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Blog de PCB - Nuevos avances en la tecnología de reutilización de placas de PCB usadas

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Nuevos avances en la tecnología de reutilización de placas de PCB usadas

2022-06-02
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Author:pcb

1 Resumen

1.1 Necesidad de reutilizar los paneles de PCB desechados

En la actualidad, el reciclaje y la reutilización de productos electrónicos usados se han convertido en una tarea muy importante en torno a la implementación de la Directiva www de la UE y regulaciones similares en todo el mundo y países (o están a punto de comenzar a implementarse completamente). En este trabajo, el reciclaje y reutilización de placas de PCB en productos electrónicos usados es uno de los problemas más importantes. Este artículo resume principalmente los avances tecnológicos de Japón en este sentido en los últimos años. En los últimos años, las autoridades japonesas han investigado el contenido y la cantidad de placas de PCB en los principales productos de desecho de electrodomésticos japoneses. La tasa (por calidad) es inferior al 10%. Los productos electrónicos con alto contenido de PCB son productos informáticos. La ocupación de las placas de PCB en la computadora es del 20 - 30% (relación de calidad). Según las estadísticas del Comité de promoción de la informática 3R de la Asociación de la industria de tecnología electrónica de japón, actualmente hay alrededor de 65000 computadoras corporativas en Japón cada año, que necesitan ser recicladas y resueltas para resolver el problema de la reutilización. Según la encuesta y especulación de la Asociación de la industria de tecnología de la información electromagnética de japón, la cantidad de residuos informáticos en Japón en 2003 fue de aproximadamente 10000 toneladas, en 2013 fue de aproximadamente 50000 toneladas y en 2015 fue de aproximadamente 80000 toneladas.

Tablero de PCB

1.2 principios que deben comprenderse en el reciclaje de placas de PCB usadas

Los diversos componentes de la placa de circuito impreso, en el caso de la placa base informática, se componen de tres materiales principales: material metálico (alrededor del 50,8% de la masa total de la placa de circuito), tela de fibra de vidrio (alrededor del 16,3%) y resina orgánica (alrededor del 32,8%. la separación de estos tres componentes de la placa de circuito impreso es Una tarea más difícil. Por lo tanto, en el pasado, el método de vertedero se utilizaba habitualmente para tratar estos residuos. Sin embargo, este tratamiento no cumple con los requisitos de la Directiva "weee" de la UE (la Directiva WEEE plantea que la tasa de regeneración de ti y los pequeños productos electrónicos domésticos debe alcanzar más del 75%; la tasa de recuperación debe alcanzar más del 65%). Por lo tanto, se deben hacer esfuerzos para reciclar y reutilizar. Para la reutilización de placas de PCB desechadas, las empresas generalmente deben considerar tres beneficios al adoptar la tecnología: (1) obtener beneficios ambientales. Para lograr los beneficios de la protección del medio ambiente sexual o regional, es decir, el aire, la calidad del agua, el suelo y la salud humana ya no se ven afectados. (2) beneficios de la reutilización. Lograr la reutilización y reutilización de placas de PCB desechadas y reducir al límite la cantidad de residuos no reutilizables en la medida de lo posible. (3) rentabilidad. El costo de tratamiento de la reutilización de placas de PCB desechadas debe ser inferior. La obtención de esta baja rentabilidad está estrechamente relacionada con la tecnología de procesamiento utilizada en el procesamiento.


1.3 aspectos principales del reciclaje de placas de PCB usadas

El reciclaje y la reutilización de las placas de PCB desechadas en el mundo han comenzado hace mucho tiempo, lo que es el reciclaje de las piezas metálicas que contienen. Este trabajo lo llevan a cabo principalmente algunas fundiciones de metales. Metales como cobre, oro y níquel se utilizan en circuitos, terminales, etc. de placas de PCB desechadas. Para conectar los componentes en el PCB se han utilizado varios metales como el plomo y el Estaño. Los componentes electrónicos instalados en el PCB también contienen metales preciosos, como oro, plata y paladio. Según la investigación y las estadísticas de las instituciones pertinentes, la placa base utilizada en el escritorio contiene principalmente una variedad de componentes de materiales metálicos, con proporciones de cobre 66,9%, estaño 10,7%, hierro 10,3%, plomo 7,61%, oro 0,11%, paladio 0,02% y otros componentes metálicos 4,41%. en minerales crudos que contienen oro y paladio, su contenido es solo inferior a 10 ppm, Por su parte, el contenido de oro y paladio en las placas de PCB de desecho es 2 - 20 veces mayor que en las minas originales. por lo tanto, la recuperación y reutilización de metales de oro y paladio tiene grandes perspectivas de desarrollo. La resina para placas de PCB también contiene ingredientes ignífugos. Los retardantes de llama son principalmente compuestos que contienen bromo, óxido de antimonio, compuestos de fósforo, etc. estas impurezas deben separarse antes del refinamiento y reciclaje del cobre de las placas de PCB de desecho, que también es clave para garantizar la seguridad del proceso de reciclaje de metales. En los últimos años, la investigación mundial sobre la reutilización de placas de PCB usadas se ha centrado principalmente en tres aspectos. Es decir, la tecnología de reciclaje de metales, la tecnología de descomposición de toda la placa de circuito impreso y la tecnología de eliminación de halógenos de la placa de circuito impreso desechada.


2. metales en placas de PCB de desecho

En la actualidad, la recuperación de metales de las placas de PCB desechadas se realiza principalmente mediante fundición de metales (este método se llama método seco). Además, han surgido otros métodos de reciclaje, como el método de disolución química de metales (conocido como método húmedo) y el método biológico.


2.1 recuperación seca de metales de placas de PCB desechadas

Los metales de las placas de PCB de desecho se recuperan mediante fundición de metales y deben ser pretratados antes de la fundición. Su pretratamiento utiliza destilación seca o trituración para separar los componentes metálicos y electrónicos instalados en la placa de pcb. Este tipo de proyecto de desmontaje, separación y selección es relativamente fácil de implementar. La separación y el cribado de los componentes de placas de PCB desechadas se pueden separar por diferencias en el tamaño de las partículas y la densidad relativa. También se puede tamizar y separar a través de la electricidad estática, la fuerza magnética, el viento, etc. pero el objetivo principal siempre es mejorar la recuperación de los metales. Hay que tener en cuenta que el método de destilación seca produce una cierta cantidad de gas. Estos gases contienen retardantes de llama bromados, por lo que es necesario quemarlos completamente en el incinerador secundario. Para evitar la posible generación de bromuro en una alta combustión, el gas quemado debe enfriarse rápidamente con agua fría. En cuanto a las instalaciones de tratamiento para la descarga y reciclaje de aguas residuales, se debe prestar especial atención al cumplimiento de los requisitos estándar para líquidos no contaminantes. A través de la selección y separación, se mejora el contenido metálico del material recuperado y luego se introduce en el proceso de refinación del cobre. Utilizando el método de fundición de cobre, el proceso de extracción de la composición de cobre de la placa de PCB de desecho es poner la placa de PCB de desecho en el autohorno primero, luego fundirla a través del convertidor y el horno de refinación, y extraer cobre por electrolisis. La escoria obtenida durante el proceso de fundición contiene una gran cantidad de componentes sio2 presentes en la fibra de vidrio y se recicla como materia prima para adhesivos (rellenos), materiales de pavimentación y otros productos reciclados. Para el reciclaje y reutilización de metales en teléfonos móviles desechados, un método de tratamiento muy popular es el método seco. Primero retira la batería del teléfono y luego recupera todo el fuselaje. En la actualidad, Japón se centra en los proyectos de pretratamiento de reciclaje en la investigación y el desarrollo del reciclaje de placas de PCB usadas. Estudiar cómo eliminar componentes distintos de los metales por medios eficaces y mejorar la eficiencia de la recuperación de metales.


2.2 recuperación húmeda de metales de placas de PCB desechadas

Se utiliza el método húmedo para triturar el águila pescadora en la placa de PCB desechada. Estados unidos: 2713231) propone usar una solución ácida para ionizar y disolver el metal en la placa de pcb, y luego agregar plata precipitada alcalina, etc., para lograr el propósito de recuperación. En el contenido de la investigación en este sentido, también se propone un método para sumergir el material roto de la placa de PCB desechada en una solución mixta de ácido mineral y peróxido de hidrógeno y disolver el material metálico a obtener.


3. separación de componentes en placas de PCB desechadas

En los últimos años, además del reciclaje de metales en placas de PCB usadas, la investigación sobre la reutilización de otros componentes de placas de PCB también ha logrado avances considerables, destacando la separación y purificación de los componentes reciclados. En la fabricación de materiales de base de placas de pcb, para lograr una alta fiabilidad y adherencia entre capas altas de placas de pcb, los adhesivos de resina comúnmente utilizados son resina termostática como resina epoxi y resina novolak. Estas resina termostáticas se convierten en polímeros solubles e insolables después de la curación y la formación, lo que dificulta su separación, eliminación y reutilización. Para la separación de las resina termostática que se han integrado en las placas de pcb, el proceso de separación convencional actual en Japón es separar primero la resina termostática de las placas de PCB y luego separar los componentes metálicos y de fibra de vidrio restantes. Calienta y quema placas de pcb, y luego recupera los residuos producidos después de la combustión. Esta prueba se llevó a cabo en un incinerador rotativo de gas licuado de petróleo. El volumen de la cavidad interna del horno de combustión es de 1,3 metros 0,5 metros 0,5 metros. coloque la muestra de la placa de PCB de desecho a reciclar en el horno (se puede poner en 5 kilogramos) y caliente a 1173 - 1223 ° f (es decir, 634 - 662 ° c). En este estudio, también se realizó una prueba comparativa de la relación entre los diferentes tamaños de placas de PCB recicladas y la tasa de recuperación. Los resultados de las pruebas obtenidas son que las muestras de placas de PCB de gran tamaño tienen una mayor tasa de recuperación de metales que las muestras de placas de PCB recicladas de pequeño tamaño y tamaño pequeño (véase la figura 4). Esto se debe a que las muestras de placas de PCB son de menor tamaño y dispersan más gas producido durante la combustión. Sin embargo, en el reciclaje y procesamiento de muestras de placas de PCB en miniatura, el consumo de energía y los costos de reciclaje son relativamente Bajos.


4. eliminar los componentes halógenos de las placas de PCB desechadas

En los productos eléctricos generales, electrodomésticos, etc., por razones de seguridad, se añaden retardantes de llama como halógenos y compuestos de antimonio a la resina de la placa de pcb. En la actualidad, se cree que es perjudicial para el medio ambiente y el cuerpo humano. Por lo tanto, en la investigación sobre el reciclaje de placas de PCB usadas, la eliminación de halógenos en las placas de PCB usadas se ha convertido en un importante trabajo de investigación y desarrollo. Los resultados de las pruebas de los departamentos de investigación extranjeros relevantes muestran que el contenido de bromo representa alrededor del 9% de las placas de PCB de escritorio producidas en la década de 1990 (la relación de peso de las placas de PCB es de 100). Las placas de PCB para televisores, productos electrónicos de oficina (oe), etc. (generalmente con placas de cobre recubiertas a base de papel PF como sustrato) tienen un contenido de bromo del 4,4% al 5,3% y un contenido de antimonio del 0,4% al 0,9%. la eliminación de halógenos de las placas de PCB desechadas consiste principalmente en eliminar el bromo presente como retardante de llama En las placas de pcb. Desde la década de 1960, la investigación mundial sobre la tecnología de eliminación de halógenos ha comenzado a surgir. En la actualidad, el trabajo de eliminación de halógenos es principalmente para lograr el reciclaje "inofensivo" de las placas de PCB desechadas. La eliminación de halógenos contenidos en la placa de PCB consiste en separar los átomos de halógeno Unidos al anillo de benceno del anillo de benceno. En teoría, la separación entre átomos de cloro y anillos de benceno requiere 916 kJ / mol de energía, mientras que la separación de átomos de bromo de anillos de benceno requiere 879 kJ / mol de energía. Entre los métodos de eliminación, hay métodos de solución, métodos de reacción de estado sólido seco, etc.

(1) método de Hidrogenación

Entre las diversas invenciones de desalación que han aparecido recientemente, la ruta de proceso de Hidrogenación es la más alta. Este método de eliminación de halógenos en las placas de PCB a través de la Hidrogenación consiste principalmente en contactar las placas de PCB a tratar con hidrógeno en presencia de catalizadores metálicos, produciendo una reacción entre los átomos de halógeno e hidrógeno. Los catalizadores metálicos utilizados suelen ser metales preciosos como el paladio apoyados en carbón activado, y algunos resultados de investigación utilizan catalizadores de Hidrogenación como el aluminio hidrogenado a base de litio. La administración de hidrógeno es principalmente ácido fórmico o ácido fórmico.

(2) método de descomposición térmica

La descomposición térmica de la resina que contiene retardantes de llama halógenos en la placa de PCB desechada hace que la resina que contiene halógenos se descomponga en fase líquida o conduzca a la forma de aceite (recuperación de petróleo crudo), y luego combina el compuesto halógeno libre con la alcalinidad añadida. El compuesto reacciona para extraer sustancias halógenas. En algunos de estos tipos de eliminación de halógenos (por ejemplo, JP 10 - 24274, JP 2001 - 172426, JP 9 - 262565, JP 9 - 249581, etc.), los tipos de catalizadores alcalinos en contacto entre sí y las temperaturas de reacción son los siguientes: diferencias. La mayoría de las resina halógena en las placas de PCB desechadas son resina epoxi bromada. Después de la descomposición y separación del bromuro por sobrecalentamiento, el catalizador alcalino añadido (sal de potasio) también reacciona con el bromo separado para formar bromuro de potasio, que se puede reciclar fácilmente. En lo que respecta a la recuperación de halógenos, este método de descomposición térmica es más estricto que el método de hidrogenación. Sus halógenos libres se reciclan más completamente.

(3) método de reacción de estado sólido

Los compuestos metálicos se utilizan para mezclar con resina seca en la placa de PCB de desecho y realizar una reacción de Estado sólido, separando así halógenos de la resina presente en la placa de PCB de desecho y extrayéndolos en forma de sales halógenas. Este método de reacción de estado sólido para eliminar los componentes halógenos de las placas de PCB desechadas utiliza principalmente óxido de calcio, óxido de hierro, sílice y alúmina como compuestos metálicos.

(4) método bioquímico

En los últimos años, también se ha propuesto el uso de microorganismos para eliminar halógenos en las placas de PCB desechadas. Sin embargo, el uso de este método para eliminar y tratar la concentración de halógenos a niveles de PPM lleva mucho tiempo (días o incluso meses), por lo que no es adecuado eliminar halógenos de un gran número de placas de PCB desechadas.

(5) acción electrolítica

Los resultados de la investigación relacionados proponen un método para eliminar halógenos en placas de PCB por método electrolítico. Se cree que este es un método de proceso que puede ser ampliamente utilizado en el futuro. Disuelve los compuestos halógenos de la resina de placa de PCB desechada en un disolvente orgánico y los separa por reacción electrolítica.