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3C產品與PCB廢棄物蘊含回收貴金屬商機

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大型粉碎機可以將電子廢棄物先進行粉碎、分撿不同原材料,有利於提高後續處理高價值回收材料的再處理效能。Powerscreen
大型粉碎機可以將電子廢棄物先進行粉碎、分撿不同原材料,有利於提高後續處理高價值回收材料的再處理效能。Powerscreen

金、鈀等貴金屬,在金屬特性表現中,物理化學性質穩定、色澤美麗,被大量使用在飾品、高價珠寶製作用途,用於3C電子產品中是基於物理特性穩定效用,大量使用在關鍵零組件、金屬接點鍍層,3C電子產品使用汰換過程有效回收貴金屬,成為電子產品回收的一大利基...

金、鈀金屬的物理表現特質,令其大量應用於電子產品之中,尤其是3C產品追求輕薄短小、高性能市場趨勢推升下,這類電子零件要求越來越高,對於金、鈀等高價貴金屬用量亦隨之增加,尤其是表面黏著型式的元器件產品,例如,電阻、電容、電感等,另PCB電路板的關鍵重要連接接點,採用高穩定性的金為重要接點進行局部鍍層,改善金屬接點耐用與導電性,此外,如積體電路晶片與外部引腳的打線,多使用金材質處理引線,貴金屬在電子產品元器件的用量正逐步提升。

回收貴金屬精煉程序。DIGITIMES攝

回收貴金屬精煉程序。DIGITIMES攝

電子廢棄物回收處理程序。DIGITIMES攝

電子廢棄物回收處理程序。DIGITIMES攝

電子產品生命週期縮短  PCB用量、汰換導致廢棄物激增

隨著電子產業與終端市場發展蓬勃,3C電子產品與PCB用量暴增,終端產品的生命週期,因為產品高度競爭、快速汰換,產品生命週期從以前3?5年大幅縮短至1年上下,電子廢棄物正以倍速的速度成長。

在3C產品廢棄物中,大量混合機殼、軟式?硬式印刷電路板材、被動元件與各種五金機構件組成,廢料除了大宗的塑膠件外,其實不外乎銅、鋁、鐵、鉛,甚至是金、鈀等貴重金屬材料,若將這些廢棄材料直接丟棄,其實從使用價值角度考量等於是浪費的行為,若能有效分類、回收、提煉再利用,不僅可以有效回收電子廢棄物與PCB板材其中的貴金屬,同時可做到廢棄物回收資源活化再利用的目的。

因此,對於電子3C產品的回收重點,大多會著眼於高價、稀有或貴金屬回收再使用的角度思考,因為貴金屬的稀有性與飾品、電子零組件再用性高,市場流通價值相對較高,在電子廢棄物回收眾多項目中回收是最顯著、最具效益的重點項目。以含「金」量高的電子廢棄物,主要是會是PCB電路板、積體電路廢棄材料中含量較高,也是相關回收程序的重點回收附帶產物。

積體電路、PCB板製程  金、鈀貴金屬均為重要材料

在積體電路製程中,「金」材料主要會出現在鍍膜、成膜階段製程的相對應模具與製程中產生的蒸鍍廢棄材料,另在後段鍍金製程的化學鍍金廢溶液、與含金的廢棄物料(如廢晶圓、含金粉塵?廢樹脂?觸媒?洗劑廢溶液等);若是PCB電子電路板產業生產的含金廢棄物,主要會產生在蝕刻、PCB表面處理之後段金屬鍍層製程衍生的電鍍廢溶液、電鍍廢棄材料、廢棄電路板與含金的活性碳材料等。

「鈀」貴金屬主要來源會是被動元件方面,例如在晶片型的積層陶瓷電容被動元件,就會有採用鈀貴金屬的合金複層材料,另外,鈀金屬或是合金其物理性具備高導電性、高溫反應性低等優點,被視為電子電路中極佳的電極材料,但因為價值相當高,成為電子廢棄物貴金屬回收的重點項目之一。

電子廢棄物回收處理流程

檢視製程廢棄物或是廢棄電子零件回收程序,可大致理解從廢棄物提取貴金屬或分類出其他有價值材料的實際方法,以常見的回收處理再製程序觀察,在印刷電路板製造或是金屬表面處理等業者,大致會用破碎處理、氰化離剝?燒成?酸溶解?電解製程,進行可回收之有價值材料的提取、精煉處理,再經過透過儀器分析成分,最終針對含金或鈀貴金屬的溶液導入精煉製程進行貴金屬精製提取,最後再把產出的金粉採用高溫熔解製成金或鈀之最終原材料回收成品。

在破碎製程中,主要是電子產品本身的製作材料多元,有塑料、金屬與其他零組件加工物,基本上先經過人工基本拆解初步分離機殼、電子零件、電子電路板等,再將廢料簡單區隔丟入破碎機處理設備,把電子零組件、PCB電路板粉碎成較小單位碎片,再經自動分選程序將原本混和金屬、塑料、PCB基板碎片的狀態分離成金屬與非金屬材料。

因為考量在電子廢棄物中貴金屬含金量較高的部分多集中在PCB電子電路板及其電子零組件上面,因此多數重點貴金屬回收會把PCB連同上面的零組件另行進行重點回收處理,而透過破碎機的處理程序,可以將PCB電路板的金屬線路與基板分裂成碎片,有利於後段進行化學溶劑處理提升溶解金屬線路的化學效用,增加溶液與材料的接觸面積。

運用化學溶液處理  溶出提取廢材中的貴金屬

氰酸剝離劑浸泡製程中,為將內含「金」貴金屬的合金模具或其他回收材料,透過剝離劑浸泡、加熱溶解過程,再經過濾除去雜質後,透過擷取少量樣品確認回收材料中的含金量比例,再經由模具魚溶解槽溶出貴金屬成分後,再用水洗淨模具上的剝離液與清潔洗淨後,經過乾燥再轉生產單位繼續使用模具。

而取得之含金、鈀貴金屬的生產或回收廢棄物,再進行特定溫度加熱處理,加熱完成將回收物再投入王水槽液中形成貴金屬王水液,在液態型態時進行雜質濾除,除了過濾設備可能殘留貴金屬須經過處理取出外,含金、鈀材料的溶液則可進一步精煉再提取。含金、鈀材料的溶液仍須經一段加工取出程序,透過貴金屬溶液中之剝離沈澱物,再分別將沈澱物還原成至貴金屬「金」、「鈀」金屬成品。

而從含貴金屬的事業廢溶液(非王水溶液)中提取「金」、「鈀」金屬,一般會採取電解製程處理貴金屬提取,例如將製作PCB製程中廢棄的含貴金屬剝離液,以通入直流電型式進行電解處理程序,經處理電解過程「金」會附著於負極上,再將廢液過濾同時處理吸附在負極的「金」進行燒成程序,燒成後的材料再經先前提到的王水溶解、沈澱與提取貴金屬程序,取得貴金屬。

取出貴金屬再進行精煉  達到市場需求純度提升價值

取得貴金屬材料後,數量與品質會影響其價值,初步處理取得的材料仍須經過精煉提升材料成分,才能有較高的經濟價值。一般精煉的目標為將貴金屬材料提升至市場可接受的純度,以「金」材料為例,至少要99.99%以上的純度才有較佳市場價值;「鈀」金屬純度較金要求略低,僅需精練至99%純度。

由於電子產品的汰換週期越來越短,電子廢棄物的數量成長速度激增,從電子廢棄物或生產過程產生的廢液提取貴金屬「金」、「鈀」,透過高價值的貴金屬提取精練,不僅成為回收精煉業者進行廢料回收再製的主要收入與驅動誘因,同時,為了提升回收產業的經濟價值,在導入回收材料提取作業前的粉碎機處理、分撿動作反而是後段提取是否能達到高效率、創造高產值的關鍵,而在回收業者持續優化改善的作業流程下,單位電子或生產廢棄物回收的效益會越來越提升,同時增加廢棄物回收率提升,減少地球珍稀資源浪費。

電子廢棄物回收金、鈀程序成熟  成為貴金屬重要來源

而投入電子廢棄物、生產廢棄物的再製回收,在金、鈀等貴金屬的再生、在精煉的技術與資源已相當成熟,自回收市場取得之貴金屬資源已能達到一定之市場規模與產能,儼然已是新世紀的貴金屬採集新途徑,只是採集的來源為透過廢棄電子產品與生產過程產生之廢溶液、廢料,透過回收製程將金、鈀等貴金屬重新再生提取所投入材料採集能源消耗量、採集數量等,都較傳統透過貴金屬礦坑採礦物開採、冶煉、再精煉的過程來得更省能源、更環保,同時污染物更低、還能減少廢棄物處理成本,已成為具多方綜效的資源再生典範。

投入廢棄電子產品、PCB貴金屬提取產業,必須考量再製、提取設備與流程投入的經濟性,包含初期投入成本、設備攤提年限等考量,另在設備與操作維護費用、有價材料精煉後的市場利潤等,考量整體回收經濟效益,除能避免大量電子與生產廢棄物造成環境污染與增加垃圾處理成本,也能因為珍稀貴金屬再生技術持續提升,降低「金」、「鈀」金屬的資源開採需求,間接減少天然資源遭破壞、降低珍稀金屬大量開採、資源衰竭問題發生。