Анализ рынка переработки печатных плат

Директива Европейского союза об отходах электрического и электронного оборудования (WEEE) является одним из наиболее важных нормативных актов, влияющих на глобальную переработку печатных плат. Согласно последней редакции 2025 года, минимальный уровень переработки печатных плат должен достигать 85%, при этом не менее 50% материалов должны быть повторно использованы или переработаны. Это обязывает производителей печатных плат и электроники оптимизировать выбор материалов, упростить демонтаж печатных плат и способствовать эффективной переработке драгоценных металлов .

Директива WEEE также ужесточает ограничения на опасные вещества. Хотя Директива об ограничении использования опасных веществ (RoHS) уже ограничивает использование таких вредных элементов, как свинец (Pb), кадмий (Cd) и ртуть (Hg), редакция 2025 года ещё больше сужает допустимый спектр опасных веществ и обязывает производителей более строго контролировать прослеживаемость. Кроме того, WEEE обязывает производителей предоставлять комплексные отчёты по оценке жизненного цикла (LCA), подтверждающие, что их печатные платы не представляют долгосрочной опасности для окружающей среды.

Система расширенной ответственности производителя (РОП) будет дополнительно усилена в 2025 году. Производители должны будут предварительно вносить сборы за утилизацию электронных отходов при запуске продукта для поддержки национальных систем переработки; создать системы обратной логистики, которые позволят потребителям удобно вернуть отслужившие свой срок электронные устройства; и столкнуться с более высокими экологическими налогами и ограничениями доступа на рынок, если целевые показатели по переработке не будут достигнуты.

Хотя в Северной Америке нет единых федеральных правил, в отдельных штатах действуют собственные законы об обращении с электронными отходами. Закон Калифорнии о переработке электронных отходов и Закон Нью-Йорка об управлении и переработке электронного оборудования возлагают на производителей ответственность за переработку и устанавливают конкретные целевые показатели по уровню утилизации. Эти правила обязывают переработчиков печатных плат получать экологические разрешения и строго соблюдать правила утилизации опасных отходов.

На операционном уровне директива WEEE 2025 года предписывает, чтобы все соответствующие требованиям печатные платы имели символ «перечеркнутый мусорный бак на колесах» и включали цифровой код отслеживания (DTC). Это позволяет регулирующим органам отслеживать продукцию на протяжении всего ее жизненного цикла — от производства и продажи до использования и переработки. Это изменение повышает прозрачность потоков электронных отходов, одновременно побуждая предприятия внедрять такие технологии, как блокчейн, в управление цепочками поставок, тем самым улучшая отслеживаемость данных о переработке.

Определение содержания драгоценных металлов – первый этап процесса переработки печатных плат в компании DONGSHENG. Наша компания использует рентгенофлуоресцентные (РФ) анализаторы для быстрого тестирования поступающих печатных плат, оценивая приблизительное содержание драгоценных металлов в зависимости от типа платы, возраста и исходного оборудования. Печатные платы бытовой электроники (например, материнские платы мобильных телефонов) обычно содержат больше драгоценных металлов. Промышленные печатные платы (например, платы инверторов) и автомобильные печатные платы (например, платы ЭБУ) имеют более толстые медные слои в связи с высокими требованиями к надежности. Многослойные платы содержат больше драгоценных металлов и имеют более высокую стоимость переработки по сравнению с однослойными или двухслойными платами. На основании результатов проверки компания DONGSHENG классифицирует печатные платы по трем классам: класс A (высокочастотные платы, серверные платы, содержание драгоценных металлов >3%), класс B (компьютерные материнские платы, коммуникационные платы, содержание драгоценных металлов 1-3%) и класс C (платы бытовой техники, платы бытовой электроники, содержание драгоценных металлов <1%). Данная классификация определяет последующие процессы переработки и стандарты расценок.

Процесс прямой оплаты и контейнеризации основан на оценке содержания драгоценных металлов. DONGSHENG определяет базовую котировку на основе текущей цены Лондонской биржи металлов с учетом коэффициента извлечения металла и стоимости аффинажа. После оплаты материалы загружаются в специальные контейнеры с RFID-метками. Весь процесс транспортировки отслеживается в режиме реального времени через блокчейн-платформу, обеспечивая прозрачность поставок материалов и соблюдение нормативных требований. Эта модель прямой оплаты значительно оптимизирует транзакции, приобретая популярность среди малых и средних предприятий по переработке электронных отходов в Европе и Америке. Она позволяет им быстро конвертировать собранные печатные платы в денежный поток без инвестиций в дорогостоящее перерабатывающее оборудование.

Этап предварительной обработки является критически важным компонентом процесса переработки печатных плат DONGSHENG. Наша компания использует автоматизированные системы демонтажа, роботизированные манипуляторы и термофены для извлечения электронных компонентов (конденсаторов, резисторов, микросхем) из печатных плат. Эти компоненты перерабатываются отдельно (некоторые из них могут быть восстановлены для повторного использования или дальнейшего извлечения металла). Далее следует удаление краски: фрагменты печатных плат погружаются в 10% раствор гидроксида натрия с 0,5% добавкой A, 0,5% добавкой B и 0,05% ингибитора коррозии тиофенилбензотриазола. Нагревание в водяной бане позволяет полностью удалить краску с поверхности в течение 30 минут, полностью обнажая металлы для восстановления. Эффективность этапа предварительной обработки напрямую влияет на эффективность и чистоту последующего извлечения металла. DONGSHENG сократила время предварительной обработки на 40% благодаря автоматизированному оборудованию, что значительно повысило эффективность по сравнению с традиционными ручными операциями.

Процесс механического разделения использует автоматизированную систему, разработанную компанией GreenJet Environmental Machinery Co., Ltd. Этот процесс включает три стадии дробления: первичное дробление с использованием двухвального валкового измельчителя для измельчения печатных плат до частиц размером 3–5 см; вторичное дробление с использованием молотковой мельницы для измельчения до размера частиц 0,5–1 см; третичное измельчение с использованием дисковой мельницы с водяным охлаждением для получения порошка с размером частиц 30–80 меш. Сортировка использует трехступенчатый процесс, сочетающий воздушную классификацию, разделение по плотности и высоковольтную электростатическую сепарацию для постепенного отделения металлов от волокон смолы и порошка. Вся система управляется ПЛК, что позволяет переключаться между автоматическим и ручным режимами работы. Система оснащена экраном человеко-машинного интерфейса для обеспечения стабильной работы и удобства обслуживания. Опыт компании DONGSHENG показывает, что этот процесс механического разделения достигает степени извлечения меди ≥99%, содержания меди в неметаллическом порошке <1% и производительности переработки 600–800 кг в час, что значительно повышает эффективность переработки печатных плат.

На этапе извлечения и очистки драгоценных металлов компания DONGSHENG применяет различные технические подходы в зависимости от класса печатных плат. Для плат класса А применяются физические методы, такие как вакуумная дистилляция и зонная плавка. Они используют разницу в температурах кипения и плавления различных металлов, разделяя их путем нагревания (например, у меди температура кипения выше, чем у золота, поэтому при дистилляции золото испаряется и конденсируется первым). Несмотря на энергоемкость и дорогостоящее оборудование, этот метод экологичен (не требует химических реагентов) и обеспечивает высокую чистоту (до 99,99%). Для плат классов B и C применяются гидрометаллургические методы, такие как цианирование для растворения золота в комплексах золота с цианидом, с последующим извлечением золота цинковым порошком. Извлеченные драгоценные металлы подвергаются электролитическому очистке для достижения чистоты более 99,95% перед отливкой в ​​слитки для поставки потребителю. Все три вида отходов (сточные воды, отходящие газы, остатки), образующиеся в ходе процесса, проходят тщательную очистку: сточные воды нейтрализуются кислотами/щелочами для осаждения тяжелых металлов; отходящие газы собираются, а кислые газы поглощаются щелочными растворами; остатки, содержащие остаточные тяжелые металлы, отверждаются и стабилизируются перед утилизацией на пунктах переработки опасных отходов.

-  Новейшие технологии и цены на переработку печатных плат

-  Каковы основные характеристики лучшей печатной платы?

-  Методы переработки печатных плат

Благодаря этому комплексному процессу компания DONGSHENG обеспечивает эффективную и ресурсоориентированную переработку печатных плат, максимально восстанавливая ценные материалы и обеспечивая соблюдение экологических норм. Опыт компании показывает, что для успешной переработки печатных плат необходимо соблюсти баланс технической эффективности, экономических затрат и экологических требований. Оптимизация процессов и внедрение передовых технологий позволяют добиться взаимовыгодного результата, как с экономической, так и с экологической точки зрения.

Таблица: Выходные показатели для каждого этапа процесса переработки печатных плат DONGSHENG

Механико-физический метод

Механико-физический метод в настоящее время является наиболее широко применяемой технологией переработки печатных плат, впервые внедренной в промышленность немецкой компанией SiCon GmbH в 1990-х годах. Эта технология обеспечивает эффективное разделение металлов и неметаллов путем многоступенчатого дробления и сортировки. Конкретный процесс включает в себя: во-первых, использование двухвального шредера валкового типа для измельчения печатных плат до частиц размером 3-5 см; затем дальнейшее измельчение до частиц размером 0,5-1 см с использованием комбинированной технологии молотковой мельницы; наконец, дисковая мельница, интегрированная с системой водяного охлаждения, перерабатывает материал в порошок 30-80 меш. Стадия сортировки использует трехступенчатый комбинированный процесс воздушной классификации, разделения по плотности и высоковольтного электростатического разделения для постепенной изоляции металлов от порошка волокон смолы. На основании фактических производственных данных эта технология достигает степени извлечения меди ≥99% при содержании меди в неметаллическом порошке <1%. Преимущества механико-физических методов заключаются в относительной простоте процесса, масштабируемости, минимальном вторичном загрязнении, низком энергопотреблении, экономической эффективности и высокой эффективности разделения, что соответствует экологическим требованиям и требованиям к восстановлению ресурсов. Однако к ограничениям относятся неполное разделение металлов из-за перекрывающихся физических свойств и значительные первоначальные инвестиции в оборудование.

Пирометаллургическая технология

Пирометаллургическая технология извлекает металлы из печатных плат при высоких температурах, что особенно подходит для восстановления таких цветных металлов, как медь и олово. Этот метод включает нагрев материалов до 1400–1600 °C в отражательной печи, где восстановление углерода преобразует оксиды металлов в металлические формы. Основные химические реакции включают:

2МО + С → 2М + CO₂

SnO₂ + 2C → Sn + 2CO 

Последующая обработка включает добавление серы для удаления примесей меди с образованием моносульфида меди (CuS) в виде шлака, который затем удаляется, после чего соотношение олова и свинца корректируется в соответствии с техническими требованиями. Хотя пирометаллургические методы обеспечивают высокую эффективность переработки печатных плат, они могут выделять вредные газы и производить опасные побочные продукты, что требует использования строгих систем контроля выбросов газов. Эта технология в первую очередь подходит для крупномасштабных операций по переработке, требующих более высоких инвестиций в оборудование и эксплуатационных расходов, но при этом демонстрирует высокую адаптивность к сырью и возможность обработки различных типов печатных плат.

Пирометаллургическая технология

Пирометаллургическая технология селективно растворяет и восстанавливает металлы из печатных плат с использованием химических растворов, разработанных и усовершенствованных Бюро горной промышленности США в 1970-х годах. Процесс в основном включает химическое выщелачивание (с использованием растворов цианида натрия для восстановления золотого покрытия или кислотных растворов для растворения металлов), осаждение, электролиз и ионный обмен. Гидрометаллургия обеспечивает высокие показатели извлечения металлов и отличную селективность при переработке печатных плат, позволяя перерабатывать низкосортное металлическое сырье. Однако к проблемам относятся использование потенциально токсичных химикатов и строгие протоколы обработки отходов для предотвращения вторичного загрязнения. Современные гидрометаллургические методы продвинулись вперед и теперь используют кислотные травильные растворы для восстановления меди из отходов печатных плат, регулируя pH для осаждения ионов меди в виде гидроксида меди для дальнейшей переработки. Хотя химические методы обеспечивают высокую эффективность и широкую применимость (работа с несколькими металлами), они создают значительное загрязнение (токсичность цианида, требования к кислотной обработке) и влекут за собой высокие затраты на реагенты.

Биотехнологическое восстановление

Биотехнологическая рекуперация – это новая экологичная технология селективного извлечения металлов из печатных плат с помощью микроорганизмов или ферментов. Этот метод был впервые предложен и экспериментально подтвержден исследовательской группой из Бирмингемского университета в начале 2010-х годов. Биотехнология использует микробные метаболиты (такие как органические кислоты и ферменты бактерий, таких как Ferriportichlorobacterium) для растворения металлов для последующего разделения. Этот метод переработки печатных плат экологичен и энергоэффективен, открывая потенциал для селективного извлечения металлов. Однако он требует длительного времени обработки (от нескольких дней до нескольких недель) и низкой эффективности (подходит только для низкосортных металлов). Биотехнологическая рекуперация в настоящее время находится преимущественно на стадии исследований и разработок и имеет ограниченное промышленное применение. Она подходит в основном для мелкосерийной переработки с низкими требованиями к уровню загрязнения окружающей среды или в качестве вспомогательного метода к химическим процессам для снижения уровня загрязнения. Несмотря на свои ограничения, биотехнология представляет собой одно из будущих направлений развития переработки печатных плат. Ожидается, что благодаря развитию биотехнологии в ближайшие пять-десять лет появятся примеры коммерческого применения.

-  Обзор самых передовых технологий извлечения золота из печатных плат

-  Передовая технология переработки печатных плат