К 2025 году технология растворимых 3D-печатных печатных плат произведет революцию в традиционных моделях переработки электроники. Система Dissolv PCB, совместно разработанная Мэрилендским университетом, Технологическим институтом Джорджии и Университетом Нотр-Дам, использует подложку из поливинилового спирта (ПВС) и эвтектические чернила из жидкого металла галлия-индия (EGaIn). Проекты схем преобразуются в модели, напечатанные на 3D-принтере, с помощью плагина FreeCAD. После того, как печатные платы достигают конца своего срока службы, их погружают в воду, где подложка из ПВС полностью растворяется в течение 30 минут, высвобождая неповрежденные компоненты. Тем временем жидкий металл объединяется в сферические капли из-за поверхностного натяжения, что обеспечивает эффективную утилизацию. Эта технология переработки печатных плат из отходов позволяет достичь 99,4% уровня повторного использования материалов ПВС и 98,6% уровня утилизации жидкого металла. Оценка жизненного цикла (LCA) показывает, что этот метод значительно превосходит традиционную обработку плит FR-4 по восьми экологическим показателям, включая потенциал глобального потепления и потребление ресурсов. Параллельное решение, разработанное командой из Университета Цинхуа в Китае, снижает стоимость единицы продукции на 38%, а его диэлектрическая проницаемость (3,2) и термостойкость (180 °C) сопоставимы со стандартами промышленного FR-4. Такие замкнутые технологии уже прошли коммерческие испытания в таких областях, как производство смарт-меток, позволяя пользователям самостоятельно растворять и перерабатывать их после получения.
В промышленных масштабах многоступенчатые механико-физические методы остаются наиболее широко применяемой технологией переработки использованных печатных плат (ПП). Автоматизированная система GreenJet Environmental использует трёхступенчатый процесс дробления и трёхступенчатую сортировку: сначала платы грубо измельчаются до частиц размером 3–5 см с помощью двухвального измельчителя, затем измельчаются до 0,5–1 см с помощью молотковой мельницы и, наконец, измельчаются до порошка 30–80 меш с помощью дисковой дробилки с водяным охлаждением. Этап сортировки сочетает в себе технологии воздушной сортировки, сортировки по плотности и высоковольтной электростатической сортировки для отделения металлических компонентов от порошкообразной смолы. Этот процесс обеспечивает степень извлечения меди ≥99%, содержание неметаллических остатков <1% и суточную производительность переработки 600–800 кг. Пылеобразование контролируется импульсной системой пылеудаления, а выбросы отработавших газов соответствуют международным экологическим стандартам, что делает его пригодным для переработки многослойных ПП с высоким содержанием меди. Компания Dingji Electronics оптимизировала эту технологию, разработав интеллектуальную рентгеновскую сортировку (коэффициент погрешности <0,5%) и интегрированные процессы низкотемпературного дробления и электростатической сортировки для импедансных печатных плат, что позволило достичь чистоты меди 99,9%, которую можно непосредственно использовать в производстве новых плат. Порошок смолы преобразуется в огнестойкие наполнители для строительных материалов, обеспечивая 100%-ное использование ресурсов и снижение общих эксплуатационных расходов на 30%.
В области переработки драгоценных металлов метод аминосульфоновой кислоты и метод биовыщелачивания стали основными решениями для эффективного извлечения золота. Метод аминосульфоновой кислоты работает при комнатной температуре, используя раствор аминосульфоновой кислоты 70 г / л, смешанный с 15 % перекисью водорода, для обработки позолоченного слоя, разъедая лежащий под ним медно-никелевый слой, чтобы отслоить золотую фольгу. Когда соотношение твердого вещества и жидкости составляет 1: 5 (г / мл), а выщелачивание проводится в течение 120 минут, степень извлечения золота превышает 96 %. Раствор может извлекать медь и никель для повторного использования, а отделенную золотую фольгу можно плавить без дальнейшей очистки. Метод биовыщелачивания использует двухэтапный процесс: сначала бактерии сульфида железа (II) используются для выщелачивания 99 % меди в условиях pH = 2,0 и 44,3 г / л Fe²⁺; Затем остаток обрабатывают пурпурными палочковидными бактериями с оптимальными параметрами, определенными методом анализа поверхности отклика: pH = 10,5, глицин 4,02 г/л и температура 31 °C. Степень выщелачивания золота достигает 72,58%. Южнокорейские компании сочетают гидрометаллургию с адсорбцией на функциональных полимерах для селективного извлечения золота из кислых растворов выщелачивания, достигая чистоты ≥99,9% и снижая общие затраты на 30%.
На практике сочетание технологий должно подбираться в соответствии с характеристиками компонентов. Субстраты на основе бромированной эпоксидной смолы: технология сверхкритического метанола (СКМ) обеспечивает разложение 96% органической смолы при температуре 350°C, 90 минут и соотношении жидкой и твердой фаз 20 мл/г, образуя фенольные соединения, не содержащие брома. Обогащение металлической меди происходит за счет разложения органического слоя, достигая степени извлечения 35,76%, при этом эффективность рециркуляции метанола превышает 90%.
Травяной раствор: новый патент Цзянсийского университета науки и технологий использует процесс удаления примесей, концентрированной кристаллизации и соляно-щелочной реакции для получения сырого гидроксида меди из кислотного травильного раствора, после чего следует перекристаллизация растворением и реакция с аммиаком для синтеза оксида меди электронного качества. Для увеличения удельной поверхности добавляются добавки солей цинка и поверхностно-активные вещества, что позволяет получить чистый сотовый оксид меди, отвечающий требованиям полупроводниковой промышленности.
Смешанные электронные отходы: Нинбоский институт материаловедения и инженерии Китайской академии наук разработал систему кислотного выщелачивания с полимерной адсорбцией для последовательного выделения меди, олова и драгоценных металлов из выщелачивающего раствора. Полимерный адсорбент обеспечивает нетоксичное и высокоэффективное извлечение золота (≥99,9%), при этом твердые остатки преобразуются в сырье для строительных материалов, что сокращает выбросы отходов на 40%. Эти методы переработки печатных плат (PCB) в совокупности создают комплексную сеть переработки, охватывающую подложки, металлы и химическое сырье.
Язык
