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电子垃圾的回收关键:主机板的剥金技术与回收策略
 

【作者: 籃貫銘】2019年03月04日 星期一

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从回收的渠道来看,废弃电子的回收应该要切成两大类,一个就是一般所谓的电子垃圾「E-waste」,也就是终端消费性电子产品的回收;另一种则是属於工业制造的层级,为制造工厂内的不良品的回收处理。而这两者有完全不同的回收管道,所使用的处理程序与方法也有差异。


在制造工厂端的不良品回收,多都是由制造商委托民间的回收业者进行处理,这些不良品通常被泛称为「下脚料」,其涉及的类型,包含连接器(connector)、印刷电路板(PCB)与废晶圆(wafer)等。相对於废3C和废家电,下脚料因物料单一、较易处理,故能获取的贵金属含量也较高,是回收处理业者的重点市场,因此也早已发展出相对成熟的回收体系,更鲜少流出市面,成为环境隐??。


目前最主要的回收议题,都是围绕在废弃的电子终端产品上,其搜集不易,在拆解与後续的回收上都存在着不易突破的问题,是当前全球各国政府正积极寻求解决方案的命题,更是要落实循环经济的关键点。


而在台湾,废弃的消费性电子产品和废家电类的回收业务,是由环保署回收基管会和废管处所负责推动,他们透过与民间回收业者和各级县市政府合作,建立起了层层的回收管道,并透过回收补助的形式,让台湾的废3C和废家电有了非常健全的回收管道。


虽然目前後端进行废弃物处理的业者在回收技术与解决方案上仍不成熟,但整体的机制已是全球少见的完整,同时在回收率上的表现更是有目共睹,多次受到国际的盛赞。


台湾废3C和废家电的回收体系

在废3C和废家电这类的回收处理上,主要是透过回收补助的方式,让回收业者有积极的经济动能去进行废品的回收,而回收回来的废品,则会先进行大至的分类,之後就会采取破碎的方式,把废品辗碎成废料後,再进行下一步的处理。目前主流的途径是采用焚烧的方式,运用高温将其中的贵金属烧熔出来。


不过,由於台湾并没有大型回收专用的焚烧纯化厂,因此目前破碎後的回收废料,业者多会转卖至日本,由日本专业的厂商来进行後续的处理。



图一 : 废电器和废电子产品都是台湾公告回收的物品,但目前多使用破碎後再焚烧的回收方式,并无法带来最隹的效益。
图一 : 废电器和废电子产品都是台湾公告回收的物品,但目前多使用破碎後再焚烧的回收方式,并无法带来最隹的效益。

而台湾目前这套回收机制乃是由行政院环保署的资源回收基金管理会(回收基管会)所掌管,它是专门办理废弃物回收相关业务推动与稽核的单位,所执行的业务包含:回收清除处理费收支、回收业者的辅导管理、稽核认证制度的建立,及补助地方政府执行资源回收宣导等。


而从1998年成立至今,回收基管会已在台湾建立起一个非常完整的回收体系,且运用超过20年的实际执行经验,串连了台湾的回收单位与民间业者,让此体系能够产生具体的经济价值,也就是落实了现在世界最火红的经济思维━「循环经济」。


「台湾的资源回收成果已居全球领先位置,整体的回收率从1998年的5.87%,成长到目前的52.51%;其中公告应回收的电子废弃物的回收率更达到64.44%,远超过德国的44.9%。」回收基管会??执行秘书宋欣真指出。


而根据Eunomia的统计资料,台湾的整体回收率名列世界第五,全球第一则是德国(66%)。


宋欣真进一步解释,台湾的资源回收历史,经历了早期的「酒种倘卖」的独立业者,一直到目前结合了社区民众、地方清洁队和回收业者的完整体系,已经具备了非常良好的体质。而基管会的角色除了督导责任业者缴交回收清除处理费外,也运用奖助及补贴机制,推动资源回收处理体系,同时建立有效回收制度,畅通回收处理管道。


目前政府已公告的回收项目,共有13大类33项的回收品目,为废一般物品及容器、农药废容器、废机动车辆、废轮胎、废铅蓄电池、废电子电器物品及废资讯物品。


而根据回收基管会的资料,单2017一年,透过回收基金体系所回收的物品就达到128万公吨,换算成可减的二氧化碳排放量可达203万公吨,相当於5402座大安森林公园的吸碳量。


宋欣真强调,站在目前的基础上,台湾未来的资源回收发展上,应该要追求高值化(High vaule),也就是提高整体的资源回收经济价值。


她认为,回收率再提高几个百分比,并没有太多实质意义,应该要追求更高的回收价值。而要达成这个目标,「回收科技」的创新与「绿色设计」的导入将是最关键的一环。


不破碎、不焚烧的回收技术

既然「科技」与「设计」是最关键的突破点,那改良目前的废料回收方式就是首要之务。第一步,就是避免使用焚烧的手段。


把废电子分拆成几个部分,其中最具价值的部分就是主机板、散热元件、硬碟与其他的金属部件,这些部分也就是贵金属含量最高的零组件。而当一个废3C和废家电进入回收体系後,通常会进行初步的分解,把其大致分解成机壳、主机板和金属类元件,再进行各自的回收。


但是针对主机板的部分,却只能粉碎後,再以焚烧的方式来取得贵金属。这个方法不仅消耗天然能源,也造成更多的碳排放,同时回收的效率也有限,并不是最隹的回收策略。


而废主机板的最隹回收策略则是先剥锡,把焊在其上的晶片和元件分离,之後再依晶片和元件的种类进行如剥金、剥银和铜等的贵金属回收。以智慧手机为例,其内元件的贵金属含量非常高,但由於手机体积轻薄,所有的零组件都被焊在机板上,因此必须先将焊锡剥除,才能把晶片和零组件取下,进行後续的贵金属回收。


目前,台湾的环保剥金技术方案供应商优胜奈米科技(UWin nanotech),就提供一种兼具环保与经济效益的贵金属回收解决方案,能为废机板回收带来最高的经济效益。


优胜奈米的剥金方案不采焚烧的方式,而是透过浸泡和电解的湿式流程,且其药剂不含任何有毒元素并呈现中性,完全不会伤及人体和机板的底料,因此能够进一步提高整体的回收和利用率。



图二 : 湿式回收技术的分层分类流程,能为大量提高废电子回收的价值,更重要的是其完全符合最高等级的环保要求。
图二 : 湿式回收技术的分层分类流程,能为大量提高废电子回收的价值,更重要的是其完全符合最高等级的环保要求。

优胜奈米总经理许景翔表示,目前业界普遍使用的金属剥除剂都含??化物(??化钠和??化钾),但??化物是剧毒,对人体有致命性的影响。因此剥金人员都必须身着防护衣,在密闭的环境里工作,严重影响身心健康。


除了??化物之外,许景翔更指出,在一些落後国家,甚至仍在使用王水进行金属剥除,这种方法不仅毒害人体和环境,还会侵蚀零件的基材,是一种非常劣质的回收方式。


先剥锡、再将元件分类处理

而优胜奈米自行研发的金属剥除配方是一种无??化物的环保药剂,能剥除的金属包含金、银、??、镍、铜、锡、铝、??与不锈钢等,并提供化学剥除与电解剥除两种不同方式的药剂,让业者可依据自身情况选择适用的方式。


而依据优胜奈米的流程,废机板会先以经过环保剥锡方案处理,把其焊锡一次溶出至药剂中进行回收。剥锡後,晶片与其他元件便可轻松自机板上取下,再进行进一步的分类。



图三 : 不伤底料、快速剥离贵金属,是湿式回收技术最引人入胜的优势。
图三 : 不伤底料、快速剥离贵金属,是湿式回收技术最引人入胜的优势。

由於不同的部件所使用的贵金属并不相同,因此需要透过不同的剥金方案来回收其中的贵金属;再者,不同元件的制程也不相同,因此回收的处理方式也各异。


优胜奈米表示,机板上的元件材料与构成,大致可区分为:机板本体、BGA、IC、SIM卡连接器、多层陶瓷电容(MLCC),以及其他零组件等。


以机板为例,其电路的镀层多使用黄金为材料,因此需使用黄金剥金回收方案,来回收其中的黄金。而其处理方式同样是湿式的浸泡式剥金,只需把机板泡在剥金剂中脱去黄金镀层,然後再从溶液中回收黄金。


至於BGA封装的晶片,由於外层皆有塑胶封装,因此需先行使用粉碎的方式,把晶片化成粉末,再使用剥金剂来萃取其中的黄金。


依据优胜奈米的实作,每处理一公斤的废手机机板,约可回收0.402克的黄金、0.844克的银、0.0161克的??、71.6克的锡与245.6克的铜,换算每吨废机板的价值高达2万1千4百美元。


而这套流程与解决方案不仅只适用於智慧型手机,凡只要具备回收效益的电子装置都可以透过这个流程来取得更隹的回收效益,例如废电脑、废电视、平板电脑等各式3C电子,只要其内有复杂的机板设计都能适用。


许景翔也指出,除了废电子产品能使用优胜奈米的湿式剥金流程,工厂的下脚料也同样适用,并能提高贵金属的回收率,提高业者获利。


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