PCB Blogu - Atık PCB Kartı Yeniden Kullanım Teknolojisinin Yeni Gelişimi

1 Genel bakış

1.1 Atık PCB kartının yeniden kullanımını gerçekleştirmenin gerekliliği

Şu anda, AB'nin WWW Direktifi ve dünyanın çeşitli bölgelerinde ve ülkelerinde benzer düzenlemelerin uygulanması (veya tam uygulanmaya başlamak üzere) etrafında, atık elektronik ürünlerin geri dönüşümü ve yeniden kullanımı çok önemli bir görev haline geldi. Bu çalışmada, atık elektronik ürünlerde PCB kartının geri dönüşümü ve yeniden kullanımı en önemli konulardan biridir. Bu makale, son yıllarda Japonya'daki bu alandaki teknolojik ilerlemeyi özetliyor. Son yıllarda ilgili Japon yetkilileri, büyük ev aletlerinin atık ürünlerinde bulunan PCB levhalarının miktarını ve Japonya'daki atık miktarını araştırdı. Oran (% 10'un altındadır). Yüksek PCB içerik oranına sahip elektronik ürünler bilgisayar ürünleridir. Bilgisayardaki PCB kartının işgal oranı %20-30'dur. Japonya Elektronik Teknoloji Sanayi Derneği'nin Bilgisayar 3R Tanıtım İş Komitesi'nin istatistiklerine göre, Japonya'da her yıl geri dönüştürülmesi ve yeniden kullanım için çözülmesi gereken yaklaşık 65.000 kurumsal bilgisayar var. Japonya Elektromanyetik Bilgi Teknolojisi Endüstrisi Derneği'nin anketine ve spekülasyonuna göre, Japonya'daki ev bilgisayar atıkları miktarı 2003'te yaklaşık 10.000 ton, 2013'te 50.000 ton ve 2015'te 80.000 ton idi.

1.2 Atık PCB kartının geri dönüşümünde kavranacak ilkeler

Baskılı devre kartının çeşitli bileşenleri, örnek olarak bilgisayar ana kartını alıp, üç ana malzemeden oluşur: metal malzemeler (% 50,8'lik toplam kütlesi): cam elyaf kumaş (% 16,3'lik) ve organik reçine (% 32,8'lik). PCB kartının bu üç bileşeninin ayırılması daha zor bir görevdir. Bu nedenle, geçmişte, bu atıkları atmak için sıklıkla çöp depolama yöntemleri kullanılıyordu. Bununla birlikte, bu işleme yöntemi AB "WEEE" direktifinin gereksinimlerini karşılamaz (WEEE direktifi, BT ve küçük ev elektronik ürünlerinin yenilenme oranının% 75'ten fazlasına ulaşmasını önerir; geri dönüşüm oranının% 65'ten fazlasına ulaşması gerekir). Bu nedenle geri dönüşüm ve yeniden kullanım için çabalar yapılmalıdır. Atık PCB kartlarının yeniden kullanımı için şirketler genellikle teknolojinin benimsenmesinde üç yönden gelen faydaları göz önünde bulundurmalıdır: (1) Çevresel faydalar elde etmek. Cinsel veya bölgesel çevre korumasının faydalarına ulaşmak için, yani hava, su kalitesi, toprak ve insan sağlığı artık etkilenmez. (2) Tekrar kullanım faydaları. Atık PCB levhalarının yeniden kullanılması ve yeniden ticarileştirilmesi ve yeniden kullanılamayan atık miktarını mümkün olduğunca sınıra kadar azaltmak. (3) Maliyet etkinliği. Atık PCB levhalarının yeniden kullanımı için işleme maliyeti aşağıda olmalıdır. Bu düşük maliyetli faydanın elde edilmesi, işlemede kullanılan süreç teknolojisiyle yakından ilişkilidir.

1.3 Geri dönüşüm atık PCB kurulunun ana yönleri

Dünyada atık PCB kartının geri kazanması ve yeniden kullanımı erken gerçekleştirilmiştir ve içerdiği metal parçaların geri kazanmasıdır. Bu çalışma çoğunlukla bazı metal erime tesisleri tarafından gerçekleştirilir. Bakır, altın ve nikel gibi metaller, atık PCB levhalarının devrelerinde, terminallerinde vb. kullanılır. PCB'ye bileşenleri birleştirmek için kurşun ve kalay gibi çeşitli metaller kullanılmıştır. PCB'ye monte edilen elektronik bileşenler ayrıca altın, gümüş ve paladyum gibi değerli metaller içerir. İlgili kurumların araştırma ve istatistiklerine göre, masaüstü bilgisayarlarda kullanılan ana kartlar esasen çeşitli metal malzeme bileşenleri içerir ve oranları bakır 66,9%, kalay 10,7%, demir 10,3%, kurşun 7,61%, altın 0,11%, paladyum 0,02%, diğer metal bileşenler% 4,41'dir. Altın ve paladyum içeren ham madende, içeriği sadece 10ppm'den az, atık PCB kartındaki altın ve paladyum içeriği ham madendeki içeriğin 2-20 katıdır. Bu nedenle, altın ve paladyum metallerinin geri kazanması ve yeniden kullanımı büyük gelişme beklentilerine sahiptir. PCB kartı için reçinede alev geciktirici bir bileşen de bulunmaktadır. Alev geciktiricileri çoğunlukla brom içeren bileşikler, antimon oksit, fosfor bileşikleri vb. Bu kirlilikler, metal geri dönüşüm sürecinde güvenliği sağlamanın anahtarı olan atık PCB levhasının bakır rafine edilmesi ve geri dönüşümünden önce ayırılmalıdır. Son yıllarda, atık PCB levhalarının yeniden kullanımı konusundaki dünya araştırması esas olarak üç yöne odaklanmıştır. Yani, metal geri dönüşüm teknolojisi, tüm PCB kartının parçalanma teknolojisi ve atık PCB kartlarından halojen bileşenleri çıkarma teknolojisi.

2. Atık PCB tahtasında metal

Şu anda, atık PCB levhasından metal geri kazanması esas olarak metal erime yöntemini benimser (bu yöntemi kuru yöntem olarak adlandırılır). Ayrıca, kimyasal yöntemle metali çözme yöntemi (bu yöntem ıslak yöntem olarak kısaltılır) ve biyolojik yöntem gibi diğer kurtarma yöntemleri de ortaya çıktı.

2.1 Atık PCB kartından metallerin kuru geri kazanımı

Metal erime yöntemi, atık PCB levhasındaki metalleri geri kazanmak için kullanılır ve erime ve işlemeden önce ön işleme gereklidir. Ön işlemi, PCB levhasına monte edilen metalleri ve elektronik bileşenleri ayırmak için kuru damıtma veya tozlama kullanır. Bu sökme, ayırma ve tarama projesinin gerçekleştirilmesi nispeten kolaydır. Atık PCB levha bileşenlerinin ayırılması ve taraması, parçacık boyutu ve nisbi yoğunluğundaki farkla ayırılabilir. Ayrıca statik elektrik, manyetik kuvvet, rüzgar kuvveti vb. tarafından taranabilir ve ayırılabilir. Ancak ana amaç her zaman metallerin geri kazanma oranını artırmaktır. Belli bir miktarda gazın kuru damıtma yöntemi ile üretileceği dikkate alınmalıdır. Bu gazlarda bromlu alev geciktiriciler olacak, bu nedenle ikincil yanma fırınında tamamen yanmaları gerekir. Yüksek yanmada bromür oluşturmasının önlenmesi için, yanmadan sonraki gaz soğuk suyla hızlı bir şekilde soğutulmalıdır. Atık suların boşaltılması ve geri dönüşümü için arıtma tesisleri açısından, kirliliksiz sıvıların standart gereksinimlerine ulaşmaya özel dikkat edilmelidir. Tarama ve ayırma yoluyla, geri kazandırılan malzemenin metal içeriği arttırılır ve daha sonra bakır rafine işlemine koyulur. Bakır erime yöntemini kullanarak, atık PCB levhalarındaki bakır bileşenlerinin ekstraksiyon süreci, önce atık PCB levhalarını kendinden eriyen bir fırına koymak, sonra bir dönüştürücü ve bir rafine fırını aracılığıyla eritmek ve bakırı elektroliz yoluyla ekstrakte etmektir. Erime sırasında elde edilen çamur cam elyaflarda bulunan büyük miktarda SiO 2 bileşeni içerir ve yapıştırıcılar (doldurma), döşeme malzemeleri ve diğer geri dönüşümlü ürünler için hammadde olarak kullanılmak için geri kazanılır. Atılan cep telefonlarında metallerin geri dönüşümü ve yeniden kullanımı için çok popüler bir tedavi yöntemi kuru yöntemdir. Önce cep telefonundaki pili çıkarmak ve sonra tüm vücudu geri dönüştürmek. Şu anda, Japonya'da atık PCB levhalarının geri dönüşümü ve yeniden kullanımının araştırma ve geliştirilmesinde, odak geri dönüşüm öncesi işleme projesine yöneliktir. Metal geri kazanımının verimliliğini artırmak için metal dışındaki bileşenlerin etkili yollarla nasıl çıkarılacağını araştırın.

2.2 Atık PCB kartından metallerin ıslak geri dönüşümü

ıslak yöntem, atık PCB kartındaki osprey'yi kırmak için kullanılır. Amerika Birleşik Devletleri: 2713231) PCB levhasındaki metali iyonize etmek ve çözmek için asit çözümü kullanmayı ve ardından kurtarma amacına ulaşmak için gümüşü çökürmek için alkali eklemeyi önerdi. Bu yönün araştırma içeriğinde, atık PCB levhasının kırık malzemesini mineral asit ve hidrojen peroksit karışık çözümüne batırma ve elde edilecek metal malzemeyi çözme yöntemi de önerilir.

3. Atık PCB tahtasındaki bileşenlerin ayırılması

Son yıllarda, atık PCB levhalarındaki metallerin geri dönüşümüne ek olarak, PCB levhalarının diğer bileşenlerinin yeniden kullanımı konusundaki araştırmalar da, geri kazanan bileşenlerin ayırılması ve arıştırılmasında vurgulanan önemli bir ilerleme kaydetti. PCB levhaları için substrat malzemelerinin üretiminde, PCB levhalarının yüksek güvenilirliği ve yüksek katman arası yapışkanlığı elde etmek için yaygın olarak kullanılan reçine yapıştırıcıları epoksi reçine ve fenolik reçine gibi termosertleyici reçinelerdir. Bu termosertleyici reçineler sertleştirildikten ve kalıplandıktan sonra çözünmez ve infüzif polimerler haline gelir, bu da onları ayırmayı, çıkarmayı ve yeniden kullanmayı zorlaştırır. PCB levhasına entegre edilmiş termosertleme reçinelerinin ayırılması için, Japonya'daki mevcut ana akım ayırma süreci önce termosertleme reçinesini PCB levhasından ayırmak ve sonra kalan metal ve cam lif bileşenlerini ayırmaktır. PCB levhasını ısıtır ve yakır ve ardından yanmadan sonra üretilen kalıntıları geri dönüştürür. Bu test döner LPG tipi yanma fırınında gerçekleştirilir. Yanma fırınının iç boşluk hacmi 1.3m - 0.5m - 0.5m'dir. Geri dönüştürülecek atık PCB kartı örneğini fırına koyun (5 kg'a koyabilir) ve 1173-1223 ° F'ye (yani 634-662 ° C'ye) ısıtın. Bu çalışmada, geri dönüştürülmüş PCB levhalarının farklı boyutları ile geri kazanma oranı arasındaki ilişki üzerinde karşılaştırmalı bir test de yapıldı. Elde edilen test sonucu, büyük boyutlu PCB tahtası örneğinin küçük boyutlu ve boyutlu geri dönüşümlü PCB tahtası örneğinden daha yüksek bir metal kurtarma oranına sahip olmasıdır (Şekil 4'e bakın). Bu, PCB kartı örneğinin küçük boyutundan dolayı, yanma süreci sırasında daha fazla üretilen gaz dağılacaktır. Bununla birlikte, mikro boyutlu PCB kartı örneklerinin geri dönüşümü ve işlenmesinde enerji tüketimi ve geri dönüşüm maliyetleri nispeten düşüktür.

4. Atık PCB tahtasındaki halojen bileşenlerinin kaldırılması

Genel olarak elektrikli ürünler, ev aletleri vb., güvenlik uğruna, halojen ve antimon bileşikleri gibi alev geciktiriciler PCB kartının reçinesine eklenir. Şu anda çevre ve insan vücuduna zararlı olarak kabul edilmektedir. Bu nedenle, atık PCB kartının geri dönüşümü araştırmasında, atık PCB kartındaki halojen bileşenlerinin kaldırılması önemli bir araştırma ve geliştirme çalışması haline geldi. İlgili yabancı araştırma departmanlarının test sonuçları şunu göstermektedir: 1990'larda üretilen masaüstü bilgisayarlar için PCB kartında brom içeriği yaklaşık %9'u oluşturur. TV PCB panosu, ofis elektronik ürünleri (OE) vb. (genellikle, fenolik kağıt tabanlı bakır kaplı laminat temel malzeme olarak kullanılır), brom içeriği% 4,4% -5,3'ü ve antimon içeriği% 0,4% -0,9'u oluşturur. Atık PCB kartındaki halojen bileşenlerinin kaldırılması, esasen PCB kartında alev geciktirici olarak mevcut olan brom maddelerini kaldırmaktır. 1960'lardan bu yana, halojen kaldırma teknolojisi üzerindeki dünya araştırma çalışmaları artmaya başladı. Halojenin kaldırılmasının mevcut çalışması esas olarak atık PCB kartının "zararsız" geri dönüşümünü ve yeniden kullanımını elde etmektir. PCB kartında bulunan halojenlerin kaldırılması, benzen halkasına bağlı halojen atomlarını benzen halkasından ayırmaktır. Teorik olarak, klor atomu ile benzen halkası arasındaki ayırma 916KJ / mol enerji gerektirirken, brom atomunu benzen halkasından ayırmak için 879 KJ / mol enerji alır. Kaldırma işlemi yönteminde, çözüm yönteminde, kuru katı faz reaksiyon yönteminde vb.

(1) Hidrojen yöntemi

Son zamanlarda ortaya çıkan çeşitli dehalojenasyon icatları arasında hidrojenasyonun süreç yolu en çoğundur. Hidrojen reaksiyonu yoluyla PCB levhalarında halojenleri çıkarmak için bu yöntem esasen metal katalizörlerin varlığında, tedavi edilecek PCB levhası halojen atomları ve hidrojen atomları arasında bir reaksiyon oluşturmak için hidrojen ile temas haline gelir. Kullanılan metal katalizörler genellikle aktif karbon tarafından desteklenen paladyum gibi asil metallerdir ve bazı araştırma sonuçları lityum bazlı alüminyum hidrür gibi hidrojenasyon katalizörleri kullanmıştır. Hidrojen uygulama ajanı çoğunlukla formik asit veya formattır.

(2) Termal bozulma yöntemi

Atık PCB kartında halojen alev geciktirici içeren reçinin termal bozulması, böylece halojen içeren reçinin sıvı fazda bozulabilir veya yağlı (ham petrol geri dönüşümüne) yol açabilir ve daha sonra serbest halojen bileşiği eklenen alkalinite ile birleştirilir. Bileşik halojen içeren türleri ekstrakte etmek için tepki verir. Bu tür halojenlerin kaldırılmasından bazılarında (JP 10-24274, JP 2001-172426, JP 9-262565, JP 9-249581 vb.) birbirleriyle temas eden temel katalizörler ve reaksiyon sıcaklıkları türleri aşağıdaki gibidir: fark. Atık PCB kartındaki halojen içeren reçineler çoğunlukla brom içeren epoksi reçinelerdir. Brom termal bozulma yoluyla ayrıldıktan sonra, eklenen temel katalizör (potasyum tuzu) ayrılmış bromla kolayca kurtarılabilen potasyum bromür oluşturmak için tepki verir. Bu termal bozulma yöntemi, halojenlerin geri kazanması açısından hidrojenasyon yönteminden daha titizdir. Serbest halojeni daha tamamen geri dönüştürülür.

(3) Katı faz reaksiyon yöntemi

Metal bileşiği, atık PCB levhasındaki reçine ile kuru karıştırma için kullanılır ve katı faz reaksiyonu meydana gelir, böylece atık PCB levhasının reçinesinde mevcut olan halojen ayırılır ve halogen tuzu şeklinde ekstrakte edilir. Atık PCB kartındaki halojen bileşenleri çıkarmak için bu katı faz reaksiyon yöntemi, kullanılan metal bileşenleri olarak kalsiyum oksit, demir oksit, silikon dioksit ve alüminyum oksit kullanır.

(4) Biyokimyasal yöntem

Son yıllarda atık PCB kartından halojenleri çıkarmak için mikroorganizmaların kullanımı da önerilmiştir. Bununla birlikte, halojen konsantrasyonunu ppm seviyesine çıkarmak ve işlemek için bu yöntemi kullanmak uzun bir zaman alır (birkaç gün veya hatta ay), bu nedenle büyük miktarda atık PCB kartında halojenlerin çıkarılması için uygun değildir.

(5) Elektroliz

İlgili araştırma sonuçları, PCB kartındaki halojeni çıkarmak için elektrolitik bir yöntemin yöntemini öne sürdü. Ve bunun gelecekte yaygın olarak kabul edilebilecek bir süreç yöntemi olduğu kabul edilir. Atık PCB levhasının reçinesindeki halojen bileşikleri organik çözücülerde çözür ve elektrolitik bir reaksiyonla ayrır.