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電子垃圾的回收關鍵:主機板的剝金技術與回收策略
 

【作者: 籃貫銘】   2019年03月04日 星期一

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從回收的渠道來看,廢棄電子的回收應該要切成兩大類,一個就是一般所謂的電子垃圾「E-waste」,也就是終端消費性電子產品的回收;另一種則是屬於工業製造的層級,為製造工廠內的不良品的回收處理。而這兩者有完全不同的回收管道,所使用的處理程序與方法也有差異。


在製造工廠端的不良品回收,多都是由製造商委託民間的回收業者進行處理,這些不良品通常被泛稱為「下腳料」,其涉及的類型,包含連接器(connector)、印刷電路板(PCB)與廢晶圓(wafer)等。相對於廢3C和廢家電,下腳料因物料單一、較易處理,故能獲取的貴金屬含量也較高,是回收處理業者的重點市場,因此也早已發展出相對成熟的回收體系,更鮮少流出市面,成為環境隱憂。


目前最主要的回收議題,都是圍繞在廢棄的電子終端產品上,其蒐集不易,在拆解與後續的回收上都存在著不易突破的問題,是當前全球各國政府正積極尋求解決方案的命題,更是要落實循環經濟的關鍵點。


而在台灣,廢棄的消費性電子產品和廢家電類的回收業務,是由環保署回收基管會和廢管處所負責推動,他們透過與民間回收業者和各級縣市政府合作,建立起了層層的回收管道,並透過回收補助的形式,讓台灣的廢3C和廢家電有了非常健全的回收管道。


雖然目前後端進行廢棄物處理的業者在回收技術與解決方案上仍不成熟,但整體的機制已是全球少見的完整,同時在回收率上的表現更是有目共睹,多次受到國際的盛讚。


台灣廢3C和廢家電的回收體系

在廢3C和廢家電這類的回收處理上,主要是透過回收補助的方式,讓回收業者有積極的經濟動能去進行廢品的回收,而回收回來的廢品,則會先進行大至的分類,之後就會採取破碎的方式,把廢品輾碎成廢料後,再進行下一步的處理。目前主流的途徑是採用焚燒的方式,運用高溫將其中的貴金屬燒熔出來。


不過,由於台灣並沒有大型回收專用的焚燒純化廠,因此目前破碎後的回收廢料,業者多會轉賣至日本,由日本專業的廠商來進行後續的處理。



圖一 : 廢電器和廢電子產品都是台灣公告回收的物品,但目前多使用破碎後再焚燒的回收方式,並無法帶來最佳的效益。
圖一 : 廢電器和廢電子產品都是台灣公告回收的物品,但目前多使用破碎後再焚燒的回收方式,並無法帶來最佳的效益。

而台灣目前這套回收機制乃是由行政院環保署的資源回收基金管理會(回收基管會)所掌管,它是專門辦理廢棄物回收相關業務推動與稽核的單位,所執行的業務包含:回收清除處理費收支、回收業者的輔導管理、稽核認證制度的建立,及補助地方政府執行資源回收宣導等。


而從1998年成立至今,回收基管會已在台灣建立起一個非常完整的回收體系,且運用超過20年的實際執行經驗,串連了台灣的回收單位與民間業者,讓此體系能夠產生具體的經濟價值,也就是落實了現在世界最火紅的經濟思維-「循環經濟」。


「台灣的資源回收成果已居全球領先位置,整體的回收率從1998年的5.87%,成長到目前的52.51%;其中公告應回收的電子廢棄物的回收率更達到64.44%,遠超過德國的44.9%。」回收基管會副執行秘書宋欣真指出。


而根據Eunomia的統計資料,台灣的整體回收率名列世界第五,全球第一則是德國(66%)。


宋欣真進一步解釋,台灣的資源回收歷史,經歷了早期的「酒矸倘賣」的獨立業者,一直到目前結合了社區民眾、地方清潔隊和回收業者的完整體系,已經具備了非常良好的體質。而基管會的角色除了督導責任業者繳交回收清除處理費外,也運用獎助及補貼機制,推動資源回收處理體系,同時建立有效回收制度,暢通回收處理管道。


目前政府已公告的回收項目,共有13大類33項的回收品目,為廢一般物品及容器、農藥廢容器、廢機動車輛、廢輪胎、廢鉛蓄電池、廢電子電器物品及廢資訊物品。


而根據回收基管會的資料,單2017一年,透過回收基金體系所回收的物品就達到128萬公噸,換算成可減的二氧化碳排放量可達203萬公噸,相當於5402座大安森林公園的吸碳量。


宋欣真強調,站在目前的基礎上,台灣未來的資源回收發展上,應該要追求高值化(High vaule),也就是提高整體的資源回收經濟價值。


她認為,回收率再提高幾個百分比,並沒有太多實質意義,應該要追求更高的回收價值。而要達成這個目標,「回收科技」的創新與「綠色設計」的導入將是最關鍵的一環。


不破碎、不焚燒的回收技術

既然「科技」與「設計」是最關鍵的突破點,那改良目前的廢料回收方式就是首要之務。第一步,就是避免使用焚燒的手段。


把廢電子分拆成幾個部分,其中最具價值的部分就是主機板、散熱元件、硬碟與其他的金屬部件,這些部分也就是貴金屬含量最高的零組件。而當一個廢3C和廢家電進入回收體系後,通常會進行初步的分解,把其大致分解成機殼、主機板和金屬類元件,再進行各自的回收。


但是針對主機板的部分,卻只能粉碎後,再以焚燒的方式來取得貴金屬。這個方法不僅消耗天然能源,也造成更多的碳排放,同時回收的效率也有限,並不是最佳的回收策略。


而廢主機板的最佳回收策略則是先剝錫,把焊在其上的晶片和元件分離,之後再依晶片和元件的種類進行如剝金、剝銀和銅等的貴金屬回收。以智慧手機為例,其內元件的貴金屬含量非常高,但由於手機體積輕薄,所有的零組件都被焊在機板上,因此必須先將焊錫剝除,才能把晶片和零組件取下,進行後續的貴金屬回收。


目前,台灣的環保剝金技術方案供應商優勝奈米科技(UWin nanotech),就提供一種兼具環保與經濟效益的貴金屬回收解決方案,能為廢機板回收帶來最高的經濟效益。


優勝奈米的剝金方案不採焚燒的方式,而是透過浸泡和電解的濕式流程,且其藥劑不含任何有毒元素並呈現中性,完全不會傷及人體和機板的底料,因此能夠進一步提高整體的回收和利用率。



圖二 : 濕式回收技術的分層分類流程,能為大量提高廢電子回收的價值,更重要的是其完全符合最高等級的環保要求。
圖二 : 濕式回收技術的分層分類流程,能為大量提高廢電子回收的價值,更重要的是其完全符合最高等級的環保要求。

優勝奈米總經理許景翔表示,目前業界普遍使用的金屬剝除劑都含氰化物(氰化鈉和氰化鉀),但氰化物是劇毒,對人體有致命性的影響。因此剝金人員都必須身著防護衣,在密閉的環境裡工作,嚴重影響身心健康。


除了氰化物之外,許景翔更指出,在一些落後國家,甚至仍在使用王水進行金屬剝除,這種方法不僅毒害人體和環境,還會侵蝕零件的基材,是一種非常劣質的回收方式。


先剝錫、再將元件分類處理

而優勝奈米自行研發的金屬剝除配方是一種無氰化物的環保藥劑,能剝除的金屬包含金、銀、鈀、鎳、銅、錫、鋁、鈦與不鏽鋼等,並提供化學剝除與電解剝除兩種不同方式的藥劑,讓業者可依據自身情況選擇適用的方式。


而依據優勝奈米的流程,廢機板會先以經過環保剝錫方案處理,把其焊錫一次溶出至藥劑中進行回收。剝錫後,晶片與其他元件便可輕鬆自機板上取下,再進行進一步的分類。



圖三 : 不傷底料、快速剝離貴金屬,是濕式回收技術最引人入勝的優勢。
圖三 : 不傷底料、快速剝離貴金屬,是濕式回收技術最引人入勝的優勢。

由於不同的部件所使用的貴金屬並不相同,因此需要透過不同的剝金方案來回收其中的貴金屬;再者,不同元件的製程也不相同,因此回收的處理方式也各異。


優勝奈米表示,機板上的元件材料與構成,大致可區分為:機板本體、BGA、IC、SIM卡連接器、多層陶瓷電容(MLCC),以及其他零組件等。


以機板為例,其電路的鍍層多使用黃金為材料,因此需使用黃金剝金回收方案,來回收其中的黃金。而其處理方式同樣是濕式的浸泡式剝金,只需把機板泡在剝金劑中脫去黃金鍍層,然後再從溶液中回收黃金。


至於BGA封裝的晶片,由於外層皆有塑膠封裝,因此需先行使用粉碎的方式,把晶片化成粉末,再使用剝金劑來萃取其中的黃金。


依據優勝奈米的實作,每處理一公斤的廢手機機板,約可回收0.402克的黃金、0.844克的銀、0.0161克的鈀、71.6克的錫與245.6克的銅,換算每噸廢機板的價值高達2萬1千4百美元。


而這套流程與解決方案不僅只適用於智慧型手機,凡只要具備回收效益的電子裝置都可以透過這個流程來取得更佳的回收效益,例如廢電腦、廢電視、平板電腦等各式3C電子,只要其內有複雜的機板設計都能適用。


許景翔也指出,除了廢電子產品能使用優勝奈米的濕式剝金流程,工廠的下腳料也同樣適用,並能提高貴金屬的回收率,提高業者獲利。


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