Aus diesem Grund wurden in der Vergangenheit häufig Deponiemethoden zur Entsorgung dieser Abfälle eingesetzt. Diese Aufbereitungsmethode erfüllt jedoch nicht die Anforderungen der EU-Richtlinie "WEEE" (die WEEE-Richtlinie schlägt vor, dass die Regenerationsrate von IT- und Kleinhaushaltsgeräten mehr als 75% erreichen sollte; die Recyclingrate sollte mehr als 65%). Daher müssen Anstrengungen zur Wiederverwertung und Wiederverwendung unternommen werden. Für die Wiederverwendung von PCB-Altplatinen sollten Unternehmen im Allgemeinen die Vorteile von drei Aspekten bei der Einführung von Technologie berücksichtigen: (1) Erzielen von Umweltvorteilen. Um die Vorteile des sexuellen oder regionalen Umweltschutzes zu erreichen, werden Luft, Wasserqualität, Boden und menschliche Gesundheit nicht mehr beeinträchtigt. (2) Wiederverwendung der Leistungen. Um die Wiederverwendung und Wiedervermarktung von PCB-Altplatinen zu erreichen und die Menge an Abfällen, die nicht wiederverwendet werden können, so weit wie möglich zu reduzieren. (3) Wirtschaftlichkeit. Die Verarbeitungskosten für die Wiederverwendung von PCB-Altplatinen sollten unten liegen. Die Erzielung dieses kostengünstigen Nutzens hängt eng mit der Prozesstechnik zusammen, die bei der Verarbeitung eingesetzt wird.


1.3 Hauptaspekte der Verwertung von AbfällenLeiterplatte

Die Rückgewinnung und Wiederverwendung von PCB-Altplatinen in der Welt wurde früh durchgeführt, und es ist die Rückgewinnung der Metallteile, die sie enthält. Diese Arbeiten werden hauptsächlich von einigen Metallhütten durchgeführt. Metalle wie Kupfer, Gold und Nickel werden in Schaltungen, Klemmen usw. von PCB-Altplatinen verwendet. Verschiedene Metalle wie Blei und Zinn wurden verwendet, um Bauteile auf der Leiterplatte zu verbinden. Die auf der Leiterplatte montierten elektronischen Komponenten enthalten auch Edelmetalle wie Gold, Silber und Palladium. Nach der Forschung und Statistik relevanter Institutionen enthalten die Mainboards, die in Desktop-Computern verwendet werden, hauptsächlich verschiedene Metallmaterialkomponenten, und ihre Anteile sind Kupfer 66.9%, Zinn 10.7%, Eisen 10.3%, Blei 7.61%, Gold 0.11%, Palladium 0.02%, andere Metallkomponenten 4.41%. Im Roherz, das Gold und Palladium enthält, ist ihr Gehalt nur weniger als 10ppm, während der Gehalt an Gold und Palladium in der Abfallplatine 2-20-mal so hoch ist wie im Roherz. Daher haben die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Gold und Palladium Metallen große Entwicklungsperspektiven. Eine flammhemmende Komponente ist auch im Harz für Leiterplatten enthalten. Die Flammschutzmittel sind hauptsächlich bromhaltige Verbindungen, Antimonoxid, Phosphorverbindungen usw. Diese Verunreinigungen müssen vor der Kupferveredelung und dem Recycling von PCB-Abfällen getrennt werden, was auch der Schlüssel zur Gewährleistung der Sicherheit im Metallrecyclingprozess ist. In den letzten Jahren hat sich die weltweite Forschung zur Wiederverwendung von PCB-Altplatinen hauptsächlich auf drei Aspekte konzentriert. Das heißt, Metallrecyclingtechnologie, die Zersetzungstechnologie der gesamten Leiterplatte und die Technologie zum Entfernen von Halogenkomponenten von Abfall-Leiterplatten.


2. Metall in der Abfall-Leiterplatte

Gegenwärtig nimmt die Metallrückgewinnung von Abfall-Leiterplatten hauptsächlich die Metallschmelzmethode an (diese Methode wird als trockene Methode bezeichnet). Darüber hinaus sind auch andere Rückgewinnungsmethoden wie das Verfahren zum Lösen von Metall durch chemische Methode (diese Methode wird als Nassmethode abgekürzt) und biologische Methode erschienen.


2.1 Trockene Rückgewinnung von Metallen aus Abfall PCB-Platine

Das Metallschmelzverfahren wird verwendet, um Metalle in PCB-Altabfällen zurückzugewinnen, und eine Vorbehandlung ist vor dem Schmelzen und der Verarbeitung erforderlich. Die Vorbehandlung erfolgt mittels Trockendestillation oder Pulverisierung zur Trennung von Metallen und elektronischen Komponenten, die auf Leiterplatten montiert sind. Dieses Demontage-, Trenn- und Siebprojekt ist relativ einfach durchzuführen. Die Trennung und das Sieben von Leiterplattenkomponenten kann durch den Unterschied in Partikelgröße und relativer Dichte getrennt werden. Es kann auch abgeschirmt und durch statische Elektrizität, magnetische Kraft, Windkraft usw. getrennt werden, aber der Hauptzweck ist immer, die Rückgewinnungsrate von Metallen zu verbessern. Es ist zu beachten, dass eine bestimmte Menge an Gas durch die Methode der Trockendestillation erzeugt wird. Es werden bromierte Flammschutzmittel in diesen Gasen enthalten sein, so dass sie vollständig im Sekundärverbrennungsofen verbrannt werden müssen. Um eine mögliche Bromidbildung bei hoher Verbrennung zu verhindern, sollte das Gas nach der Verbrennung schnell mit kaltem Wasser abgekühlt werden. Bei den Kläranlagen zur Einleitung und Verwertung von Abwässern sollte besonderes Augenmerk auf die Einhaltung der Standardanforderungen an schadstofffreie Flüssigkeiten gelegt werden. Durch Sieb- und Trennmittel wird der Metallgehalt des zurückgewonnenen Materials erhöht und dann in den Raffinationsprozess von Kupfer gegeben. Unter Verwendung des Kupferschmelzverfahrens besteht der Extraktionsprozess von Kupferkomponenten in PCB-Abfällen darin, zuerst die PCB-Abfälle in einen Selbstschmelzofen zu legen, dann durch einen Konverter und einen Raffinationsofen zu schmelzen und das Kupfer durch Elektrolyse zu extrahieren. Die während des Schmelzens gewonnene Schlacke enthält eine große Menge an SiO 2-Komponenten in den Glasfasern und wird zurückgewonnen, um als Rohstoff für Klebstoffe (Füllstoffe), Materialien für Pflaster und andere Recyclingprodukte verwendet zu werden. Für das Recycling und die Wiederverwendung von Metallen in entsorgten Mobiltelefonen ist die Trockenmethode eine sehr beliebte Behandlungsmethode. Es besteht darin, zuerst die Batterie im Mobiltelefon zu entfernen und dann den gesamten Körper zu recyceln. Derzeit liegt bei der Forschung und Entwicklung des Recyclings und der Wiederverwendung von Altplatinen in Japan der Fokus auf dem Vorverarbeitungsprojekt des Recyclings. Erforschen Sie, wie Sie andere Komponenten als Metalle mit wirksamen Mitteln entfernen können, um die Effizienz der Metallrückgewinnung zu verbessern.


2.2 Nasses Recycling von Metallen aus Abfall PCB-Platine

Die Nassmethode wird verwendet, um den Fischadler in der Abfall-Leiterplatte zu zerschlagen. Vereinigte Staaten: 271331) schlug vor, eine saure Lösung zu verwenden, um das Metall auf der Leiterplatte zu ionisieren und aufzulösen, und dann Alkali hinzuzufügen, um Silber usw. ausfällen zu lassen, um den Zweck der Wiederherstellung zu erreichen. Im Forschungsinhalt dieses Aspekts wird auch das Verfahren vorgeschlagen, das gebrochene Material der Abfallplatine in die Mischlösung von Mineralsäure und Wasserstoffperoxid einzutauchen und das zu erhaltende Metallmaterial aufzulösen.


3. Trennung von Komponenten in der Abfall-Leiterplatte

In den letzten Jahren hat neben dem Recycling von Metallen in PCB-Altplatinen auch die Forschung zur Wiederverwendung anderer Komponenten von PCB-Platinen erhebliche Fortschritte gemacht, die bei der Trennung und Reinigung der zurückgewonnenen Komponenten hervorgehoben werden. Bei der Herstellung von Substratmaterialien für Leiterplatten sind die häufig verwendeten Harzklebstoffe Duroplastharze wie Epoxidharz und Phenolharz, um eine hohe Zuverlässigkeit und eine hohe Zwischenschichthaftung von Leiterplatten zu erreichen. Diese duroplastischen Harze werden nach dem Aushärten und Formen unlösliche und infundierbare Polymere, was es schwierig macht, sie zu trennen, zu entfernen und wiederzuverwenden. Für die Trennung von Duroplastharzen, die in die Leiterplatte integriert wurden, besteht der aktuelle Mainstream-Trennprozess in Japan darin, zuerst das Duroplastharz von der Leiterplatte zu trennen und dann die verbleibenden Metall- und Glasfaserkomponenten zu trennen. Es erwärmt und verbrennt die Leiterplatte und recycelt dann die Rückstände, die nach der Verbrennung entstehen. Diese Prüfung wird in einem drehenden LPG-Verbrennungsofen durchgeführt. Das innere Hohlraumvolumen des Verbrennungsofens beträgt 1.3m ï 0.5m ï 0.5m. Legen Sie die zu recycelnde PCB-Altprobe in den Ofen (kann in 5kg gelegt werden) und erhitzen Sie sie auf 1173-1223°F (dh 634-662°C). In dieser Studie wurde auch ein Vergleichstest zum Zusammenhang zwischen verschiedenen Größen recycelter Leiterplatten und der Wiederverwertungsrate durchgeführt. Das erhaltene Testergebnis ist, dass die Leiterplattenprobe mit einer großen Größe eine höhere Metallrückgewinnungsrate aufweist als die recycelte Leiterplattenprobe mit einer kleinen Größe und Größe (siehe Abbildung 4). Dies liegt an der geringen Größe der Leiterplattenprobe, mehr erzeugtes Gas wird während des Verbrennungsprozesses gestreut. Beim Recycling und der Verarbeitung von mikrogroßen Leiterplattenproben sind der Energieverbrauch und die Recyclingkosten jedoch relativ niedrig.


4. Entfernung von Halogenkomponenten in der Abfall-Leiterplatte

Im Allgemeinen werden Elektroprodukte, Haushaltsgeräte usw. dem Harz der Leiterplatte aus Sicherheitsgründen Flammschutzmittel wie Halogen- und Antimonverbindungen zugesetzt. Derzeit gilt es als schädlich für die Umwelt und den menschlichen Körper. Daher ist in der Forschung zum Recycling von Abfall-Leiterplatten die Entfernung von Halogenkomponenten in Abfall-Leiterplatten zu einer wichtigen Forschungs- und Entwicklungsarbeit geworden. Die Testergebnisse relevanter ausländischer Forschungsabteilungen zeigen, dass in der Leiterplatte für Desktop-Computer, die in den 1990er Jahren hergestellt wurde, der Bromgehalt etwa 9% (das Gewichtsverhältnis der Leiterplatte 100% ausmacht. Die Leiterplatte von TV, Büroelektronikprodukten (OE) usw. (im Allgemeinen wird kupferplattiertes Laminat auf Phenolpapier-Basis als Basismaterial verwendet), sein Bromgehalt macht 4.4%-5.3% aus und der Antimongehalt macht 0.4%-0.9% aus. Die Entfernung von Halogenkomponenten in PCB-Abfällen besteht hauptsächlich darin, die Bromstoffe, die in der Leiterplatte als Flammschutzmittel vorhanden sind, zu entfernen. Seit den 1960er Jahren nimmt die weltweite Forschung zur Halogenentfernungstechnologie zu. Die gegenwärtige Arbeit der Entfernung von Halogen besteht hauptsächlich darin, das "harmlose" Recycling und Wiederverwendung von Altplatinen zu erreichen. Die Entfernung von Halogenen in der Leiterplatte besteht darin, die an den Benzolring gebundenen Halogenatome vom Benzolring zu trennen. Dieoretisch erfordert die Trennung zwischen dem Chloratom und dem Benzolring 916KJ/mol Energie, während es 879 KJ/mol Energie benötigt, um das Bromatom vom Benzolring zu trennen. In der Methode der Entfernung Behandlung, Lösungsmethode, trockene Festphasenreaktionsmethode, etc.

(1) Hydrierungsverfahren

Unter den verschiedenen Enthalogenierungserfindungen, die kürzlich erschienen sind, ist der Prozessweg der Hydrierung der zahlreichste. Diese Methode zum Entfernen von Halogenen in Leiterplatten durch Hydrierungsreaktion erfolgt hauptsächlich in Gegenwart von Metallkatalysatoren, die zu behandelnde Leiterplatte wird mit Wasserstoff kontaktiert, um eine Reaktion zwischen Halogenatomen und Wasserstoffatomen zu erzeugen. Die verwendeten Metallkatalysatoren sind im Allgemeinen Edelmetalle wie Palladium, das durch Aktivkohle unterstützt wird, und einige Forschungsergebnisse haben Hydrierungskatalysatoren wie lithiumbasiertes Aluminiumhydrid verwendet. Das Wasserstoffverabreichungsmittel ist meist Ameisensäure oder Formiat.

(2) Thermische Zersetzungsmethode

Thermische Zersetzung des Harzes, das halogenhaltig flammhemmend in Abfallplatine enthält, so dass das halogenhaltige Harz in flüssiger Phase zersetzt werden kann oder zu ölig führen kann (Rohölrecycling), und dann wird die freie Halogenverbindung mit der zugesetzten Alkalität kombiniert. Die Verbindung reagiert, um die halogenhaltigen Spezies zu extrahieren. Bei einigen dieser Arten der Entfernung von Halogenen (wie JP 10-24274, JP 2001-172426, JP 9-262565, JP 9-249581, etc.) sind die Arten von grundlegenden Katalysatoren und Reaktionstemperaturen, die miteinander in Kontakt stehen, wie folgt: der Unterschied. Halogenhaltige Harze in Altplatinen sind meist bromhaltige Epoxidharze. Nachdem das Brom durch thermische Zersetzung getrennt wurde, reagiert der zugefügte Grundkatalysator (Kaliumsalz) ebenfalls mit dem abgetrennten Brom zu Kaliumbromid, das leicht zurückgewonnen werden kann. Diese thermische Zersetzungsmethode ist strenger als die Hydrierungsmethode in Bezug auf die Rückgewinnung von Halogenen. Sein freies Halogen wird vollständig recycelt.

(3) Festphasenreaktionsverfahren

Die Metallverbindung wird zum trockenen Mischen mit dem Harz in der Abfallplatine verwendet, und eine Festphasenreaktion tritt auf, so dass das im Harz der Abfallplatine vorhandene Halogen getrennt und in Form eines Halogensalzes extrahiert wird. Diese Festphasenreaktionsmethode zum Entfernen von Halogenkomponenten in PCB-Abfall verwendet hauptsächlich Kalziumoxid, Eisenoxid, Siliziumdioxid und Aluminiumoxid als die verwendeten Metallverbindungen.

(4) Biochemische Methode

Auch die Verwendung von Mikroorganismen zur Entfernung von Halogenen aus PCB-Abfällen wurde in den letzten Jahren vorgeschlagen. Die Verwendung dieser Methode zum Entfernen und Verarbeiten der Halogenkonzentration auf ppm-Niveau dauert jedoch eine lange Zeit (mehrere Tage oder sogar Monate), so dass es nicht für die Entfernung von Halogenen in großen Mengen von PCB-Abfall geeignet ist.

(5) Elektrolyse

Relevante Forschungsergebnisse legen die Methode eines elektrolytischen Verfahrens zur Entfernung von Halogen in der Leiterplatte. Und es wird davon ausgegangen, dass dies eine Art Verfahrensmethode ist, die die Möglichkeit hat, in Zukunft weit verbreitet zu werden. It dissolves halogen compounds in the resin von Abfällen Leiterplatte in organischen Lösungsmitteln und trennt sie durch eine elektrolytische Reaktion.