nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồi cu từ bản mạch điện tử thải...
TRANSCRIPT
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 1/61
MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 3
Chươ ng 1: TỔNG QUAN ................................................................................. 4 1.1 Giớ i thiệu chung về chất thải điện tử .................................................... 4 1.1.1 Đị nh nghĩ a về chấ t thải đ iệ n tử (E-Waste) ....................................... 4 1.1.2 Thành phầ n vậ t chấ t củ a chấ t thải đ iệ n tử ........................................ 4
1.1.2.1 Thành phần vật chấ t chung có giá tr ị ........................................... 4 1.1.2.2 Các thành phần và các chấ t nguy hại ........................................... 5
1.2 Giớ i thiệu về bản mạch điện tử .............................................................. 8 1.2.1 C ấ u tạ o củ a bả n mạ ch đ iệ n tử ........................................................... 8 1.2.2 Thành phầ n chủ yế u củ a bả n mạ ch ................................................ 11
1.3 Tác động môi trườ ng và sứ c khỏe của chất thải điện tử ..................... 12
1.3.1 Các chấ t nguy hại trong chấ t thải đ iệ n tử ...................................... 12 1.3.1.1 Đồng .......................................................................................... 12 1.3.1.2 Chì ............................................................................................. 13 1.3.1.3 Thiế c .......................................................................................... 13 1.3.1.4 Berili .......................................................................................... 14 1.3.1.5 Cadimi ....................................................................................... 14 1.3.1.6 Thu ỷ ngân .................................................................................. 15 1.3.1.7 Chấ t chố ng cháy trong phần nhự a (Brominated Flame
Retardants) ............................................................................................ 15
1.3.2 Suy giả m sứ c khỏe và khả nă ng lao độ ng củ a con ngườ i .............. 15 1.3.3 Suy thoái chấ t l ượ ng môi trườ ng .................................................... 16 1.4 Thuộc tính và ứ ng dụng của đồng ....................................................... 17
1.4.1 Tính chấ t vậ t lý củ a đồ ng ................................................................ 17 1.4.2 Tính chấ t hóa họ c .............................................................................. 17 1.4.3 Ứ ng d ụ ng củ a đồ ng và hợ p chấ t củ a nó .......................................... 18 1.4.4 Độ c tính củ a đồ ng .............................................................................. 20
1.5 Các phươ ng pháp tái chế, thu hồi nguyên liệu từ bản mạch .............. 20 1.5.1 Các phươ ng pháp phân loại và xử lý cơ họ c................................ 21 1.5.2 Các phươ ng pháp nhiệ t luyệ n ..................................................... 23
1.5.3 Các phươ ng pháp thu ỷ luyệ n ....................................................... 25 1.5.4 Các phươ ng pháp đ iệ n phân ........................................................ 28
Chươ ng 2: THỰ C NGHIỆM .......................................................................... 32 2.1 Mục tiêu và nội dung ............................................................................. 32 2.2 Hóa chất, dụng cụ, và máy móc ............................................................ 32
2.2.1 Hóa chấ t .......................................................................................... 32 2.2.2 Dụ ng cụ , và máy móc ....................................................................... 33
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 2/61
2
2.3 Các quy trình thự c nghiệm ................................................................... 34
2.3.1 Quy tình tuyể n tách cơ họ c làm giàu Cu ......................................... 34 2.3.2 Quy trình thự c nghiệ m thu hồi Cu .................................................. 36 2.4 Các phươ ng pháp phân tích sử dụng trong nghiên cứ u thự c nghiệm 36
2.4.1 Chuẩ n độ Cu 2+ ................................................................................. 36
2.4.2 Phân tích thành phầ n các kim loại bằ ng phươ ng pháp ICP - MS .. 37 Chươ ng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 38
3.1 Khảo sát một số đặc tính của bản mạch điện tử .................................. 38 3.1.1 Khả o sát thành phầ n kim loại củ a bả n mạ ch .................................. 38 3.1.2 Khả o ả nh hưở ng củ a quá trình nghiề n tớ i hiệu quả thu hồi Cu .... 39 3.1.3 Khả o sát thành phầ n Cu sau tuyể n tách.......................................... 40
3.2 Khảo sát ảnh hưở ng của thành phần nhự a tớ i hiệu quả thu hồi Cu .. 41 3.3 Khảo sát hiệu quả thu hồi Cu bằng các tác nhân hoá học khác nhau 43 3.4 Khảo sát khả năng thu hồi đồng bằng dung dịch Fe2(SO4)3 ................ 46
3.4.1 Khả o sát khả nă ng thu hồi Cu bằ ng dung d ị ch Fe 2(SO 4 ) 3 - H 2O 2 ... 46 3.4.1.1 Khảo sát ảnh hưỏng của nồng độ Fe2(SO4)3............................... 46 3.4.1.2 Khảo sát ảnh hưở ng của thờ i gian phản ứ ng............................. 47 3.4.1.3 Khảo sát hàm lượ ng H 2O2 .......................................................... 48
3.4.2 Khả o sát khả nă ng thu hồi Cu bằ ng dung d ị ch Fe 2(SO 4 ) 3 và ôxi không khí .................................................................................................. 49
3.4.2.1. Khảo sát ảnh hưở ng của nồng độ Fe
3+
...................................... 49 3.4.2.2 Khảo sát ảnh hưở ng của thờ i gian ............................................. 50 3.4.2.3 Khảo sát ảnh hưở ng của nhiệt độ ............................................... 51
3.5 Thử nghiệ m thiế t bị thu hồi đồ ng từ bả n mạ ch đ iệ n tử ..................... 52 3.5.1 Khảo sát ảnh hưở ng của thờ i gian đế n hiệu quả thu hồi Cu trong
thiế t bị thử nghiệm ................................................................................. 52 3.5.2 Khảo sát ảnh hưở ng của quá trình hoạt hóa nguyên liệu .............. 54
3.5.3 K ế t quả thử nghiệ m thu hồi Cu kim loại ......................................... 56 KẾT LUẬN ...................................................................................................... 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 58
PHỤ LỤC
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 3/61
3
MỞ ĐẦU
Sự gia tăng nhanh chóng của lượ ng chất thải từ các thiết bị điện, điện tử
trong vài năm gần đây đang đượ c các nhà Khoa học cũng như kinh tế trên thế
giớ i quan tâm đặc biệt. Các thiết bị điện, điện tử là những vật dụng hữu ích phục
vụ cuộc sống con ngườ i, nhưng khi thải bỏ lại là chất thải nguy hại cần phải có
biện pháp xử lý đặc biệt. Ở Việt Nam, Bộ Tài nguyên môi trườ ng đang đượ c thủ
tướ ng giao soạn thảo quyết định về trách nhiệm của các nhà sản xuất, nhập khẩu,phân phối và tiêu dùng phải thu gom, xử lý các thiết bị điện tử hỏng, hết hạn sử
dụng.
Bản mạch là một bộ phận thiết yếu trong thiết bị điện, điện tử có chứa
lượ ng lớ n kim loại có giá trị. Theo ướ c tính chứa khoảng 10% đồng và nhiều kim
loại có giá trị khác. Điều đó cũng chỉ ra rằng, nếu thu hồi kim loại trong đó thì sẽ
tiết kiệm đượ c tài nguyên và có giá trị kinh tế. Ướ c tính khoảng 50.000 tấn bản
mạch điện tử đượ c sản xuất mỗi năm ở Anh và chỉ 15% đượ c thu hồi, còn lại
85% đượ c chôn lấp.
Đồng là kim loại chiếm tỉ lệ lớ n nhất trong tổng số kim loại có trong bản
mạch và ứng dụng nhiều trong đờ i sống. Do vậy, việc thu hồi Cu trong bản mạch
thải bỏ không chỉ có ý ngh ĩ a về mặt môi trườ ng mà còn có giá trị kinh tế và bảo
vệ tài nguyên. Chính vì vậy, trong luận văn này chúng tôi đi sâu vào tìm hiểu và
bướ c đầu “ Nghiên cứ u qui trình công nghệ xử lý, thu hồi Cu từ bả n mạ ch
đ iệ n tử thải bỏ”.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 4/61
4
Chươ ng 1: TỔNG QUAN
1.1 Giớ i thiệu chung về chất thải điện tử [1, 12]1.1.1 Đị nh nghĩ a về chấ t thải đ iệ n tử (E-Waste)
Hiện nay vẫn chưa có một định ngh ĩ a chính xác nào về chất thải điện tử do
tính đa dạng và phức tạp của các sản phầm điện tử. Mỗi quốc gia có định ngh ĩ a
và giải thích riêng về chất thải điện tử. Theo OECD (tổ chức hợ p tác và phát
triển kinh tế) thì tất cả các thiết bị sử dụng năng lượ ng điện để vận hành khi đã
hết khả năng sử dụng đều đượ c coi là chất thải điện tử (E-Waste).Một cách tổng quát: Chấ t thải đ iện t ử (CT ĐT) bao gồm toàn bộ các thiế t
bị , d ụng cụ , máy móc đ iện, đ iện t ử cũ , hỏng, lỗ i thờ i không đượ c sử d ụng nữ a
cũng như các phế liệu, phế phẩ m thải ra trong quá trình sản xuấ t, lắ p ráp và tiêu
thụ.
1.1.2 Thành phầ n vậ t chấ t củ a chấ t thải đ iệ n tử
Chất thải điện tử là một loại chất thải rắn không đồng nhất và phức hợ p về
vật chất và thành phần. Để phát triển hệ thống tái chế thân thiện môi trườ ng và
có hiệu quả điều quan trọng là phân loại và nhận dạng vật liệu có giá trị, các chất
nguy hại tiếp theo là các đặc trưng vật lý của luồng chất thải điện tử. Chất thải
điện và điện tử chứa hơ n 1000 chất khác nhau, trong đó có nhiều chất độc hại
như : chì, thuỷ ngân, asen, cadmium, selennium, chất chống cháy có khả năng
tạo ra dioxin khi cháy. Theo quan điểm tái chế có thể phân loại theo 2 nhóm:
1.1.2.1 Thành phần vật chấ t chung có giá tr ị
Theo Trung tâm Các vấn đề Quản lý Tài nguyên và Chất thải Châu Âu
(ETC/RWM), sắt và thép là các nguyên liệu phổ biến nhất trong các thiết bị điện
và điện tử và chiếm hơ n 50% tổng lượ ng chất thải điện và điện tử. Nhựa là thành
phần nhiều thứ hai chiếm xấp xỉ 21% ; kim loại khác bao gồm cả kim loại quý
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 5/61
5
hiếm (Al, Zn, Cu, Pb, Sn, Cr, Au, Ag, Pt, Pd …) chiếm xấp xỉ 13% tổng trọng
lượ ng chất thải điện và điện tử.1.1.2.2 Các thành phần và các chấ t nguy hại
Chất thải điện và điện tử gồm rất nhiều thành phần có kích cỡ và hình
dạng khác nhau, trong đó có một số thành phần có chứa các chất nguy hại cần
đượ c xử lý riêng.
Bảng 1. Các chấ t độc hại trong rác thải đ iện, đ iện t ử
Chất độc hại Nguồn gốc Tác hại đối vớ i môi trườ ngvà cơ thể sống
Polyclo
biphenyl
(PCB)
Tụ điện,
máy biến thế
Gây ung thư, ảnh hưở ng đến
hệ thần kinh, hệ miễn dịch,
tuyến nội tiết
Tetrabrombi
sphenol-A
(TBBA)
Polybrombip
henyl (PBB)
Diphenylete
(PBDE)
Chất chống cháy cho nhựa
(nhựa chịu nhiệt, cáp cách
điện)
TBBA đượ c dùng rộng rãi
trong chất chống bắt lửa của
bản mạch máy in và phủ lên
các bộ phận khác
Gây tổn thươ ng lâu dài đến
sức khỏe, gây ngộ độc sâu
khi cháy
Polybrom
clo
flocacbon
Trong bộ phận làm lạnh, bột
cách điệnKhi cháy gây nhiễm độc
Polyvinyl Cáp cách điện Cháy ở nhiệt độ cao sinh ra
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 6/61
6
clorua
(PVC)
dioxin và furan
AsLượ ng nhỏ ở dạng gali asenua,
bên trong các diod phát quang
Gây ngộ độc cấp tính và
mãn tính
Ba Chất thu khí màn hình CRT Gây nổ nếu ẩm ướ t
Be Bộ chỉnh lưu, bộ phận phát tia Độc nếu nuốt phải
Cd
Pin Ni-Cd sạc lại, lớ p huỳnh
quang (đèn hình CRT), mực
máy in và trống, máy
photocopy
( trống máy photo)
Độc cấp tính và mãn tính
Cr(VI) Băng và đĩ a ghi dữ liệuĐộc cấp tính và mãn tính,
gây dị ứng
Galli asenua Diod phát quang Tổn thươ ng đến sức khỏe
PbMàn hình CRT, pin, bản mạch
máy in
Gây độc vớ i hệ thần kinh,
thận, mất trí nhớ đặc biệt
vớ i trẻ emLi Pin liti Gây nổ nếu ẩm
HgTrong đèn hình màn hình LCD,
pin kiềm và công tắc
Gây ngộ độc cấp tính và
mãn tính
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 7/61
7
NiPin Ni-Cd sạc lại hoặc trong
màn hình CRTGây dị ứng
Các nguyên
tố đất hiếm (
Y, Eu)
Lớ p huỳnh quang màn hình
CRTGây độc vớ i da và mắt
Se (trong máy phô tô cũ)Lượ ng lớ n sẽ gây hại cho
sức khỏe
Kẽm sunfua
Các bộ phận bên trong màn
hình CRT, trộn vớ i nguyên tố
đất hiếm
độc nếu nuốt phải
Các chất độc
hữu cơ
Thiết bị hội tụ ánh sáng, màn
hình tinh thể lỏng LCD
Bụi màuHộp màu máy in laser, máy
photocopy Gây độc đến hệ hô hấp
Chất phóng
xạ Thiết bị y tế, detector Gây ung thư
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 8/61
8
Hình 1: Hình ảnh bản mạch đ iện t ử
1.2 Giớ i thiệu về bản mạch điện tử [1, 16, 17]
Bản mạch ra đờ i cùng vớ i các thiết bị điện và điện tử và chúng đóng vai
trò quan trọng trong các thiết bị này. Bản mạch điện tử đượ c sử dụng chủ yếu để
kết nối giữa những thành phần như những mạch điện, những điện trở và đầu nối.
1.2.1 C ấ u tạ o củ a bả n mạ ch đ iệ n tử
Bản mạch điện tử trong tiếng anh là motherboard hay main board, logic
board, systemboard gọi chung là printed circuit board (PCB). Một board mạch
in, hoặc PCB, máy móc đượ c sử dụng để hỗ trợ kết nối điện tử và linh kiện điện
tử bằng cách sử dụng con đườ ng dẫn, hoặc dấu vết, khắc từ tấm đồng tráng lên
một chất nền không dẫn điện. Bản mạch điện tử là bản mạch in có chứa các linh
kiện điện tử ngoài ra còn có đế cắm, khe cắm các bo mạch mở rộng khác. Bản
mạch bao gồm một tấm bản thành phần chủ yếu là nhựa cứng trên đó đượ c phủ
đồng và gắn các thành phần khác.Có một vài chất cách điện khác nhau mà có thể
đượ c chọn để cung cấp cho cách ly các giá trị khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu
của mạch. Những vật liệu cách điện đượ c sử dụng trong công nghệ bản mạch
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 9/61
9
điện là FR-4 (lướ i thuỷ tinh và nhựa epoxy), FR-5 (lướ i thuỷ tinh và nhựa
epoxy)…Phần bản mạch bao gồm các tấm đồng đượ c dát mỏng (loại 142g
đồng/30.5 cm2) và các tấm sợ i thủy tinh vớ i lớ p phủ bên ngoài bằng hợ p kim hàn
(37% chì, 63% thiếc) độ dày khoảng 0.0005 inh để chống axit và dễ hàn. Hình
dướ i cấu tạo cơ bản của một bản mạch:
Vớ i bản mạch nhiều lớ p (một bản mạch vớ i 2 lớ p đồng) một mảnh nhựa
tổng hợ p đượ c đặt giữa tạo thành lõi cách điện, có chất dính bổ xung sẽ dính chặt
2 lớ p đồng bên trên và bên dướ i vào. Hình dướ i là hình ảnh các lớ p nhựa:
Hình 3: C ấ u t ạo lớ p lõi
Lá đồng là một tấm bản mỏng đượ c đặt trên bề mặt nhựa và đượ c bámchắc vào bằng chất dính.
Hình 2: C ấ u t ạo cơ bản
của m t bản m ch.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 10/61
10
Hình 6: Hình ảnh các mố i hàn vàt ụ đ iện
Hình 4: Lớ p đồng
Để bảo vệ đồng chống lại các tác động của môi trườ ng ngườ i ta phủ lên lá
đồng một lớ p bọc đồng mỏng bằng thuỷ tinh có tác dụng bao bọc và bảo vệ lớ p
đồng bên trong.
Hình 5: Mô t ả lớ p vỏ bọc đồng
Để gắn các thành phần vào bản mạch và tạomối dẫn truyền thì ngườ i ta thườ ng sử dụng các hợ p
kim hàn. Trên hình 3 ta thấy trên bản mạch có vô số
các mối hàn đượ c tạo bở i các hợ p kim hàn gồm (40%
chì, 60% thiếc) màu sáng bạc. Hình bên chỉ ra vị trí
của các hợ p kim này
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 11/61
11
Hình 7: Mô t ả lớ p hợ p kim hàn trên bản mạch
Trên đây chỉ là hình ảnh cấu tạo của một bản mạch cơ bản, ngoài ra còn có
một số thành phần khác như màng che phủ mối hàn, các rãnh và các bờ gồ ghề
trên bản mạch để gắn các thiết bị.1.2.2 Thành phầ n chủ yế u củ a bả n mạ ch
Trong bản mạch có thể chia ra làm 2 thành phần chính sau: thành phần
nhựa và thành phần kim loại.
Thành phần nhựa cấu tạo nên tấm bản chiếm sấp xỉ 70% khối lượ ng của
toàn mạch, đượ c tạo ra từ hỗn hợ p những hợ p chất bao gồm chất độn, nhựa
cứng, chất chống cháy các chất màu, chất xúc tác … Thành phần cụ thể như sau: Bảng 2: Thành phần chấ t cách đ iện
Chất độn
(thườ ng là
SiO2 )
Nhựa cứng Chất hoá
rắn
( đuôi NH2)
Chất chống
cháy
Chất xúc
tác
Hợ p chất
màu
65-75% 20-30% 2-6% 1-10% 0,6-1,0% 0,5%
Trong bản mạch chứa khoảng gần 28% kim loại trong đó có những kim
loại không chưa sắt như Cu, Al, Sn… Độ thuần khiết của các kim loại này cao
hơ n 10 lần thành phần của chúng trong các quặng khoáng vật thu đượ c từ tự
nhiên. Các thành phần chủ yếu của bản mạch điện tử bao gồm các xấp xỉ như
sau:
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 12/61
12
Bảng 3: Thành phần kim loại
Thành phần kim loại Phần trăm khối lượ ngĐồng 16
Hợ p kim hàn ( thiếc và chì) 4
Thành phần sắt và các ferit ( từ lõi máy biến thế) 3
Niken 2
Bạc 0.05
Vàng 0.03Platin 0.01
Các kim loại khác ở lượ ng vết bao gồm bismut… < 0.01
Lưu ý là thành phần các kim loại trên chỉ có tính chất tươ ng đối do tính
chất phức tạp của nguồn gốc bản mạch ví dụ như từ máy tính, ti vi, điện thoại di
động hay các thiết bị khác hoặc của các hãng sản xuất ra sản phẩm khác nhau,
chúng thay đổi theo năm và có xu hướ ng ít đi do công nghệ sản xuất phát triển
giúp tiết kiệm nguyên liệu hay yêu cầu bảo vệ môi trườ ng.
1.3 Tác động môi trườ ng và sứ c khỏe của chất thải điện tử
Các thiết bị điện, điện tử chứa những chất khác nhau đòi hỏi sự xử lý tốt
trong suốt quá trình thu hồi và tái sinh vật liệu, để ngăn chặn những rủi ro cho
ngườ i công nhân, cộng đồng và môi trườ ng.
1.3.1 Các chấ t nguy hại trong chấ t thải đ iệ n tử [13]
1.3.1.1 Đồng
Đồng đượ c sử dụng phổ biến nhất trong các bản mạch điện tử. Đồng từ
mảnh vỡ điện tử chứa Be, bở i vì tính độc cho sức khỏe của Be nên phải đượ c
giữa lại trong thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí. Nếu đồng trong mảnh vỡ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 13/61
13
điện tử đượ c xay nghiền ra để thu hồi vật liệu thì bụi phải đượ c kiểm soát và
giữa lại. Quá trình xay nghiền có thể giải phóng Be chứa trong bụi.Đồng là vi lượ ng cần thiết cho con ngườ i, không có mối lo ngại nào cho
sức khỏe và không có khả năng phân chia như tác nhân gây ung thư. Ở nồng độ
cao nó có thể gây viêm đườ ng hô hấp và ruột. Ở nồng độ rất cao nó có thể làm
tổn thươ ng gan và thận.
Giớ i hạn của đồng trong nướ c uống là 1,3ppm. Trong khói là 0,1mg/m3 và
bụi là 1mg/m
3
trong khu vực làm việc 8h/ngày và 40h/tuần.1.3.1.2 Chì
Chì thườ ng đượ c tìm thấy trong những linh kiện điện và điện tử, đượ c sử
dụng vớ i lượ ng rất nhỏ, dướ i dạng hợ p kim Pb-Sn, thành phần liên kết các linh
kiện điện tử. Hợ p kim Pb-Sn đượ c sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện và điện
tử. Chì có thể đượ c lấy lại từ chất thải hợ p kim, nhưng tái sinh hợ p kim Pb-Sn có
thể cực kì nguy hiểm bở i vì giải phóng dioxin, Be, As, isocyanat và chì cũng
giống vậy. Một lượ ng nhỏ những hợ p chất chì đượ c sử dụng trong một vài phần
nhựa, chì vẫn đượ c sử dụng trong PVC bọc kim loại (2-5%) và ứng dụng này của
chì dần không đượ c sử dụng nữa. Chì này không đượ c tái sinh nhưng đượ c giải
phóng nếu những dây kim loại bị đốt cháy.
Chì là một chất độc thần kinh tích lũy và có khả năng gây ung thư. Theo
US.EPA chì trong không khí không đượ c quá 1,5µg/m3 trung bình trong ba
tháng, trong nướ c uống không quá 15ppb.1.3.1.3 Thiế c
Thiếc chiếm một lượ ng nhỏ trong hợ p kim Pb-Sn đượ c sử dụng trong sợ i
vi mạch.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 14/61
14
Thiếc vô cơ không đáng lo ngại cho sức khỏe và không có khả năng phân
chia như một tác nhân gây ung thư.Thiếc giớ i hạn trong khu vực làm việc là 2mg/m3.
1.3.1.4 Berili
Be đượ c sử dụng để thêm vào hợ p kim Cu và Ni ( lớ n nhất là 2%) làm lò
xo hoặc công tắc điện. Oxit Beri đượ c sử dụng trong một vài thiết bị điện tử như
thiết bị hạ nhiệt. Một lượ ng nhỏ oxit có thể đượ c tìm thấy trong sự tái sinh hàng
điện tử và đượ c quay vòng hoặc giải phóng từ môi trườ ng. Be chứa trong hợ pkim Cu-Be (98%Cu, ≤ 2% Be) đượ c sử dụng ở những điểm hàn nối vớ i sợ i kim
loại bên ngoài và những thiết bị vớ i lượ ng rất nhỏ. Be chứa trong hợ p kim Cu-Be
vớ i đặc tính đàn hồi có ích trong các thiết bị kết nối. Trong quá trình nấu chảy
kim loại, Be có thể đượ c giải phóng từ khối lượ ng bị nấu chảy.
Hít phải bụi, khói chứa Be có thể gây rối loạn phổi mãn tính, be có thể trở
thành tác nhân gây ung thư ở ngườ i. US.EPA giớ i hạn lượ ng Be mà các khu
công nghiệp có thể thải vào khí quyển là 0,001µg/m3 trung bình 30 ngày 1đợ t.
giớ i hạn ở khu vực làm việc là 2µg/m3 trong 8h/ngày.
1.3.1.5 Cadimi
Trong thành phần tấm bản mạch cadimi xuất hiện trong những thành phần
như là những điện trở lát mỏng, bộ phận dò hồng ngoại, chất bán dẫn, ngoài ra
còn đượ c xử dụng như một chất ổn định trong chất dẻo làm bản mạch...Những
hỗn hợ p Cadimi và Cadimi tích lũy trong cơ thể con ngừờ i, đặc biệt trong thận.Cadimi xâm nhập vào cơ thể qua con đườ ng hít thở hoặc ăn uống. Chu kì bán
phân hủy của Cadimi là 30 năm vì vậy Cadimi có thể dễ dàng tích lũy lại trong
cơ thể đến lượ ng mà gây ra những triệu chứng sự đầu độc.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 15/61
15
1.3.1.6 Thu ỷ ngân
Trong các tấm bản mạch có chứa một lượ ng thuỷ ngân ở bộ phận ngắtmạch. Thuỷ ngân nhiễm vào cơ thể ở mức cao có thể tác động vào não, thận và
có thể chuyển vào tuyến sữa mẹ thông qua đó tác động đến trẻ em mớ i sinh. Nó
đượ c lưu trữ trong chất béo của động vât.
1.3.1.7 Chấ t chố ng cháy trong phần nhự a (Brominated Flame Retardants)
Trong các sản phẩm điện, điện tử các hợ p chất chống cháy đượ c sử dụng
rất phổ biến. Chúng gồm nhiều loại khác nhau tùy vào loại sản phẩm và nhà sảnxuất. Một vài hợ p chất chống cháy khi cho vào thì tác dụng ngăn chặn ngọn lửa
là do tính chất chống sự cháy của nó (nó như một bức tườ ng ngăn lửa), một số
khác thì lại cho vào như một chất hỗ trợ làm tăng khả năng chống cháy của nhựa
(tạo ra các liên kết bền chặt hơ n bên trong nhựa). Đa số các phụ gia này đều chứa
các loại chất độc, trong đó nổi lên là các chất chống cháy. Lấy ví dụ là các chất
chống cháy như PBDEs đượ c cho là tác nhân phá hoại tuyến nội tiết, cản trở sự
phát triển bình thườ ng của trẻ em và các động vật, PBBs đượ c cho là chất làm
gia tăng nguy cơ ung thư máu và tiêu hóa. Đây chỉ là hai trong số rất nhiều các
hợ p chất chống cháy đượ c tìm thấy trong thành phần nhựa của các sản phẩm
điện, điện tử. Như vậy việc làm sao phân loại rồi đưa ra các biện pháp loại bỏ
hoặc hạn chế độ độc của các hợ p chất chống cháy là rất cần thiết.
Một số chất chống cháy đượ c tìm thấy trong các bản mạch như là:
2,4-Dibromophenol, 2,6-Dibromophenol, Triphenylphosphate,o-Cresylphosphate, m-Cresylphosphate, Tetrabromobisphenol.
1.3.2 Suy giả m sứ c khỏe và khả nă ng lao độ ng củ a con ngườ i [3]
Rất nhiều ngườ i dân trong vùng thu gom, tái chế và chôn lấp CTĐT, đặc
biệt là trẻ em và công nhân làm việc tại những cơ sở thu gom, tái chế và chôn lấp
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 16/61
16
CTĐT kém chất lượ ng đã mắc những bệnh liên quan đến đườ ng hô hấp và bệnh
ngoài da, nhiều ngườ i khác bị ung thư.Tại các bãi CTĐT, lao động chính là trẻ em và phụ nữ thu gom, phân loại
và đập vỡ các thiết bị, làm chảy các mối hàn chì để tháo rờ i các chip máy tính và
đem bán. Chì đượ c nung nóng trên chảo và năng lượ ng nhiệ làm bay hơ i các kim
loại độc như chì, cadimi, thủy ngân…giải phóng chúng vào không khí dướ i dạng
hơ i sươ ng đọc hại. Việc sử dụng axit đậm đặc (nướ c cườ ng thủy) để thu hồi vàng
trong các linh kiện điện tử là rất nguy hại. Việc đốt các dây dẫn để thu hồi đồngthải vào không khí ượ ng lớ n chất khí độc hại, ảnh hưở ng đến sức khỏe con
ngườ i.
1.3.3 Suy thoái chấ t l ượ ng môi trườ ng [3]
Khối lượ ng lớ n CTĐT sẽ gây hại đến môi trườ ng theo 2 khía cạnh sau:
Một là vấn đề ô nhiễm môi trườ ng do chính bản thân chúng gây ra khi bị
phân rã và biến đổi sau khi tươ ng tác vớ i các thành phần khác của môi trườ ng.
Việc chôn lấp cũng như thiêu hủy CTĐT đều giải phóng ra môi trườ ng nhiều hóa
chất độc hại. Nếu xử lý bằng phươ ng pháp chôn lấp thì vừa tốn diện tích mặt
bằng vừa gây ô nhiễm đất, nướ c. Nếu xử lý bằng phươ ng pháp thiêu hủy thì vừa
tốn nhiên liệu vừa gây ô nhiếm không khí.
Hai là vấn đề khai thác quá mức các nguồn tài nguyên nhằm sản xuất ra
các mặt hàng điện tử khác thế hệ mớ i thay thế cho những mặt hàng lỗi thờ i bị
thải bỏ. Đồng thờ i là việc cải tiến và thay thế máy móc thiết bị công nghệ sảnxuất các mặt hàng điện tử mớ i. Để làm ra một chiếc PC, con ngườ i thải ra môi
trườ ng lượ ng lớ n chất thải nặng gấp 10 lần. Mặt khác việc không tận dụng để tái
chế các phần có ích còn lại trong CTĐT đã gây lãng phí hàng triệu tấn vật chất
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 17/61
17
và đồng thờ i lại gây tốn kém năng lượ ng và một khối lượ ng vật chất khác phải
khai thác từ tự nhiên.1.4 Thuộc tính và ứ ng dụng của đồng [2, 21]
1.4.1 Tính chấ t vậ t lý củ a đồ ng
Đồng có lẽ là kim loại đượ c con ngườ i sử dụng sớ m nhất do các đồ đồng
có niên đại khoảng năm 8700 trướ c công nguyên (TCN) đã đượ c tìm thấy. Ngoài
việc tìm thấy đồng trong các loại quặng khác nhau, ngườ i ta còn tìm thấy đồng ở
dạng kim loại (đồng tự nhiên) ở một nơ i.Đồng là một kim loại có màu vàng ánh đỏ, có độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt
cao (trong số đa các kim loại nguyên chất ở nhiệt độ phòng chỉ có bạc có độ dẫn
điện cao hơ n), tỷ khối 8920kg/m3, độ cứng 3.0.
Trạng thái vật chất: rắn
Điểm nóng chảy: 1357.6K (1984.3F)
Điểm sôi: 2840K (4653F)
Nhiệt bay hơ i: 300.3kJ/mol
Nhiệt nóng chảy: 13.06kJ/mol
Áp suất hơ i: 0.505Pa tại 1358K
1.4.2 Tính chấ t hóa họ c
Về mặt hóa học đồng là kim loại kém hoạt động hóa học. Ở nhiệt độ
thườ ng và trong không khí, đồng bị bao phủ một màng màu đỏ gồm đồng kim
loại và đồng(I) oxit. Oxit này đượ c tạo nên bở i phản ứng:2Cu + O2 + 2H2O = 2Cu(OH)2
Cu(OH)2 + Cu = Cu2O + H2O
Nhiệt độ thườ ng đồng không tác dụng vớ i flo bở i màng CuF2 đượ c tạo nên
rất bền sẽ bảo vệ đồng. Vớ i clo đồng tác dụng khi đun nóng tạo nên muối CuCl2.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 18/61
18
Đồng tác dụng vớ i dung dịch HI và dung dịch HCN đậm đặc và giải
phóng ra H2:2Cu + 2 HI = 2 CuI + H2 ↑
2Cu + 4HCN = 2H{Cu(CN)2} + H2 ↑
Đồng tan trong axit nitric và axit sunfuric đặc.
3Cu + 8HNO3 (l) = 3Cu(NO3)2 + 2 NO ↑ + 4H2O
Cu + 2H2SO4 (đ) = CuSO4 + SO2 ↑ + 2 H2O
Khi có mặt của oxi không khí, đồng có thể tan trong dung dịch HCl vàdung dịch NH3 đặc.
2Cu + 2H2SO4 + O2 = 2 CuSO4 + 2 H2O
2Cu + 8NH3 + O2 + 2H2O = 2{Cu(NH3)4}(OH)2
Đồng có phản ứng hóa học vớ i muối mà kim loại đứng sau Cu trong dãy
điện hóa như Fe3+, Pb…
Fe2(SO4)3 + Cu = CuSO4 + 2FeSO4
1.4.3 Ứ ng d ụ ng củ a đồ ng và hợ p chấ t củ a nó
Đồng có thể tìm thấy như ở tự nhiên trong dạng khoáng chất. Các khoáng
chất chẳng hạn như cacbonat azurit (2CuCO3Cu(OH)2) và malachit
(CuCO3Cu(OH)2) là các nguồn nguyên liệu để sản xuất đồng, cùng vớ i các
sulfua như chalcopyrit (CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), covellit (CuS), chalcocit
(Cu2S) và các ôxít như cuprit (Cu2O)
Đồng là vật liệu dễ dát mỏng, dễ uốn, có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệttốt, vì vậy nó đượ c sử dụng một cách rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm:
• Dây điện, que hàn đồng, tay nắm và các đồ vật khác trong xây dựng nhà
cửa, đúc tượ ng: Ví dụ tượ ng Nữ thần Tự Do, chứa 81,3 tấn (179.200 pao) đồng
hợ p kim.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 19/61
19
• Cuộn từ của nam châm điện, động cơ , đặc biệt là các động cơ điện, động
cơ hơ i nướ c của Watt, Rơ le điện, dây dẫn điện giữa các bảng mạch và cácchuyển mạch điện, Việc sử dụng đồng trong các mạch IC đã trở nên phổ biến
hơ n để thay thế cho nhôm vì độ dẫn điện cao của nó.
• Các hợ p chất, chẳng hạn như dung dịch Fehling, có ứng dụng trong phân
tích hóa học.
• Đồng (II) Sulfat đượ c sử dụng như là thuốc bảo vệ thực vật và chất làm
sạch nướ c.Vai trò sinh họ c
Đồng là nguyên tố vi lượ ng rất cần thiết cho các loài động, thực vật bậc
cao. Đồng đượ c tìm thấy trong một số loại enzym, bao gồm nhân đồng của
cytochrom c oxidas, enzym chứa Cu-Zn superoxid dismutas, và nó là kim loại
trung tâm của chất chuyên chở ôxy hemocyanin. Máu của cua móng ngựa (cua
vua) Limulus polyphemus sử dụng đồng thay vì sắt để chuyên chở ôxy.
Theo tiêu chuẩn RDA của Mỹ về đồng đối vớ i ngườ i lớ n khỏe mạnh là 0,9
mg/ngày.
Đồng đượ c vận chuyển chủ yếu trong máu bở i protein trong huyết tươ ng
gọi là ceruloplasmin. Đồng đượ c hấp thụ trong ruột non và đượ c vận chuyển tớ i
gan bằng liên kết vớ i albumin.
Một bệnh gọi là bệnh Wilson sinh ra bở i các cơ thể mà đồng bị giữ lại, mà
không tiết ra bở i gan vào trong mật. Căn bệnh này, nếu không đượ c điều trị, cóthể dẫn tớ i các tổn thươ ng não và gan.
Ngườ i ta cho rằng kẽm và đồng là cạnh tranh về phươ ng diện hấp thụ
trong bộ máy tiêu hóa vì thế việc ăn uống dư thừa một chất này sẽ làm thiếu hụt
chất kia.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 20/61
20
Các nghiên cứu cũng cho thấy một số ngườ i mắc bệnh về thần kinh như
bệnh schizophrenia có nồng độ đồng cao hơ n trong cơ thể. Tuy nhiên, hiện vẫnchưa rõ mối liên quan của đồng vớ i bệnh này như thế nào (là do cơ thể cố gắng
tích lũy đồng để chống lại bệnh hay nồng độ cao của đồng là do căn bệnh này
gây ra).
1.4.4 Độ c tính củ a đồ ng
Mọi hợ p chất của đồng là những chất độc. Đồng kim loại ở dạng bột là
một chất dễ cháy 30g sulfat đồng có khả năng gây chết ngườ i. Đồng trong nướ cvớ i nồng độ lớ n hơ n 1mg/lít có thể tạo vết bẩn trên quần áo hay các đồ vật đượ c
giật giũ trong nướ c đó. Nồng độ an toàn của đồng trong nướ c uống đối vớ i con
ngườ i dao động theo từng nguồn, nhưng có xu hướ ng nằm trong khoảng 1,5 -
2mg/lít. Mức cao nhất có thể chịu đượ c về đồng theo DRI trong chế độ ăn uống
đối vớ i ngườ i lớ n theo mọi nguồn đều là 10mg/ngày.
1.5 Các phươ ng pháp tái chế, thu hồi nguyên liệu từ bản mạch [1, 6, 7, 14,
18]
Hiện nay có nhiều loại công nghệ khác nhau để xử lý CTĐT. Mặc dù vậy,
mỗi công nghệ chỉ có khả năng ứng dụng tốt trong một phạm vi nhất định. Ở
nhiều nướ c tiên tiến, ngườ i ta thườ ng xử lý chất thải này bằng cách kết hợ p
nhiều quy trình công nghệ khác nhau. Thành phần kim loại trong bản mạch rất
phức tạp và có thể thay đổi tuỳ thuộc vào từng mẫu. Bản mạch khi thua mua về
sau khi gỡ bỏ tháo các linh kiện điện tử còn chứa rất nhiều kim loại có giá trị như đồng, vàng, bạc, platin. Ngoài ra còn có các kim loại nặng khác gây ô nhiễm yêu
cầu chúng ta cần đượ c thu hồi và xử lý trướ c khi thải bỏ ra môi trườ ng. Dướ i đây
là một số phươ ng pháp tái chế bản mạch đã đượ c sử dụng.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 21/61
21
1.5.1 Các phươ ng pháp phân loại và xử lý cơ họ c
Đây là khâu ban đầu không thể thiếu trong quy trình xử lý chất thải. Biệnpháp này sẽ làm tăng hiệu quả tái chế và xử lý ở các bướ c tiếp theo. Các công
nghệ dùng để phân loại, xử lý cơ học chất thải bao gồm: cắt, nghiền, sàng, tuyển
từ, tuyển khí nén… Ví dụ, các loại chất thải có kích thướ c lớ n và thành phần
khác nhau phải đượ c phân loại ngay khi tiếp nhận.
Một trong những phươ ng pháp cơ học phổ biến thườ ng đượ c dùng là
tuyển trọng lực trên cơ sở dựa vào tỷ khối khác nhau của các thành phần tạo nênbản mạch.
Nguyên tắc: Để tách các tấm đồng ra khỏi các tấm sợ i thuỷ tinh, có thể tách
trọng lực hoặc dùng phươ ng pháp tuyển nổi. Khối lượ ng riêng của các tấm sợ i
thuỷ tinh đượ c nung đến 3500C trong 15 phút là khoảng đến 2.73. Vì khối lượ ng
riêng của đồng kim loại là 8.92, nên việc tách trọng lực có thể thực hiện đượ c.
Tuy nhiên lựa chọn một thiết bị phù hợ p đòi hỏi các kiểm nghiệm quy mô nhỏ
bở i vì sự dễ bong tự nhiên của các sản phẩm. Ngoài ra ngườ i ta còn sử dụng
phươ ng pháp tuyển nổi, sử dụng một lượ ng nhỏ các chất tạo bọt như dầu thông,
creozol hay các chất có cực yếu khác. Mẫu đượ c cho vào thùng khuấy. Một hỗn
hợ p đượ c tách ra bao gồm thành phần ơ técti bao gồm 55% khối lượ ng mảnh
đồng và 45% khối lượ ng các tấm sợ i thuỷ tinh, đượ c nghiền vụn trong bình. Qua
trình tách cơ học cơ bản đượ c mô tả trên hình 8 [6, 7]
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 22/61
22
Hình 8: S ơ đồ khố i của quá trình tuyể n tách cơ học
Phươ ng pháp tách cơ học do không có sự can thiệp của nướ c hay tác nhânhoá học nào nên sẽ phát sinh khói bụi và tiếng ồn. Vì vậy cần có sự kết hợ p các
phươ ng pháp và có giải pháp xử lý những vấn đề phát sinh.
CTĐT
Máy nghiền,
Thiết bị sang rây
Phân đoạn nhựa
Đĩ a nén, cối xay
Quá trìnhsàng, rây
Quá trìnhsàng lọc
Tách t ĩ nh điện
Phân đoạn nhựaPhân đoạn đồng
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 23/61
23
1.5.2 Các phươ ng pháp nhiệ t luyệ n [1, 6]
Đốt là quá trình oxy hóa chất thải ở nhiệt độ cao. Theo các tài liệu kỹ thuậtthì khi thiết kế lò đốt chất thải phải đảm bảo 4 yêu cầu cơ bản: cung cấp đủ oxy
cho quá trình nhiệt phân bằng cách đưa vào buồng đốt một lượ ng không khí dư;
khí dư sinh ra trong quá trình cháy phải đượ c duy trì lâu trong lò đốt đủ để đốt
cháy hoàn toàn (thông thườ ng ít nhất là 4 giây); nhiệt độ phải đủ cao (thông
thườ ng cao hơ n 1.0000C); yêu cầu trộn lẫn tốt các khí cháy - xoáy.
Để làm giàu các kim loại trong bo mạch điện tử, phươ ng pháp tiền xử lýbao gồm quá trình cơ khí, tách loại, cắt, nghiền nhỏ, tuyển nổi, và quá trình
nhiệt. Nhiều tác giả đã tổng hợ p tình hình tái chế chất thải điện và điện tử ở Hàn
Quốc hiện nay. Đặc biệt là việc tái chế các kim loại quý từ chất thải bản mạch
điện tử. Ở Hàn Quốc vào thờ i điểm hiện nay, việc ứng dụng tập trung vào làm
giàu các kim loại bằng phươ ng pháp nhiệt và tách loại. Tuy nhiên, hiệu quả làm
giàu kim loại của các thử nghiệm này là không cao, các tác giả cũng chứng tỏ
rằng việc mất các kim loại quý do bị cô trong giai đoạn cháy (các phần không
kim loại)
Các tấm bắt đầu bộc lộ một vài dấu hiệu của sự tách lớ p từ nhiệt độ 2500C,
nhưng khoảng nhiệt độ tốt nhất để sự tách lớ p xảy ra hoàn toàn là 325 đến
3500C và thờ i gian tại nhiệt đó là 15 đến 30 phút. Khi một mẻ 135g mảnh bản
mạch đượ c nung trong lò nung kín ở nhiệt độ 3500C trong 15 phút, khối lượ ng
mất khoảng 18.7%. Bằng cách bóc các tấm đồng từ các tấm sợ i thuỷ tinh và táchchúng một cách thủ công, các mảnh đồng chiếm đến 55% khối lượ ng và các tấm
sợ i thủy tinh là 45% khối lượ ng sản phẩm đã nung. Điều này có ngh ĩ a là đồng có
trong mẫu bản mạch trướ c khi đựơ c nung là 45%.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 24/61
24
Hình 9: S ơ đồ công nghệ nhiệt luyện
Công nghệ thiêu đốt có nhiều ưu điểm như khả năng tận dụng nhiệt, xử lý
triệt để khối lượ ng, sạch sẽ, không tốn đất để chôn lấp nhưng cũng có một số hạn
chế như chi phí đầu tư, vận hành, xử lý khí thải lớ n, dễ tạo ra các sản phẩm phụ
nguy hiểm. Các sản phẩm làm giàu (tập trung nhiều kim loại) bằng phươ ng pháp
nhiệt luyện sẽ đượ c áp dụng rộng rãi bở i các công ty tái chế ở những nướ c phát
triển, nhưng do tính đa dạng của các chất có trong chất thải diện tử nên việc đốt
sẽ kèm theo nguy cơ phát sinh và phát tán các chất ô nhiễm và chất độc hại làm
ô nhiễm khí quyển. Các nghiên cứu ở các nhà máy thiêu chất thải rắn đô thị cho
thấy đồng có trongbản mạch in và dây đóng vai trò chất xúc tác cho tạo thành
dioxinkhi các chất chống cháy bị đốt. Các chất chống cháy có brominat đó khi
phơ i ra ở nhiệt độ thấp (600-8000C) có thể phát sinh dioxin polybrominat
(PBDD) và furan (PBDF) cực độc. PVC có thể có trong chất thải điện tử vớ ilượ ng lớ n là chất ăn món cao khi đốt cháy và cũng tạo thành dioxin. Phươ ng
pháp nhiệt luyện còn dẫn đến hao hụt các giá trị của các nguyên tố vết có thể tận
thu đượ c khi phân loại và xử lý tách riêng đồng thờ i tiêu hao một lượ ng lớ n
năng lượ ng.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 25/61
25
1.5.3 Các phươ ng pháp thu ỷ luyệ n [1, 11]
Phươ ng pháp thuỷ luyện chính là công nghệ xử lý hóa – lý. Công nghệ xử lý hóa - lý là sử dụng các quá trình biến đổi vật lý, hóa học để làm thay đổi tính
chất của chất thải nhằm mục đích chính là giảm thiểu khả năng nguy hại của chất
thải đối vớ i môi trườ ng. Công nghệ này rất phổ biến để thu hồi, tái chế chất thải.
Một số biện pháp hóa - lý thông dụng trong xử lý chất thải như sau:
Kết tủa, trung hòa: dựa trên phản ứng tạo sản phẩm kết tủa lắng giữa chất
bẩn và hóa chất để tách kết tủa ra khỏi dung dịch. Quá trình này thườ ng đượ cứng dụng để tách các kim loại nặng trong chất thải lỏng ở dạng hydroxyt kết tủa
hoặc muối không tan. Ví dụ như việc tách Cr, Ni trong nướ c thải mạ điện nhờ
phản ứng giữa Ca(OH)2 vớ i các Cr3+ (khử từ Cr6+) và Ni2+ tạo ra kết tủa
Cr(OH)3, Ni(OH)2 lắng xuống, lọc tách ra đem xử lý tiếp để trở thành Cr2O3 và
NiSO4 đượ c sử dụng làm bột màu, mạ Ni.
Oxy hóa - khử: là quá trình sử dụng các tác nhân oxy hóa - khử để tiến
hành phản ứng oxy hóa - khử, chuyển chất thải độc hại thành không độc hại hoặc
ít độc hại hơ n.
Nhóm các nhà nghiên cứu của Đại học Bách khoa Hà Nội và Trườ ng Đại
học Khoa học ứng dụng Tây Bắc Thụy Sỹ đã nghiên cứu thu hồi đồng bằng
phươ ng pháp ngâm chiết sử dụng CN-, Cl-, NaOH. Trong nghiên cứu này, Cu,
Ag, Au đượ c hoà tan chọn lọc từ bản mạch in điện tử thải của máy tính xách tay
có chứa vàng vào trong dung dịch. Bản mạch đượ c nghiền nhỏ, tách sắt bằngnam châm. Sau đó thực hiện ngâm chiết vớ i H2SO4 và H2O2 thì 100% Cu đượ c
hoà tan, phần cặn còn lại đượ c ngâm chiết vớ i dung dịch (NH4)2S2O3, CuSO4 và
NH4OH thì 15% Ag, 10% Au đượ c hoà tan.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 26/61
26
Hình 10: S ơ đồ khố i quá trình Ngâm chiế t tách kim loại.
Một trong những quy trình thu hồi kim loại đượ c các nhà hoá học của
Khoa Hóa – trườ ng ĐHKHTN nghiên cứu là sử dụng các tác nhân hoá học trong
phươ ng pháp thuỷ luyện. Để tách đồng ra khỏi dung dịch còn lại sau khi đã tách
thiếc và chì thì ta chỉ cần đưa pH của dung dịch lên pH=12-14. Vớ i môi trườ ng
bazơ mạnh ion Cu2+ sẽ chuyển hoàn toàn sang dạng Cu(OH)2 kết tủa màu xanh,
Bản mạch inđi n tử thải bỏ
Xử lý sơ bộ tớ i 3×3cm
Tách Fe bằngnam châm
Nghiền nhỏ tớ i 1mm
Bướ c 1: Ngâm chiếtvớ i H2SO4 + H2O
Au, Ag, PbSO4
Bướ c 2: Ngâm chiếtvớ i S2O3
2-
Ag, Au….
CuSO4,ZnSO4…
(NH4)2S2O3 0.2MCuSO4 0.02MNH4OH 0.4M400C, 24÷45hpH=10, V=1L
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 27/61
27
sau đó đem đun nóng lúc này Cu(OH)2 sẽ phân huỷ tạo thành CuO có màu đen
lắng dần xuống phía đáy. Nhưng việc cần thiết là phải loại bỏ đượ c ion SO42- dư ra khỏi dung dịch mẫu nếu không sẽ tạo thành CaSO4 ít tan làm ảnh hưở ng đến
kết quả thu đượ c. Để làm đượ c điều này và thuận tiện cho quá trình tách đồng và
đồng thờ i dùng hóa chất rẻ tiền dễ kiếm ta dùng dung dịch nướ c vôi trong
Ca(OH)2. Cho dung dịch nướ c vôi trong vào dung dịch mẫu khuấy trộn đều đến
pHdd = 4 thì dừng lại đem lọc lấy CaSO4 kết tủa màu trắng. Đấy là nguyên nhân
khi tách chì không nên cho Na2SO4 vào quá nhiều vừa gây lãng phí hoá chất vừalàm ảnh hưở ng đến quá trình tách đồng sau này. Sau khi loại bỏ đượ c ion SO4
2-
thì tiếp tục cho dung dịch Ca(OH)2 đến môi trườ ng bazơ mạnh để kết tủa ion
Cu2+ như đã nói ở trên.
Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2
(màu xanh)
Cu(OH)2 CuO + H2O
(màu đen)
Mẫu dung dịch sau khi đượ c lọc rửa, trướ c khi tách đồng phải đượ c đem
đun đuổi hết lượ ng H2O2 nếu còn dư để tránh các phản ứng phụ không cần thiết
xảy ra. Để tách đồng ra khỏi dung dịch mẫu phá bằng EDTA ta đưa pH của dung
dịch lên pH=12-14 . Mặc dù cả ba ion Cu2+, Pb2+, Sn2+ đều tươ ng tác mạnh vớ i
ion OH- tạo thành các hydoxit tươ ng ứng. Nhưng khi pHdd = 12-14 các kết tủa
hydroxit của thiếc và chì tan hoàn toàn chỉ còn lại hydroxit của đồng Cu(OH)2
màu xanh. Sau đó đun nóng, lọc thu đượ c CuO kết tủa đen.
Thườ ng phươ ng pháp thuỷ luyện thu hồi kim loại đòi hỏi quy trình liên
quan tớ i quá trình tách và kết tủa vớ i một dãy các tác nhân. Những tác nhân bao
gồm FeCl3, CuCl2, và NH3. Những quy trình này có thể xảy ra một số vấn đề về
to
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 28/61
28
môi trườ ng do độc tính của các tác nhân đượ c sử dụng và lượ ng lớ n các sản
phẩm phụ và nướ c thải sinh ra. Biện pháp tái chế, thu hồi chất thải bằng côngnghệ hóa - lý chỉ thực sự mang lại hiệu quả kinh tế và môi trườ ng đối vớ i những
nhà máy xử lý chất thải quy mô lớ n, đầu tư công nghệ hiện đại để có thể thu hồi
sản phẩm từ chất thải.
1.5.4 Các phươ ng pháp đ iệ n phân
Điện phân là một trong những phươ ng pháp tách kim loại thườ ng đượ c
dùng do có ưu điểm là có tính chọn lọc cao, kim loại thu đượ c có độ tinh khiếtcao. Các thế điện cực của chì, thiết, đồng là -0.13, -0.14 và 0.34 vol nên các lớ p
hợ p kim hàn có thể đượ c hòa tan và tách ra khỏi đồng bằng điện phân. Nhóm tác
giả ngườ i Hàn Quốc đã tiến hành điện phân trong một số môi trườ ng và thu đượ c
một số kết quả.
Quá trình điện phân đượ c tiến hành trong môi trườ ng axit sunfuric, 500g
bản mạch có kích thướ c xấp xỉ 5.1 cm chiều dài và 2.55 cm chiều rộng đượ c cho
thùng điện phân làm bằng thép không rỉ có màn chắn trong môi trườ ng axit
sunfuric loãng nồng độ 1M, natri sunfat bổ xung có nồng độ 0.25M. Sức điện
động 0.1, 0.5. 1, 2V đượ c sử dụng giữa anot và catot ( thế anot đối cực là một điện
cực calomen bão hòa) việc lấy mẫu đượ c tiến hành sau 15 hoặc 30 phút.
Tốc độ hoà tan của chì cao hơ n khi sức điện động của bình là 1V so vớ i các
sức điện động thấp hơ n (0.1 và 0.5V), tại sức điện động bình là 4V, chì và thiếc
hoà tan tốt hơ n tại sức điện động bình là 1V. Sự hoà tan chì và thiếc không cảithiện đáng kể tại sức điện động bình điện phân là 2V khi so sánh vơ i sức điện
động là 1V. Nhượ c điểm của phươ ng pháp này là sự nhiễm bẩn của Cr và Ni, khả
năng tách chì và thiếc thấp không phù hợ p vớ i điều kiện kinh tế.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 29/61
29
Điện phân hoà tan trong môi trườ ng kiềm: Do chì sunfat không tạo thành
trong dung dịch kiềm và bị lắng xuống mà chì sẽ hòa tan dễ dàng trong dungdịch NaOH hơ n. Dung dich đượ c dùng là NaOH 1M, Anot làm bằng thép mềm
và có sđđ bình điện phân là 0.5, 0.7, 1.0, 2.0 và 2.3V đượ c cung cấp giữa anot cà
catot. Lượ ng đồng hòa tan rất ít trong quá trình điện phân.
Nhóm các tác giả của trườ ng Đại học Bách khoa cũng tiến hành thu hồi
đồng theo phươ ng pháp điện hóa sử dụng phần rắn là bản mạch kim loại có kích
cỡ hạt dướ i 1mm, hóa chất là dung dịch điện phân ammoniacat đồng 5.0M, đồngsunfat 180g/l H2SO4. Thiết bị điện phân tự thiết kế chế tạo trên cơ sở khối và
nguyên tắc lưu thông liên tục dung dịch đượ c hoạt động vớ i 2 dung dịch lựa
chọn để thu hồi đồng. Các kết quả hoạt động chỉ ra rằng hiệu suất thu hồi kim
loại đồng từ bản mạch điện thoại có thể đạt 90-95%, hiệu suất cườ ng độ dòng
điện theo đồng là khoảng 90-100%.
Để đạt đượ c hiệu quả thu hồi các kim loại cao, ngườ i ta thườ ng kết hợ p
nhiều phươ ng pháp. Nhóm các nhà nghiên cứu của Đại học Newcastle, UK đã
nghiên cứu quá trình kết hợ p hoà tan chọn lọc và điện phân để thu hồi Cu, Pb, Sn
từ bản mạch điện tử. Bản mạch đượ c nghiền nhỏ và hoà tan trong dung dịch
nghiên cứu. Dung dịch hoà tan đượ c chọn là axit HNO3 vớ i nồng độ trong
khoảng từ 1 – 6M. Cu, Pb trong bản mạch sẽ đượ c hoà tan còn Sn đượ c kết tủa
dướ i dạng axit metastannic H2SnO3 khi sử dụng axit ở nồng độ trên 4M. Phần
dung dịch chứa Cu, Pb đượ c tiến hành điện phân để thu đồng, chì kim loại. Phầnkết tủa của thiếc đượ c hoà tan trong môi trườ ng axit HCl loãng, dung dịch sau
hoà tan tiếp tục đượ c cho qua bình điện phân để tách thiếc kim loại. Trong các
thí nghiện này, axit HNO3 và HCl đượ c thu hồi tái sử dụng. Nghiên cứu này đạt
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 30/61
30
đượ c hiệu quả thu hồi kim loại cao nhưng chi phí đầu tư cho thiết bị và điện cực
thì rất tốn kém. Sơ đồ nguyên lý quy trình thực nghiệm đượ c mô tả trong hình 11
Hình 11: S ơ đồ quá trình hoà tan chọn loc và đ iện phân thu hồi Cu, Pb, Sn.
Nghiền
Hòa tan chọn lọc PCBvớ i HNO3 1- 6M
Thiếc kết tủa dướ i dạng axit metastannic
3Sn +4HNO3 +H2O→ 3H2SnO3+4NO
Lọc
Trung hòa HNO3
Hòa tan vớ i dung dịch HCl 1,5MH2SnO3+6HCl→H2SnCl6+3H2O
Điện phân Cu
Cu(II)+2e
-
→CuĐiện phân PbPb(II)+2e-→Pb
Catot: Điện phân CuCu(II)+2e-→CuAnot: Điện phân PbO2 Pb(II)+2H2O→PbO2 +4H+ +2e-
Thu hồi HNO3
Điện phân SnSn(IV) +4e-→Sn
Thu hồi HCl
H2SnO3
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 31/61
31
Nhượ c điểm của các phươ ng pháp thuỷ luyện và điện phân là phải xử lý
các hóa chất ví dụ axit dư sau quá trình ngâm mẫu hoặc dung dịch sau điện phân.Một số dung dịch điện phân như dung dịch CN-
rất độc vớ i môi trườ ng. Một số
dung dịch điện hóa có tính ăn mòn cao như H2SO4 gây tốn kém về mặt kinh tế
khi đầu tư các loại điện cực.
Các công nghệ thu hồi kim loại PCB khi đượ c kết hợ p sử dụng đem lại
hiệu quả cao và triệt để hơ n so vớ i khi dùng đơ n lẻ từng công nghệ. Như phân
tích ở trên, đa số các công nghệ thu hồi kim loại trên đây là các công nghệ kếthợ p giữa thủy luyện và điện phân, chúng có ưu điểm hơ n công nghệ nhiệt luyện
cả về giá trị kinh tế lẫn ý ngh ĩ a môi trườ ng. Đa số các công nghệ nhiệt luyện chỉ
tạo ra hỗn hợ p quặng kim loại chứ chưa tách riêng đượ c từng thành phần. Nhiệt
luyện gây ô nhiễm không khí do tạo thành các chất độc ô nhiễm môi trườ ng,
trong khi đó thủy luyện và điện phân có thể thu hồi, quay vòng lại các dung dịch
ngâm hoặc dung dịch điện phân. Để tăng hiệu quả của công nghệ nhiệt luyện, có
thể tiến hành điện phân quặng sau khi nhiệt luyện. Do đó, tùy điều kiện kinh tế
và k ĩ thuật ta có thể lựa chọn cách tái chế PCB hiệu quả nhất. Các nướ c phát
triển thườ ng sử dụng công nghệ hiện đại nhưng giá thành và chi phí đầu tư cao.
Hiện nay, ở Việt Nam, nhóm các nhà Khoa học của ĐHBK kết hợ p vớ i Hàn
Quốc nghiên cứu tại Trung tâm ĐHKHTN đang nghiên cứu kết hợ p các phươ ng
pháp theo định hướ ng phù hợ p vớ i làng nghề Việt Nam, sản xuất quy mô nhỏ.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 32/61
32
Chươ ng 2: THỰ C NGHIỆM
2.1 Mục tiêu và nội dung
Trên cơ sở hiểu biết một cách đầy đủ về đặc tính, các phươ ng pháp xử lý
thu hồi kim loại từ chất thải điện tử chúng tôi xây dựng quy trình công nghệ thu
hồi kim loại Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ phù hợ p vớ i điều kiện kinh tế, kỹ
thuật môi trườ ng Việt Nam. Để đạt đượ c mục tiêu này, nội dung nghiên cứu của
luận văn gồm những vấn đề sau:- Tìm hiểu phân loại, tuyển tách cách thành phần bản mạch.
- Khảo sát ảnh hưở ng các yếu tố tớ i hiệu quả thu hồi Cu.
- Khảo sát hiệu quả thu hồi Cu bằng dung dịch Fe2(SO4)3 trong thiết bị thử
nghiệm.
2.2 Hóa chất, dụng cụ, và máy móc
2.2.1 Hóa chấ t
- Dung dịch EDTA 0.1M: Cân 9,306 g EDTA ( Na2H2Y. 2H2O) đã đượ c sấy
một ngày đêm pha trong 250ml nướ c cất.
- Chỉ thị PAN: C15H11ON3 (M = 249,270 g/mol). Pha 0,1% trong nướ c cất có
10% rượ u etylic.
- Tinh thể NaOH, axit H2SO4 98%, HNO3 65%, HCl 36%, axit axetic
(CH3COOH).
- Muối Fe2(SO4)3, H2O2 30%, dung dịch NH3 - Dung dịch K2Cr2O7, KI, amonixitrat.
- Muối natri axetat, urotropin, bột Zn
- Dung dịch chuẩn I2, Na2S2O3, hồ tinh bột
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 33/61
33
2.2.2 Dụ ng cụ , và máy móc
- Máy nghiền hành tinh Fritsch – Đức, PTN Vật liệu Vô cơ - Máy ICP – MS (Model ELAN 900 Perkin Elmer), Khoa Hóa học - ĐHKHTN
- Cân phân tích vớ i độ chính xác 10-3, 10-4 PTN Hóa Môi trườ ng.
- Bếp điện, tủ sấy, tủ hút
- Cốc thủy tinh, ống đong, bình định mức, buret, pipet
- Hệ thống thí nghệm thu hồi Cu: Để chuẩn bị cho bướ c nghiên cứu quy mô Pilot
chúng tôi tự chế tạo hệ thống thiết bị phản ứng vớ i thể tích 1,5l và mô hình như hình vẽ 12
Hình 12: hình ảnh thiế t bị thử nghiệm
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 34/61
34
2.3 Các quy trình thự c nghiệm
2.3.1 Quy tình tuyể n tách cơ họ c làm giàu Cu
Mẫu đượ c dùng trong nghiên cứu là bản mạch cũ hỏng thải bỏ đượ c thu
gom tại thôn Bùi Dâu - Mỹ Hào - Hưng Yên.
Bản mạch điện tử thườ ng chứa nhựa epoxy, Cu, Ni, Fe, Al, và một số kim
loại quý như Au, Ag… Những vật liệu này, kim loại và các thiết bị điện đượ c
gắn lên tấm bản mạch bở i hợ p kim Pb-Sn.
Bản mạch có gắn rất nhiều các linh kiện điện và điện tử nên cần đượ ctách bóc sơ bộ. Sau khi tách bóc chúng tôi phân loại đượ c các loại như hình 13.
Hình 13: S ơ đồ phân loại các thành phần của bản mạch
Nhựa, dây điện,rắc cắm. Chiếm
12% khối lượ ng
Nhôm, sắt
chiếm15,8%khốilượ ng
Tụ hóa,tụ gốm.Chiếm8,4%khối
lượ ngCác loại
trở .Chiếm1,9%khối
lượ ng
Các loạiĐiốt,Transito.Chiếm0,77% khốilượ ng
Các cuộn cảm,
biến thế, caoáp. Chiếm24,2% khối
Các IC,rôm.
Chiếm0,8%khối
lượ ng
Tấm bảnmạch vớ icác mốihàn.Chiếm12,3%khốilượ ng
Bản mạch từ máy tính và ti vi
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 35/61
35
Tấm bản mạch sau khi tách bóc gồm có: tấm nhựa, lớ p đồng, các mối hàn
là hợ p kim Pb-Sn và các kim loại khác nữa.Đối tượ ng nghiên cứu của chúng tôi là các tấm bản mạch cũ hỏng thải bỏ
sau khi đã đượ c tách bóc.
Bản mạch sau khi đượ c tách bóc trải qua các quá trình tiền xử lý như sau:
1: Cắt nhỏ bản mạch thải bỏ bằng kìm cắt
2: Nghiền nhỏ bản mạch bằng máy nghiền bi tại phòng thí nghiệm Vật liệu
vô cơ của khoa Hoá học- trườ ng ĐHKHTN3: Phân loại bằng cách tuyển qua rây thu 3 phân đoạn: kích thướ c >1mm;
0.5 - 1mm; <0.5mm. Phân đoạn có kích thướ c trên 1mm quay lại máy nghiền
4: Tuyển nổi phân đoạn <0.5mm thành hai phần: phần giàu kim loại và
phần nghèo kim loại
Mẫu d<0,5mm Mẫu 0,5<d<1mm Mẫu d>1mm
Hình 14: Các mẫ u sau tuyể n tách
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 36/61
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 37/61
37
2.4.2 Phân tích thành phầ n các kim loại bằ ng phươ ng pháp ICP - MS
Trong trườ ng hợ p phân tích toàn bộ các kim loại và phân tích so sánh vàikết quả chuẩn độ, chúng tôi sử dụng phươ ng pháp ICP – MS vớ i các thông số
như sau:
Bảng 4: Các thông số máy đ o ICP-MS (Model ELAN 9000 – Perkin Elmer)
Tốc độ khí Nebulizer 0,85 L/phút
Tốc độ khí phụ trợ 2,0 L/phút
Lưu lượ ng khí tạo plasma 15,0 L/phútÁp suất chân không (khi đo mẫu) 1,2 -1,3. 10-5 Torr
Áp suất chân không (khi để máy Standby) 2,0 – 3,0. 10- Torr
Tốc độ bơ m rửa 48 vòng/phút
Tốc độ bơ m mẫu 26 vòng/phút
Nhiệt độ nướ c làm mát 200C
Nhiệt độ Plasma Torch Box 33 -34 0C
Công suất nướ c làm mát 1750W
Công suất máy phát cao tần RF 1000W
Thế của các lăng kính 5,75V
Thế xung cấp 1000V
Số lần quét khối 10 lần
Thờ i gian đo cho 1 lần 5,8 giây
Số lần đo lặp 3 lần
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 38/61
38
Chươ ng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Khảo sát một số đặc tính của bản mạch điện tử 3.1.1 Khả o sát thành phầ n kim loại củ a bả n mạ ch
Nhằm tìm hiểu thành phần kim loại có trong bản mạch điện tử chúng tôi
tiến hành thí nghiệm như sau: Cân 1g bột bản mạch cho vào cốc chịu nhiệt đượ c
đậy nắp kính đồng hồ đun trên bếp điện đặt trong tủ hút. Thêm HNO3 đặc qua
mỏ cốc, đun đến khi bản mạch tan hoàn toàn. Lọc dung dịch và định mức tớ i
100ml.Dung dịch lọc đem phân tích thành phần kim loại trên máy ICP – MS tại
khoa Hoá- trườ ng ĐHKHTN, các kết quả và tính toán thành phần kim loại đượ c
đưa ra ở bảng 5và phụ lục 1, 2, 3, 4.
Bảng 5: K ế t quả tính toán thành phần các kim loại trong bản mạch
Nguyên tố
Transito
%
Trở
%
Tụ màu
%
Bản mạch
%
Al 0.01 0.03 3.57 0.07
Cr - 0.01 - 0.01
Mn - 0.05 0.02 -
Fe 0.07 10.62 6.24 0.14
Ni - 0.89 - 0.01
Cu 16.18 1.11 4.61 5.73
Zn 0.03 0.01 6.78 0.13
Ag - 0.01 0.15 -
Pb 0.20 0.22 0.73 0.85
Sn 0.07 0.16 0.26 0.09
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 39/61
39
Qua bảng số liệu đã đượ c tính toán, chúng tôi thấy rằng: Tươ ng tự các kết
quả phân tích của các tài liệu tham khảo khác, bản mạch chúng tôi phân tích gồmrất nhiều kim loại, trong đó Cu chiếm tỉ lệ lớ n nhất.
3.1.2 Khả o sát ả nh hưở ng củ a quá trình nghiề n tớ i hiệu quả thu hồi Cu
Hiệu suất quá trình thu hồi đồng phụ thuộc vào kích thướ c và sự phân tách
các thành phần nhựa. Một trong những phươ ng pháp cơ bản đâu tiên đượ c áp
dụng là nghiền, chúng tôi tiến hành nghiền bản mạch đã cắt nhỏ vớ i máy nghiền
bi trong các khoảng thờ i gian 20, 40, 60 phút. Hòa tan các mẫu đó vớ i axit HNO3 trong 2h, lọc lấy dung dịch đem chuẩn độ Cu. Kết quả thí nghiệm đượ c trình bày
ở bảng 6và đồ thị hình 15
Bảng 6: K ế t quả khảo sát ảnh hưở ng của quá trình nghiề n t ớ i
hiệu quả thu hồi Cu
Mẫu nghiền Hàm lượ ng Cu (%)
20 phút 16.64
40 phút 21.44
60 phút 27.2
Hình 15: Đồ thị biể u diễ n ảnh hưở ng của quá trình nghiề n t ớ i
hiệu quả thu hồi Cu
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 40/61
40
Qua bảng số liệu và đồ thị chúng tôi thấy rằng: tươ ng ứng vớ i khoảng thờ i
gian 20, 40, 60 phút bản mạch đượ c nghiền nhỏ dần, nhựa và kim loại đượ c táchriêng ra nhiều hơ n. Mẫu nghiền 60 phút hàm lượ ng kim loại ở dạng nhỏ dễ bị
hòa tan hơ n là mẫu nghiền 20 phút vì đượ c tăng diện tích bề mặt tiếp xúc.
3.1.3 Khả o sát thành phầ n Cu sau tuyể n tách
Chúng tôi tiến hành hòa tan các mẫu có kích thướ c >1mm, 0.5-1mm,
<0.5mm (đượ c chuẩn bị trong phần 2.3.1) vớ i axit HNO3, sau đó xác định nồng
độ Cu. Chúng tôi thu đượ c kết quả trình bày trong bảng 7 và hình 16. Bảng 7: k ế t quả phân tích hàm lượ ng Cu trong các mẫ u tách cơ học và tuyể n
Thành phần Đơ n vị kích thướ c hạt nghiền d (mm)
d>1 0.5<d<1 d<0.5d<0.5, tuyển ướ t
Giàu KL Nghèo KL
Khối lượ ng Gam 175.8 163 661.2 72.9 588.1
Tỷ lệ % 17.58 16.3 66.12 7.29 58.81
Hàm lượ ng Cu % 19.2 41.6 5.2 28.8 3.2
Hình 16: Đồ thị biể u diễ n hàm lượ ng Cu trong các mẫ u tách cơ học và tuyể n
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 41/61
41
Từ số liệu phân tích và quan sát bằng mắt thườ ng chúng tôi thấy rằng:
mẫu đượ c nghiền tớ i kích thướ c d>1mm chứa hàm lượ ng Cu tươ ng đối lớ n19,2%, đối vớ i mẫu có kích thướ c 0.5<d<1mm hàm lượ ng Cu là cao nhất 41,6%.
Trong khi đó mẫu d<0,5mm có hàm lượ ng Cu nhỏ nhất 5,2%. Trong trườ ng hợ p
này (d<0,5mm) khi ở kích thướ c nhỏ chủ yếu là thành phần nhựa, chúng tôi tiến
hành tuyển ướ t tách thành 2 phần giàu kim loại và giàu nhựa, cũng hoà tan bằng
HNO3 và phân tích Cu tươ ng tự như phần trên. Các kết quả thể hiện trong bảng 7
và hình 16. Từ đó có thể thấy rằng tuyển tách làm giàu kim loại thuận lợ i choviệc thu hồi Cu. Hàm lượ ng Cu trong mẫu đượ c làm giàu lên từ 5.2% lên 28.8%.
Phần giàu nhựa này sẽ đượ c tiếp tục nghiên cứu tái chế sau này.
3.2 Khảo sát ảnh hưở ng của thành phần nhự a tớ i hiệu quả thu hồi Cu
Mục đích của phần này là đánh giá yếu tố nhiệt độ trong phươ ng pháp
nhiệt luyện. Để khảo sát ảnh hưở ng của thành phần nhựa tớ i hiệu quả thu hồi Cu
các thí nghiệm đượ c nung ở các nhiệt độ khác nhau.
Nung 5g mẫu các loại <0.5mm; 0.5 - 1mm; hỗn hợ p mẫu chưa rây ở các
nhiệt độ 300, 400, 500, 6000C trong 2h. Mẫu sau khi nung đượ c đem cân lại để
xác định khối lượ ng nhựa bị đốt, sau đó hoà tan mẫu vớ i 50ml HNO3 1/4 đun
nóng trong 2h. Mẫu sau khi hoà tan đượ c lọc lấy dung dịch đem chuẩn độ xác
định khối lượ ng Cu có trong mẫu, chất rắn sau khi lọc đượ c sấy khô, cân xác
định khối lượ ng chất chưa đượ c hoà tan. Để khảo sát ảnh hưở ng của nhựa chúng
tôi tiến hành làm thí nghiệm song song vớ i mẫu không nung. Các kết quả đượ cthể hiện ở bảng 8 và hình 17.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 42/61
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 43/61
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 44/61
44
Bảng 9: K ế t quả khảo sát các tác nhân hòa tan
Tác nhân HNO3 H2SO4 HCl Fe2(SO4)3 %Cu 34.72 10.24 8 25.92
%Pb 4.002 - - -
%Sn 7.62 - - -
Qua bảng số liệu chúng tôi thấy rằng HNO3 và Fe2(SO4)3 là hai tác nhân
hòa tan bản mạch rất tốt. Trong cùng thờ i gian và điều kiện thì 2 axit H2SO4, HCltỏ ra kém phản ứng hơ n mặc dù đã đượ c bổ xung thêm H2O2. Các phản ứng hoá
học chính có thể xảy ra trong quá trình hoà tan đượ c thể hiện như sau:
* HNO3 là 1 tác nhân oxi hóa mạnh có thể oxi hóa hầu hết các kim loại cơ bản.
HCl, H2SO4 có thể có một số vấn đề do tạo thành kết tủa. Trong suốt quá trình
hòa tan bột bản mạch trong HNO3, Cu phản ứng chuyển thành dạng Cu(NO3)2
theo phản ứng:
3Cu+8HNO3→3Cu(NO3)2+2NO+4H2O
Pb đượ c hòa tan bở i HNO3 thành dạng dung dịch Pb(NO3)2 theo phản ứng:
3Pb+8HNO3→3Pb(NO3)2+2NO+4H2O
Khi Sn đượ c xử lý vớ i HNO3 ở nồng độ ≥4M, H2SnO3 kết tủa.
Sn+4HNO3→H2SnO3↓+4NO2+H2O
Các kim loại cơ bản khác như Ni, Zn cũng phản ứng vớ i HNO3
Ni+4HNO3→Ni(NO3)2+2NO2+2H2O
3Zn+8HNO3→3Zn(NO3)2+2NO+4H2O
Khác vớ i Cu, Pb, tỉ lệ hòa tan Sn không tăng theo nồng độ HNO3 nhưng đượ c
thể hiện lớ n nhất ở nồng độ trung bình khoảng 2M. Trong dung dịch HNO3 ≥
4M, sự khử HNO3 xảy ra như sau:
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 45/61
45
HNO3+H++e-→H2O+NO2
NO2 đượ c hình thành hấp thụ lên bề mặt kim loại và đượ c khử tớ i NO2- NO2+e-→NO2
-
Sự có mặt của H+ hoạt động, NO2
- khơ i mào sự tạo thành HNO2
NO2-+H+→HNO2
HNO2 sẽ phản ứng vớ i HNO3
HNO2+HNO3→2NO2+H2O
Trong quá trình này hai phân tử NO2 đượ c tạo thành trong đó một phân tử bị tiêutốn.
Sự tăng nồng độ HNO3 trên 4M, sự thụ động của Sn xảy ra. Sự tạo thành 1 lớ p
oxit β-SnO2 bảo vệ dẫn tớ i sự khử ở tỉ lệ cao của dung dịch Sn và sự hình thành
axit metastannic
Sn+4HNO3→H2SnO3↓+4NO2+H2O
Chính sự tạo thành kết tủa axit metastannic đã lôi kéo mất một phần hàm lượ ng
đồng đã đượ c hòa tan.
* Trong trườ ng hợ p sử dụng axit H2SO4, HCl, Fe2(SO4)3 để hòa tan bản mạch thì
về nguyên tắc Cu không tan trong dung dịch axit loãng, chỉ có Pb, Sn và một số
kim loại khác đượ c hòa tan. Nếu sử dụng axit đặc thì nhựa có trong bản mạch sẽ
cháy đen ảnh hưở ng tớ i quá trình thu hồi nhựa sau này. Vì vậy trong điều kiện
thí nghiệm chúng tôi có bổ xung thêm H2O2 để phản ứng đượ c xảy ra như sau:
Cu + 2H+ + H2O2→ Cu2+ + 2H2OPb + H2SO4 → PbSO4↓+ H2
Sn + H2SO4 → SnSO4+ H2
Pb + 2HCl → PbCl2↓+ H2
Sn + 2HCl→ SnCl2+ H2
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 46/61
46
Cu + Fe 3+→Cu2+ + Fe2+
Pb+ Fe2(SO4)3→ PbSO4↓+2FeSO4 Sn + Fe2(SO4)3→ SnSO4+2FeSO4
Pb, Sn ở dạng hợ p kim nên khi tiếp xúc vớ i dung dịch axit H2SO4 loãng,
HCl loãng, Fe2(SO4)3 thì Pb chỉ tươ ng tác ở trên bề mặt vớ i dung dịch axit loãng
vì bị bao phủ bở i lớ p muối khó tan PbSO4↓, PbCl2↓ và Sn không thể tiếp tục
phản ứng. Kết tủa này cũng có thể cản trở quá trình hòa tan Cu, nhưng thực tế
thực nghiệm cho thấy rằng các hạt hợ p kim Pb/Sn nhờ quá trình nghiền đã đượ ctách riêng ra khỏi các hạt Cu, chính vì vậy các mảnh Cu không bị lớ p muối khó
tan PbSO4↓, PbCl2↓, bao phủ cản trở sự tiếp xúc vớ i dung dịch hòa tan.
Từ số liệu và những nhận xét trên thì chúng tôi thấy rằng việc tạo thành
axit metastannic của thiếc trong thí nghiệm dùng HNO3, ảnh hưở ng tớ i hiệu quả
thu hồi Cu. Còn những dạng kết tủa của Pb trong các thí nghiệm dùng H2SO4,
HCl, Fe2(SO4)3 không gây ảnh hưở ng gì đáng kể tớ i hiệu quả thu hồi Cu.
3.4 Khảo sát khả năng thu hồi đồng bằng dung dịch Fe2(SO4)3
3.4.1 Khả o sát khả nă ng thu hồi Cu bằ ng dung d ị ch Fe 2(SO 4 ) 3 - H 2O 2
3.4.1.1 Khảo sát ảnh hưỏng của nồng độ Fe2(SO4)3
Cân 5g bản mạch hoà tan trong các cốc chứa sẵn dung dịch Fe2(SO4)3 ở
các nồng độ 0,05M; 0,1M; 0,5M; 1M; 2M. Trong các cốc thêm 10ml H2O2 30%.
Tiến hành phản ứng trong 2h. Sau đó lọc lấy dung dịch đem chuẩn độ Cu2+ thu
đượ c kết quả ở bảng 10 và đồ thị ở hình 18.
Bảng 10: K ế t quả khảo sát nồng độ Fe3+
CFe3+(M) 0.05 0.1 0.5 1 2
%Cu 1.792 2.56 3.712 4.096 4.736
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 47/61
47
Hình 18: Đồ thị khảo sát nồng độ Fe3+
Từ đồ thị và bảng số kiệu chúng tôi thấy rằng: Nồng độ Fe3+ càng cao thì
khả năng hoà tan Cu càng lớ n nhưng vì điều kiện thực nghiệm và kinh tế nên
nồng độ Fe
3+
thích hợ p cho nghiên cứu là 0.5M.3.4.1.2 Khảo sát ảnh hưở ng của thờ i gian phản ứ ng
Cân 5g bản mạch hoà tan trong các cốc chứa sẵn Fe2(SO4)3 0,5M. Trong
cốc thêm 10ml H2O2 30%. Tiến hành phản ứng trong các khoảng thờ i gian như
sau: 1h, 2h, 3h,5h, 6h, 7h, 8h, 10h, 24h. Sau đó lọc lấy dung dịch đem chuẩn độ
Cu2+ thu đượ c kết quả ở bảng 11 và đồ thị ở hình 19.
Bảng 11: k ế t quả khảo sát thờ i gian
Thờ i gian (h) 1 2 3 5 6 7 8 10 24
%Cu 2.176 3.712 4.096 4.864 6.016 7.04 7.424 7.68 7.936
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 48/61
48
Hình 19: Đồ thị khảo sát thờ i gian
Từ đồ thị và bảng số kiệu chúng tôi thấy rằng: Hàm lượ ng Cu thu đượ c
tăng theo thờ i gian. Tuy nhiên, sau 10h lượ ng Cu thu đượ c không thay đổi nhiều,
chúng tỏ quá trình hoà tan đã gần như dừng lại. Chúng tôi chọn thờ i gian thích
hợ p cho nghiên cứu là 8h.
3.4.1.3 Khảo sát hàm lượ ng H 2O2
Cân 5g bản mạch hoà tan trong các cốc chứa sẵn dung dịch Fe2(SO4)3
0,5M. Trong các cốc thêm H2O2 30% lần lượ t như sau: 0ml, 5ml, 7ml, 10ml,
15ml. Tiến hành phản ứng trong 2h. Sau đó lọc lấy dung dịch đem chuẩn độ Cu2+
thu đượ c kết quả ở bảng 12 và đồ thị ở hình 20.
Bảng 12: K ế t quả khảo sát hàm lượ ng H 2O2
VH2O2 (ml) 0 3 5 7 10 15
%Cu 1.28 1.664 1.92 2.816 3.712 4.48
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 49/61
49
Hình 20: Đồ thị khảo sát hàm lượ ng H 2O2
Từ đồ thị và bảng số liệu chúng tôi thấy rằng: hàm lượ ng H2O2 thêm vàocàng nhiều thì khả năng hoà tan Cu càng lớ n, phản ứng xảy ra nhanh hơ n. Nhưng
vì điều kiện thực nghiệm và kinh tế nên chúng tôi chọn hàm lượ ng H2O2 thích
hợ p cho nghiên cứu là 10ml.
3.4.2 Khả o sát khả nă ng thu hồi Cu bằ ng dung d ị ch Fe 2(SO 4 ) 3 và ôxi không
khí
Từ các kết quả trên cho thấy lượ ng đồng thu hồi không cao và đạt cân
bằng thờ i gian nhanh vì phản ứng không đượ c khuấy trộn liên tục, và có thể do
lượ ng Oxi cần để cung cấp cho phản ứng không đủ dẫn tớ i lượ ng Fe3+ giảm dần
và không tận dụng lượ ng Fe2+ tạo ra để đưa lên Fe3+. Do vây chúng tôi khảo sát
khả năng thu hồi đồng trong điều kiện có sục khí nhằm mục đích làm cho phản
ứng đượ c khuấy trộn đều, đồng thờ i làm cho lượ ng đồng đượ c hòa tan ra nhiều
hơ n do có sự tham gia của ôxi.
3.4.2.1. Khảo sát ảnh hưở ng của nồng độ Fe3+
Cân chính xác trên cân phân tích trong phòng thí nghiêm chất thải bản
mạch đã đượ c tuyển vào 5 hệ thống sục nhỏ có chứa sẵn dung dịch Fe3+ lần lượ t
có nồng độ 0.05M, 0.1M, 0.5M, 1M, 2M.
Phản ứng đượ c tiến hành trong khoảng thờ i gian 4 giờ .
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 50/61
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 51/61
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 52/61
52
Nhiệt độ 30 40 50 60
%Cu 16.32 21.76 22.4 23.04
Hình 23: Đồ thị Khảo sát ảnh hưở ng của nhiệt độ
Từ các kết quả thực nghiệm chúng tôi thấy khi tiến hành phản ứng sau 8
tiếng vớ i nồng độ Fe
3+
0.5M thì nhiệt độ càng cao tốc độ phản ứng càng nhanhvà Cu trong bản mạch đượ c hòa tan càng nhiều. Tuy nhiên nếu nhiệt độ sử dụng
cao thì tốc độ ôxi thoát ra nhanh hơ n, thờ i gian lưu của ôxi trong thiết bị giảm vì
vậy chúng tôi chọn nhiệt độ thích hợ p là khoảng 400C.
3.5 Thử nghiệ m thiế t bị thu hồi đồ ng từ bả n mạ ch đ iệ n tử
3.5.1 Khảo sát ảnh hưở ng của thờ i gian đế n hiệu quả thu hồi Cu trong thiế t bị
thử nghiệm
Sau khi khảo sát các yếu tố, chúng tôi tiến hành lắp ráp thiết bị chạy thử
nghiệm để thu hồi Cu bằng Fe2(SO4)3 như sau:
Cân 50g mẫu bản mạch cỡ 0,5 - 1mm cho vào thiết bị có sẵn dung dịch
Fe2(SO4)3, tiến hành chạy thiết bị, có bổ xung thêm axit H2SO4 trong quá trình
chạy thiết bị để bổ xung lượ ng axit bị mất. Sau mỗi khoảng thờ i gian tiến hành
Bản 15: Khảo sát ảnh hưở n của nhi t đ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 53/61
53
lấy 10ml dung dịch đem chuẩn độ Cu đến khi nào đạt cân bằng thì ngắt thiết bị
lấy dung dịch Cu thu hồi ra. Kết quả đượ c trình bày ở bảng 16 và hình 24. Bảng 16: K ế t quả khảo sát thờ i gian chạ y thiế t bị sục khí
Thờ i gian 1 3 5 7 10 24 30 48 60
%Cu 18.67 26.67 41.33 50 54 68.67 79.33 85.33 86.67
Hình 24: Đồ thị biể u diễ n ảnh hưở ng của thờ i gian t ớ i hiệu quả thu hồi Cu
Số kiệu thực nghiệm cho thấy rằng: Thiết bị thử nghiệm chạy sau 3 ngày
hiệu quả thu hồi gần 86%.
Để tăng khả năng khuấy trộn chúng tôi tiến hành hồi lưu dung dịch. Thí
nghiệm đượ c tiến hành như sau:
Cân 50g mẫu bản mạch cỡ 0,5 - 1mm cho vào thiết bị có sẵn dung dịch
Fe2(SO4)3, tiến hành chạy hồi lưu có bổ xung thêm axit H2SO4 trong quá trình
chạy thiết bị để bổ xung lượ ng axit bị mất. Sau mỗi khoảng thờ i gian tiến hành
lấy 10ml dung dịch đem chuẩn độ Cu đến khi nào đạt cân bằng thì ngắt thiết bị
lấy dung dịch Cu thu hồi ra. Kết quả thể hiện ở bảng 17 và đồ thị hình 25.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 54/61
54
Bảng 17: K ế t quả khảo sát thờ i gian chạ y thiế t bị khi hồi lư u
Thờ i gian (giờ ) 1 3 5 7 10 24 30 48%Cu 20 30.67 42.67 51.33 60.67 77.33 84.67 86
Hình 25: Đồ thị biể u diễ n thờ i gian, hiệu quả thu hồi Cu trong thiế t bị hồi lư u
Qua thực nghệm chúng tôi thấy rằng: Thiết bị sau khi đượ c cho chạy hồi
lưu thì thờ i gian phản ứng giảm xuống còn 2 ngày và hàm lượ ng Cu thu hồi đạt
hiệu suất 86%.
3.5.2 Khảo sát ảnh hưở ng của quá trình hoạt hóa nguyên liệu
Cân 50g mẫu bản mạch cỡ 0,5 - 1mm đượ c trộn ẩm vớ i dung dịch
Fe2(SO4)3 để ngoài không khí 1 ngày. Sau đó mẫu đượ c cho vào thiết bị có sẵn
dung dịch Fe2(SO4)3, tiến hành chạy hồi lưu có bổ xung thêm axit H2SO4 trong
quá trình chạy thiết bị để bổ xung lượ ng axit bị mất. Sau mỗi khoảng thờ i gian
tiến hành lấy 10ml dung dịch đem chuẩn độ Cu đến khi nào đạt cân bằng thì ngắt
thiết bị lấy dung dịch Cu thu hồi ra. Kết quả đượ c thể hiện trên bảng 18 và hình
26.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 55/61
55
Bảng 16: K ế t quả khảo sát thờ i gian và hiệu quả thu hồi Cu trong đ iề u kiện hoạt
hoá bản mạch
Thờ i gian (giờ ) 1 3 5 7 9 12 24 28 30
%Cu 33.33 44.45 50 59.33 66.67 75.33 82.67 85.33 86.8
Hình 26: Đồ thị biể u diễ n thờ i gian và hiệu quả thu hồi Cu trong đ iề u kiện hoạt
hoá bản mạch
Để rút ngắn thờ i gian, trong thờ i gian chờ đợ i giữa các mẻ phản ứng chúng
tôi tiến hành trộn ẩm bản mạch trướ c ngoài không khí nhằm tạo điều kiện cho
phản ứng xảy ra nhanh vừa tiết kiệm thờ i gian vừa tiết kiệm hóa chất. Số liệu
thực nghiệm đã chứng minh cho chúng tôi thấy điều đó. Sau khi trộn ẩm thì thờ i
gian chạy thiết bị giảm xuống còn một ngày rưỡ i và hàm lượ ng Cu thu hồi đạt
hiệu suất gần 87%.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 56/61
56
3.5.3 K ế t quả thử nghiệ m thu hồi Cu kim loại
Sau khi chạy thiết bị thử nghiệm chúng tôi thu đượ c dung dịch CuSO4 vàdung dịch CuSO4 đượ c kết tinh như hình 27 và 28.
Hình 27: Dung d ịch đồng thu hồi Hình 28: Tinh thể CuSO4
Dung dịch CuSO4 thu đượ c từ thiết bị tiếp tục đượ c tách Cu kim loại bằng
cách dùng phoi sắt. Chúng tôi sử dụng Fe làm tác nhân khử, đẩy Cu ra dướ i dạng
kim loại tinh khiết. Sau một thờ i gian tiến hành tinh chế chúng tôi thu đượ c
10,17g Cu. Kim loại Cu đã đượ c tinh chế đượ c chụp trong hình 29.
Hình 29: Đồng thu hồi
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 57/61
57
KẾT LUẬN
Qua quá trình thực nghiệm chúng tôi thu đượ c một số kết quả chính như sau:1) Đã tìm hiểu, phân loại tuyển tách các thành phần trong bản mạch cũ hỏng
thải bỏ. Và phân tích thành phần kim loại chứa trong bản mạch điện tử thải bỏ.
Các kết quả cho thấy bản mạch có nhiều kim loại, trong đó Cu chiếm tỉ lệ lớ n
nhất trong toàn bộ các kim loại. Sau khi tuyển tách hàm lượ ng Cu có thể đượ c
làm giàu lên.
2)
Đã khảo sát đượ c ảnh hưở ng của nhựa tớ i hiệu quả thu hồi Cu, khi nhiệtđộ nhiệt phân càng cao thì khả năng tách Cu kim loại ra càng nhiều. Tuy nhiên,
trong quá trình đốt, nhựa có thể bị thiêu hủy phát sinh vấn đề ô nhiễm không khí
nếu không đượ c kiểm soát. Vì vậy phươ ng pháp nhiệt phân chỉ nên áp dụng
trong điều kiện lò đốt đượ c kiểm tra và xử lý khí thoát ra.
3) Đã khảo sát khả năng thu hồi Cu bằng các tác nhân H2SO4, HCl, HNO3,
Fe2(SO4)3 và thấy rằng HNO3, Fe2(SO4)3 cho hiệu quả thu hồi Cu tốt hơ n. Các
kết quả khảo sát quá trính hóa tách đồng vớ i dung dịch Fe2(SO4)3 cho thấy quy
trình phù hợ p là: Nồng độ Fe3+ thích hợ p là 0,5M, thờ i gian tiến hành phản ứng
tối ưu là 8h, nhiệt độ tối ưu cho phản ứng là 400C.
4) Đã chạy thử nghiệm hệ thống thu hồi đồng sử dụng ôxi không khí. Các kết
quả cho thấy bột bản mạch (0,5<d<1mm) sau khi đượ c hoạt hoá thì thờ i gian
phản ứng rút ngắn và hiệu suất thu hồi Cu đạt 86%.
Trên đây là một số kết quả ban đầu của quá trình thu hồi Cu. trong thờ igian tớ i chúng tôi tiếp tục khảo sát kỹ hơ n ảnh hưở ng của nhiệt độ phản ứng, ảnh
hưở ng của quá trình hoàn lưu Fe3+, tối ưu hoá hệ thống nhằm đạt hiệu suất cao
và có khả năng ứng dụng trong thực tế. Đồng thờ i nghiên cứu tái sinh nhựa và
thu hồi Pb, Sn còn trong bã rắn sau khi chạy thiết bị.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 58/61
58
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đỗ Quang Trung (chủ trì), Báo cáo tóm t ắ t k ế t quả thự c hiện đề tài
xây d ự ng giải pháp về quản lý và tái sử d ụng chấ t thải đ iện t ử (E-Waste) ở
Việt Nam giai đ oạn 2006-2010, mã số QMT 06.01, Hà Nội, 2008
2. Hoàng Nhâm, Hóa học vô cơ , t ậ p 3, nhà xuất bản giáo dục, 2005
3. Hoàng Thúy Lan, Phan Thanh Tùng, Công tác quản lý chấ t thải đ iện t ử trên
thế giớ i và t ại Việt Nam, Hội tuyển tập các báo cáo hội thảo Khoa học, chấtthải điện tử Việt Nam – Thực trạng và giải pháp, Hà Nội, 2006
4. Nguyễn Văn Ri, Giáo trình thự c t ậ p hóa phân tích, Nhà xuất bản đại học
Quốc Gia Hà Nội, 2001
5. Ngô Thị Ngọc Thúy, Huỳnh Trung Hải, Cao Xuân Mai, Antje Langbein,
Bướ c đầu nghiên cứ u hòa tan chọn lọc Cu, Ag, Au trong bản mạch đ iện t ử
thải, , Hội tuyển tập các báo cáo hội thảo Khoa học, chất thải điện tử Việt Nam
– Thực trạng và giải pháp, Hà Nội, 2006
6. Antti Tohka and Harri Lehto, Mechanical and Thermal Recycling of Waste
from Electric and Electrical Equipment, Energy Engineering and
Environmental Protection Publications, Helsinki University of Technology,
Espoo, 2005.
7. Dr Martin Goosey and Dr Rod kellner, A scoping study End-of-life Printed
Circuit Boards, PCIF Environmental Working Group, UK PCB industry,2003
8. Huynh Trung Hai, Dr Jinki Jeong, Proceedings 2007 Vietnam, Korea
workshop on resource recycling, 2007.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 59/61
59
9. Keith Scott and Andrea Mecucci, Leaching and electrochemical recovery of
copper, lead and tin from scrap printed circuit boards, Journal of ChemicalTechnology and Biotechnology, 449-457, 2002
10. I.K Wernick, N.J. Themelis, Recycling metals for the environment , Annual
review of energy and the Enviroment, Annual Reviews Inc, Palo Alto, CA,
USA, 465-497, 1998.
11. Gongming Zhou, Zhihua Luo and XuluZhai, Experimental study on metal
recycling from waste PCB, Proceedings of the International Conference onSustainable Solid Waste Management, India, 155-162, 2007.
12. United National Environmental programe (UNEP), E-Waste volume I:
Inventory Assessment Manual, Osaka, 2007.
13. UNEP, Guidenline on material recovery and recycling of End-of-life Mobile
phone, March 20, 2006.
14. William J. Hall, Paul T. Williams, Separation and recovery of materials from
scrap printed circuit boards, Resources, Conservation and Recycling, Vol.
51, 691–709, 2007.
15. Jirang Cui and Eric Forssberg, Characterization of shredded television scrap
and implications for materials recovery, Division of Mineral Processing,
Lulea University of Technology, Sweden, 2006.
16. C. Eswaraiah, T. Kavitha, S. Vidyasagar and S.S. Narayanan, Classification
of metals and plastics from printed circuit board (PCB) using air classifier ,2006.
17. http://www.wikipedia.org/copper.
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 60/61
60
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
8/12/2019 Nghiên cứu qui trình công nghệ xử lý, thu hồ i Cu từ bản mạch điện tử thải bỏ
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-qui-trinh-cong-nghe-xu-ly-thu-hoi-cu-tu-ban-mach 61/61
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM