绿化成本与环境的废 PCB 板锡回收技术
贵金属,是电子产品与零组件制造不可或缺的生产材料,包含芯片、电阻、电容、连接器,以及 PCB 板的生产与焊接都必须使用贵金属,而随着贵金属的需求与价格日渐提高,电子科技业者的生产成本也随之增加,如何找出降低贵金属成本
的方案,是未来产业发展的重要关键。
另一方面,在废弃的电子零组件与 PCB 板中,也含有许多贵金属,若是任意丟弃将会造成严重的水源、空气、土壤等汙染,没有妥善的处理或回收,将对环境与人类的生活产生难以挽救的冲击。
电子产品倍数成长 电子垃圾成全球问题
而随着全球 4G 网路的陆续启用,再加上物联网应用的普及,预料将会有越来越多的智慧型电子装置问世,可预见的,各式电子零组件与 PCB 板的使用量也将水涨船高,并推升对贵金属的需求量。
但同时间,现今电子产品的生命周期大幅缩短,造成人们大量丟弃电子产品,因而衍生了电子垃圾的问题。
根据联合国的报告,包括行动电话和电脑在内,全球每年大约产生 5,000 万吨的电子垃圾,并可能会以 500%的速率增长,尤其是在一些发展中国家,例如印度和中国。
图一 : 焚烧法焚烧 PCB 板后,会产生大量的戴奥辛及悬浮微粒,对空气会有严重的汙染
目前美国是世界制造电子垃圾最多的国家,每年拋弃大约 300 万吨的电子垃圾。其次是中国,制造了大约 230 万吨的电子垃圾。
电子垃圾含有大量有害化学元素,例如铅、镉、铍、汞等成分,若任意废弃会对人体和环境产生为害。此外,目前处理和回收废弃电子产品的方式并不够安全,且效益不高。即使在已开发国家,处理废弃电子设备的工业过程可能对工人和附
近社区造成巨大安全威胁。
之所以会造成人员与环境的危害,最主要的原因,就是目前回收电子设备的方式仍是以碎化、分解和燃烧为主,不仅效益低,同时还会产生戴奥辛等汙染物质。
虽然电子垃圾含有毒害成分,但是其中也包含一些有价值的、稀有的材料,某些复杂的电子设备里可以含有高达 60 种的化学与金属元素,若能妥善、有效的回将之回收,将是环境与科技发展双赢的局面。
锡价高涨 回收技术是产业升级亮点
特別是 PCB 板中含有许多金属材料,包含金、银、铜、锡等贵金属,若是能够选择性的将金属的部分剥除并回收,不仅可以提升再利用的效率,也能改善整体的生产成本,更有助於产业进一步提升自身的生产力。
而在废弃的 PCB 硬板上,其中銲接电子元件所使用的锡膏,含有大量的金属锡,只要将这些金属锡回收并重复再利用,就可以降低业者的生产成本。
图二 : 2003~2013 锡价曲线图
此外,将锡剥去之后,电路板上的 IC、电容、电晶体、连接器等电子元件也能轻易取下,不仅提升回收的速度与品质,同时还可从这些零组件中再收集含有金、银、钯等贵金属。
对此,优胜奈米科技便研发出一种新的环保锡回收技术,能选择性的将金属锡剥除。优胜奈米科技总经理许景翔说:「目前废弃 PCB 板的回收方式大都是以焚烧法或是强酸剥离法来收集其中的贵金属,但前者会产生戴奥辛,后者则会对汙染土
地。」
许景翔进一步解释,采用焚烧法焚烧 PCB 板后,会产生大量的戴奥辛及悬浮微粒,对空气会有严重的汙染;而后者因采用硝酸、王水等强酸来剥离贵重金属,不仅过程对工作人员有健康风险,处理后剩余含锡的废液任意倾倒,则可会引发
更严重的土地与水源汙染。
环保剥锡 回收纯度达 99.96%
为了改良传统的浓硝酸剥除法,优胜奈米便开始著手研究环保剥锡添加剂,并成功实验出中性的环保剥锡剂-SnST-550A
许景翔指出,此剥锡添加剂是一种添加镍缓蚀剂与铜缓蚀剂的中性水溶液,可以选择性的将锡镀层剥除,并从主机板上取得较完整的电子元件,以利后续各类金属的回收及处理。
图三 : 剥除镀锡之后的电子元件仍能妥善,甚至针脚与线路依旧完整,能增加后续的再利用或回收效益
至於其环保剥锡溶液的基础原理,则是利用硝基与锡所产生的化学反应,形成硝酸亚锡化合物,之后再借由酸硷滴定沉淀的方式,来取得氢氧化锡固体。
「借由剥锡溶液,可以轻易取得电路板上銲锡的电子元件,接着再对含锡溶液进行纯化,就能取得高纯度的锡。」许景翔说。
而这种环保剥锡溶液除了安全无害之外,采用上也十分简便,同时剥除的效率也很高。许景翔表示,以一片电路复杂且积材大的伺服器 PCB 板来说,只要浸泡约 40 分钟,就能完全剥除其上的镀锡。
更重要的是,剥除镀锡之后的电子元件仍能维持妥善,甚至针脚与线路依旧完整,能增加后续的再利用或回收效益。
而酸硷滴定后取得的氢氧化锡固体的纯化方式,优势奈米的方案也非常简易和安全。由于硝酸钠易溶於水,所以只要将含锡产物以纯水清洗、过滤、再烘干,就能够纯化大部分的锡。
而根据优胜奈米的EDX测试,水洗之后的固体含锡量,从44.92%提高到85.58 %。最后再利用 800℃高温锻烧纯化的方式,还原金属锡,最后取得纯度 99.96%的高纯度锡。
图四 : 利用 800℃高温锻烧的方式还原锡,取得纯度 99.96%的高纯度锡
绿化环境 也绿化成本
使用 SnST-550A 剥锡添加剂,不仅可完全改善传统焚烧与强酸制程的处理模式,为废电子回收产业带来更好的处理技术,提供良好、人道的工作环境,同时可以大幅减少空气与废水处理可能产生的污染问题,对环境保护有极正向的助益。 更重要的是,此剥锡剂大幅提升了锡回收的效益,同时也提升了其他贵金属(金、银等)再利用与回收的含量,对于相关产业的经营与发展,都是一大利多。
而依据优胜奈米的评估,废电脑主机板若是完全的回收锡、金、铜、银,每公吨价值约为新台币 45 万元;废手机板每公吨之回收价值约为 60 万元,实际的经济效益相当明显。
因此,对于当前成本锱铢必较台湾的电子产业来说,若能够在目前的生产流程中,加入回收再利用的程序,将能改善其成本结构,降低整体成本;而对回收业者而言,更高的回收效益与更佳的工作环境,已是刻不容缓的最佳方案。
|