Переработка и утилизация печатных плат
Покупая новый компьютер, телевизор или модный смартфон, мало кто задумывается о судьбе прежних моделей. В обществе потребления, когда гаджеты меняются не из-за поломок, а по причине «моральной старости», проблема загрязнения окружающей среды отходами электроники приобретает всё более ясные очертания.
Переработка печатных плат — одна из задач с наиболее разнообразными путями решения. Почему? Во-первых, платы содержат элементы и детали, которые можно использовать повторно без особой переработки. Во-вторых, сами методы утилизации плат могут кардинально отличаться друг от друга, в зависимости от того, какой продукт переработки нужно получить. В-третьих, некоторые из этих методов наносят природе больший вред, чем не утилизированные платы.
Вопрос: как утилизировать печатные платы, чтобы не ухудшить, а улучшить экологическую обстановку, и при этом получить прибыль? Ответ: методом пиролиза.
Подходы к утилизации печатных плат
Увы, около 85% отходов печатных плат сегодня вывозятся на мусорные свалки. Это не просто потеря ограниченных материальных ресурсов — ценных металлов, но и загрязнение природы сложным видом отходов, которые при взаимодействии с окружающей средой образуют токсины, попадающие в почву и грунтовые воды.
Существуют принципиально разные подходы к переработке печатных плат, дифференцирующиеся по основному получаемому продукту: 1) годные к повторному использованию элементы и радиодетали; 2) драгоценные металлы; 3) жидкое топливо, пиролизный углерод и газ (продукты пиролиза).
Концентрация драгоценных металлов в печатных платах превышает их концентрацию в добываемой руде более, чем в 10 раз.
Разница в подходах к утилизации печатных плат возникает из-за содержания в них драгоценных металлов. На сегодняшний день подтвержденных точных данных по соотношению материалов в платах нет, однако в журнале «Компоненты и технологии» (№10'2008) приводятся следующие цифры:
| Название элемента | % содержания | Название элемента | % содержания |
| Стеклополимер | 70% | Серебро | 0,05% |
| Медь | 16% | Золото | 0,03% |
| Припой | 4% | Палладий | 0,01% |
| Железо | 3% | Прочие | >0,01% |
| Никель | 2% |
В целом, все методы и подходы к переработке печатных плат имеют право на существование и так или иначе экономически обоснованы, кроме закапывания плат в землю на свалках.
Утилизация печатных плат
При утилизации печатных плат, как правило, первичной обработкой является распознавание и демонтаж элементов, которые можно использовать повторно. Обычно это ручной человеческий труд, но зарубежный опыт уже предусматривает для этой цели использование робототехники.
Однако быстрое устаревание элементной базы обусловливает низкую стоимость данного вида вторичного сырья.
В основе самых распространенных способов утилизации печатных плат лежат два основных метода переработки, которые могут:
1) последовательно использоваться в комплексах полного цикла утилизации плат;
2) отдельно использоваться в линиях оборудования частичной переработки плат.
МЕТОД МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ.
С его помощью удается выделить 92-95% металлов из отходов уже пустых печатных плат. В основном это медь.
Метод механической обработки включает несколько этапов:
- измельчение печатных плат специальными ножами;
- магнитное отделение черных металлов от общей массы измельченных отходов печатных плат;
- измельчение отходов печатных плат до состояния порошка в шаровой мельнице;
- просеивание порошка;
- рециркуляция частиц посредством электростатики;
- вторичное измельчение и сортировка отходов, не поддающихся обработке.
Этот метод больше подходит для обработки пустых печатных плат. Не поддающиеся обработке отходы отправляются для дальнейшей пиролизации, что дает возможность получать не только ценные металлы, но и продукты пиролиза.
ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ МЕТОД ПЕРЕРАБОТКИ.
Гидрометаллургический метод обработки используется для выщелачивания драгоценных металлов из отходов печатных плат с помощью 30-60%-ой азотной кислоты и 40%-ой серной кислоты.
Этот метод хорошо подходит для утилизации необработанных печатных плат, но имеет ряд недостатков:
- высокий расход реагентов и химикатов для растворения балластных металлов;
- чрезмерно большая масса лома, подвергаемого обработке, 2/3 из которого составляют полимеры;
- низкое содержание драгоценных металлов при высоком содержании примесей в осадках, подвергаемых аффинажной очистке*;
- выделение в воздух токсинов при химической деструкции полимеров крепкими растворами в условиях повышенных температур.
Как видно, из двух способов механический метод с последующей пиролизацией наиболее выгодный и наименее вредный.
Однако, говоря об утилизации печатных плат, стоит обратить особое внимение на пиролиз. Так как крайняя разнородность состава печатных плат делает малоэффективными все перечисленные выше методы переработки, в основе которых лежит разделение материалов на отдельные фракции.
При этом надо учесть, что количество драгоценных металлов, присутствующих в покрытиях, соединенных с медью, припоями, сплавами из цветных и черных металлов, невероятно мало. Соответственно, для коммерчески выгодной реализации этих методов требуется дорогостоящая сложная, многоступенчатая система оборудования, доступная ограниченному кругу инвесторов, также имеющих право осуществлять аффинаж драгоценных металлов согласно Постановления Правительства РФ от 17 августа 1998 г. N 972.
ПИРОЛИЗ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
В целом, пиролиз - химической метод, который даже логически больше всего подходит для утилизации печатных плат, так как основной компонент их состава - синтетический полимер (включая полимеры со стекловолокном). А общеизвестно, что основной метод утилизации полимеров - это пиролиз.
При пиролизе печатных плат, как и всех остальных полимеров, образуется жидкое топливо и газ. Керамика и прочие твердые компоненты - отделяются. Топливо и газ подлежат вторичному использованию. Образующийся также обугленный металлический сплав, который называют «черным металлом», содержит в себе большой процент меди, а также незначительные количество железа, кальция, никеля, цинка и алюминия, которые подлежат химическому восстановлению.
По результатам опыта, проведенного на пиролизной установке "Пиротекс", при утилизации необработанных печатных плат образовалось 26% жидого топлива от массы исходного сырья. Это хороший показатель, учитывая, что жидкое топливо - самый ликвидный из всех продуктов переработки.
При переработке и утилизации печатных плат в установке "Пиротекс" собственник оборудования получает прибыль следующими путями:
- прибыль от получения печатных плат на утилизацию (от 4 до 50 руб. за кг отходов, в Европе эти цифры значительно больше);
- прибыль от реализации продуктов пиролиза, в частности жидкого топлива;
- прибыль от реализации "черного металла".
Соответственно, утилизация печатных плат в пиролизной установке "Пиротекс" - это защита окружающей среды и экономически выгодный, быстроокупаемый бизнес.