1

e-Waste การรไซเคลซากแผนวงจรอเลกทรอนกส

โดย ดร. เปรมฤด กาญจนปยะ นกวจย

1. ขอมลทวไปของซากแผนวงจรอเลกทรอนกส

หวขอบรรยาย

2. เทคโนโลยในการรไซเคลซากแผงวงจรพมพ

1. การถอดแยกชนสวน2. กระบวนการทางกายภาพ3. กระบวนการแยกโลหะดวยความรอน4 กระบวนการทางเคมไฟฟา4. กระบวนการทางเคมไฟฟา5. กระบวนการทางชวภาพ

3. แนวทางการจดการผงเรซนทเหลอจากการรไซเคลซากแผนวงจร

2

แผนวงจรอเลกทรอนกส

แผนวงจรพมพ (printed circuit board: วงจรพมพ) : เปนแผนทมลายทองแดงนาไฟฟาอย ใช(p ) สาหรบตอวางอปกรณอเลกทรอนกสเพอประกอบเปนวงจรแทนการตอวงจรดวยสายไฟซงมความซบซอนและยงยาก อกทงยงสามารถจดวางอปกรณไดอยางเปนระเบยบและลดขนาดพนทของการจดเรยงอปกรณลงได ลดความวนวายจากการโยงสายไฟทซบซอน

โดยทวไป แผนวงจรพมพจะประกอบดวยสวนสาคญ 2 สวนคอ

1) แผนฐานหรอซบสเตรท (substrate)

2) สารตวนาทใชเชอมตอเปนลายวงจร

แผนวงจรอเลกทรอนกสมดวยกนหลายประเภทไดแก

•single-sided boards•double-sided boardsdouble sided boards•multi-layer boards (ประมาณ 3-50 ชน)•flexible circuit เปนแผงวงจรพมพชนดออน ถกสรางขนจาก laminating copper foil และ flexible substrate เชน Kevlar® หรอ Kapton® มตงแตชนดแผนชนเดยวและหลายชน ใชกบกลองถายรป เครองพมพ ฮารดดสก และเครอง โ ไ ป บนทกวดโอ ทมการเคลอนไหวอยตลอดเวลา เปนตน

3

ลกษณะของซากแผงวงจรอเลกทรอนกส

ของเสยและวสดเหลอใชจากกระบวนการผลต

เสยและวสดเหลอใชจากการใชงานของผบรโภค

“Poor” PCB

ประเภทของซาก PCBA แบงตามปรมาณของโลหะมคาทอยในซาก

“Rich” PCB

4

ราคาซากแผงวงจรในตลาดราคาณ วนท 30 Aug 56

No.1 จากโรงงานผลตแผงวงจรNo.3 CPU คอมพวเตอรNo.4 TV

แผนวงจรPCแกะสวย ไมมเหลกครอบ ไมมหนาจอ กก.ละ 600 บาท

ราคาซากแผงวงจรในตลาด

แผนวงจรPCตดเหลกครอบ ตดหนาจอ หรอแผนวงจรทไมมชบกก.ละ 400 บาทโทรศพททงเครองทแยกหนากากและแบตเตอรแลว กก.ละ 100 บาทโทรศพททงเครองทยงไมแยกแบตเตอรออก กก.ละ 50 บาท แผงวงจร แผนละ 5-15 บาท แลวแตขนาด

http://forum.khonkaenlink.info/index.php?topic=293966.0;wap2

ไมมมาตรฐานในการตงราคากลาง ????

5

สดสวนมลคาของโลหะในตวอยางซากอเลกทรอนกสชนดตางๆ

ขยะอเลกทรอนกส สวนแบงมลคา (%)

Fe Cu Al Pb Ni Ag* Au* Pd* ผลรวมของโลหะของโลหะ

มคาราคา

a (ดอลลาร/ตน) 300 7,736 2,475 3,580 31,150 430,000 24,490,000 11,660,000

ซากโทรศพทเคลอนท 0 8 0 0 0 5 67 19 91

ซากเมนบอรด PC 0 6 0 0 2 2 81 8 91

ซากบอรด PC 0 16 1 1 3 4 62 13 79

ซากเครองคดเลข 1 12 6 0 8 6 64 3 73ซากเครองคดเลข 1 12 6 0 8 6 64 3 73

ซากแผงวงจรพมพ 1 19 4 1 6 3 66 - 69

ซากเครองเลนดวด 17 35 4 1 1 4 33 4 42

ซากบอรดทว 4 39 13 2 5 6 25 6 37

ซากเครองเสยงพกพา 3 78 1 0 0 3 12 2 17

ทมา J. Cui, L. Zhang / Journal of Hazardous Materials 158 (2008) 228–256

องคประกอบทางเคมของซากแผนวงจรพมพทไดนาเอาชนสวนอเลกทรอนกสตางๆออกไปแลว

วสดทเปนองคประกอบ %โดยนาหนก

สวนทไมใชโลหะ เชน พอลเมอรใยแกว 70

ทองแดง 16

โลหะบดกร 4

เหลก, เฟอรไรท (จากแกนหมอแปลง) 3

นกเกล 2

เงน 0.05

ทอง 0.03

แพลเลเดยม 0 01แพลเลเดยม 0.01

อนๆ ๆ (บสมท พลวง แทนทาลม ฯลฯ) <0.01

ทมา Martin Goosey and Rod Kellner, A scoping Study End-of-Life Printed circuit Boardds

สดสวนของทองคาในแผงวงจรอเลกทรอนกสของมอถอประมาณ 150 g/ton, สดสวนของทองคาในกอนแรทองคาประมาณ 5 g/ton)

โรงสกดแรในประเทศญปนสามารถหลอมทองคาออกมาไดประมาณ 195 kg / เดอน จากโทรศพทมอถอประมาณ 10,00-20,000 เครอง

6

เทคโนโลยในการรไซเคลซากแผงวงจรพมพ

1. การถอดแยกชนสวน (Disassembly). ( s sse b y)2. กระบวนการทางกายภาพ3. กระบวนการทางความรอน4. กระบวนการทางเคมไฟฟา5. กระบวนการทางชวภาพ

เทคโนโลยในการรไซเคลซากแผงวงจรพมพ

โดยทวไปกระบวนการคดแยก ดง/สกดทรพยากรมคาออกจากของเสยประเภทตางๆเหลานมความคลายคลงกบเทคโนโลยดานการทาเหมองแร

โดยหลกการเบองตนของการทาเหมองแรจะประกอบดวย 2 ขนตอนหลกๆไดแก 1.สวนของการลดขนาดของเสยลงโดยใชการตด การทบ การบด เพอให

อนภาคของแรธาตตางๆทตองการในของเสยนนแยกออกจากกน2. สวนของการคดแยกแรธาตทผสมกนอยในของเสยทผานการลดขนาดแลว

ออกจากกน

7

ของเสย เศษเหลอทงและซากอปกรณ

สแผนผงกระบวนการเกบกลบคนทรพยากรจากซากอปกรณอเลกทรอนกส

การคดแยกดวยมอและการถอดประกอบ

การลดขนาด

การคดขนาดและคดพวก (Screening&Classification)

การคดแยกทางเคม นามาใชใหม การคดแยกทางกายภาพ / ทางกล / ทางไฟฟา

การจดการของเสยสวนทรไซเคลไมได

การถอดแยกชนสวน (disassembly)

แยกชนสวนทมมลคาและคมคาทจะถกนาไปใชซาไดโดยตรง

ถอดแยกชนสวนทเปนพษออกไปกอนการนาซากท ไป ไ เหลอไปรไซเคลเพอเปนการเพมเกรดของวสดในขนตน เชน การนาแกน

หมอแปลงออกไป การดาเนนการถอดแยกชนสวนทงหมดนนมกจะทาดวย

มอ โดยใชเครองมอตางๆ ชวย เชน สว ไขควง คมจบ/ตด และคมถอน หรออาจตองใชไฟฟาหรอระบบนวมาตกเขามารวมดวย ซงมตนทนสงและใชเวลามาก ดวย ซงมตนทนสงและใชเวลามาก

การถอดรอสวนประกอบดวยมอนนใชทงเวลาและตนทนมาก และไมเหมาะทจะนามาใชกบการบาบดซากแผนวงจรพมพทงหมดในอนาคต

ควรพจารณาเรองการถอดแยกชนสวนผลตภณฑหลงหมดอายการใชงานใหทาไดงาย ปลอดภย และใชตนทนตา

8

องคการ SAT (Systems Engineering and Automation) ประเทศออสเตรย โดยมขนตอนตางๆ ดงตอไปน

การถอดแยกชนสวน (disassembly)

การถอดรอแบบอตโนมตหรอใชหนยนตถกนามาใชเพอควบคมตนทนและความปลอดภย

• การสแกน–อานขอมลระบสวนประกอบทงหมด• อานฐานขอมลสวนประกอบทจดเกบไวเพอตดสนมลคาของสวนประกอบเหลานน• ตรวจสอบวาสวนประกอบทระบนนเปนการประกบเขาหากน (mounted) หรอเปนการบดกร (soldered)• หากเปนการประกบเขาหากน ใหถอดชนสวนดวยหนยนตในเวลา 3-5 วนาท• หากเปนการบดกร ใหกาจดบดกรออกโดยใชเลเซอรหรออนฟราเรด

ในประเทศญปน บรษท NEC Group ไดพฒนาวธการถอดชนสวนโดยอตโนมตดวยวธเชงกลเพอการบาบดซากแผนวงจรพมพ โดยในขณะทลาเลยงซากแผนวงจรพมพจะใหความรอนดวยรงสอนฟราเรดและทาการตดชนสวนอปกรณทอยบนแผนแผนวงจรพมพออกไปโดยใชแรงเฉอน (shearing)

การรไซเคลซากพซบดวยวธการทางกายภาพ

• การลดขนาดของวตถดบโดยใชการตด การทบ การบด เพอใหอนภาคของแรธาตในวตถดบแยกออกจากกน (เชน เครอง Shredder , Hammer mill, Rod mill เปนตน)

• การแยกแรธาตทมคาออกจากกน โดยอาศยความแตกตางของคณสมบตทางกายภาพของแรธาตแตละชนด (เชน เครอง magnetic separator, centrifuges, shaking table เปนตน)

กระบวนการนจะเปนการบดและแยกยอยแผงวงจรอเลกทรอนกส ซงสดทายจะทาใหไดชนสวนวสด ผงโลหะและผงสวนทไมเปนโลหะ สาหรบปญหาทเกดขนจากกระบวนการดงกลาวมดงตอไปน ญ

ผลกระทบทางดานเสยงในการรไซเคล ซงอาจมสงถง 130 db (A)เกดปญหาทางดานฝนผงจากการบดแผงวงจรอเลกทรอนกสเกดปญหาทางดานกลนจากการแตกตวของ Resin

9

กระบวนการคดแยกทมประสทธภาพตามขนาดของวสดตางๆ

เครองลดขนาดแบบตดเฉอน

1.เครองลดขนาดแบบตดเฉอนความเรวตาแรงบดสง อปกรณประเภทนทางานคลายการใชกรรไกรฉกตดชนวสด (ประมาณ 60-190 รอบตอนาท)2.เครองลดขนาดแบบตดเฉอนความเรวสงแรงบดตา (1000-2000 รอบตอนาท )

กรวยปอน

มอเตอรไฟฟา การหมน สเตเตอร

สเปรยหลอเยน

กาก PCBกรวยปอน

มอเตอรไฟฟา การหมน สเตเตอร

สเปรยหลอเยน

กาก PCB

ตวหมน

ชอง

เศษ PCBถงเกบสงทบดได

ใบมดตวหมน

ชอง

เศษ PCBถงเกบสงทบดได

ใบมด

เครองบด: (a) เครองตดและ (b) เครองบดหวคอน

ทมา P.Mou, et al., IEEE International Symposium, 2004

10

เครองบดหยาบแบบ two stage

ตวอยางเครองบดหยาบ

เครองบดละเอยดแบบ Rod mill

150-400 um

11

ความแตกตางของความหนาแนนระหวางผงโลหะและผงอโลหะมความตางกนมากความหนาแนนของทองแดงซงเปนองคประหลกของผงโลหะคอ 8.9 กรมตอลกบาศกเซนตเมตร

และความหนาแนนของผงอโลหะผสมคอ 0.75 กรมตอลกบาศกเซนตเมตร

การคดแยกดวยความหนาแนน

ความถวงจาเพาะของวสดแตละชนดทเปนองคประกอบใน PCB

โตะสน (shaking table)•การเคลอนไหวทตางกนของอนภาคบนโตะลาดเอยง•อนภาคขนาดใหญจะมความเรวมากกวาอนภาคขนาดเลกซงมความหนาแนนเทากน•อนภาคใดๆ 2 อนภาคทมขนาดเทากน แตมความหนาแนนตางกน อนภาคทเบากวาจะมความเรวมากกวา

การแบงอนภาคเปนชนๆ บนโตะลาดเอยงทอยในนา

เนองจากอนภาคหนกสามารถตานแรงเสยดทานไดมากกวา

12

โตะสน (shaking table)

การรอน (jigging)

•การเคลอนทของนาขนลงทเกดการกระแทกของนา•การตกตวดวยแรงโนมถวง•การเคลอนทไปทางดานขางหรอในแนวระนาบ

13

การเปรยบเทยบวธการคดแยกดวยความหนาแนนสาหรบแยกโลหะ/อโลหะออกจากกน

การคดแยกดวยแมเหลก

วสดทแมเหลกดดตด : เหลก, นเกล, โคบอลวสดทแมเหลกดดไมตด : ทองแดง, ทองเหลอง, สแตนเลส, ตะกว, อลมเนยม, สงกะส

14

การคดแยกโดยใชคณสมบตการนาไฟฟา

การคดแยกโดยใชคณสมบตการนาไฟฟาคอ การคดแยกวสดทมคณสมบตนาไฟฟาหรอตานทานไฟฟาทแตกตางกนและเหมาะสมกบการคดแยกอนภาคทละเอยด

การคดแยกดวยกระแสไหลวน (Eddy current)

อะลมเนยมจะแสดงอตราสวนของการนาไฟฟาทมคาเกอบเปน 2 เทาของทองแดง ดงนนกระบวนการคดแยกดวยกระแสไหลวน จงสามารถคดแยกทองแดงออกจากอะลมเนยมได

สามารถปรบจนเครองคดแยกดวยกระแสไหลวนใหสามารถจาแนกความแตกตางระหวางตวเหนยวนาทด (อะลมเนยม ทองแดง เงน) และวสดอนๆ ได ในการคดแยกดวยกระแสไหลวน

15

การคดแยกดวยกระแสไหลวน (Eddy current)

การคดแยกดวยกระแสไหลวน (Eddy current)

16

การคดแยกดวยไฟฟาสถตโคโรนา (Corona electrostatic separation: CES)

0.1‐5 mm

การประยกตใชวธการคดแยกดวยไฟฟาสถตโคโรนากบของเสยอตสาหกรรมประเภทตางๆ

ปจจบนนการคดแยกดวยไฟฟาสถตโคโรนาถกใชสาหรบการดงทองแดงหรออะลมเนยมออกจากสายไฟและสายเคเบลทสบเปนชนๆ และยงใชกนมากสาหรบแยกทองแดงและโลหะมคาออกจากซากแผนวงจรพมพอยางมประสทธภาพ

17

ตวอยางการใชกระบวนการคดแยกทางกายภาพในระดบอตสาหกรรม

hamos GmbH ในเยอรมน

•การลดขนาดวสดอยางหยาบๆ โดยใชเครองยอยทมใบมดหมนอเนกประสงค•คดแยกโลหะเหลกอยางหยาบๆ โดยใชแมเหลกของธาตหายาก (rare earth magnet) ทตดตงอยเหนอสายพานลาเลยงปอนแบบสน เพอใหเกดการคดแยกเหลกออกเปนอนภาคขนาดตางๆ อยางมประสทธภาพ•ทาการบดใหละเอยด โดยนาชนสวนแผงวงจรมาทาการบดใหละเอยดภายในเครองบดทใชคอนทนการขดขวนสงและบดดวยเครองบด ซงจะทาใหชนโลหะมลกษณะ ‘กลมมน’ ขวนสงและบดดวยเครองบด ซงจะทาใหชนโลหะมลกษณะ กลมมน •จาแนกขนาดอนภาค โดยใชตะแกรงททาความสะอาดดวยตวเอง•คดแยกดวยไฟฟาสถต ซงจะทาใหสามารถคดแยกสวนทเปนโลหะไดอยางสมบรณ โดยการวนซาอนภาคทมขนาดกลาง•ทาการลดขนาดตอไปอก ดวยการบดใหละเอยดครงทสองเพอลดขนาดของอนภาคทมขนาดใหญเกน

การบาบดดวยวธทางเชงกลเพยงอยางเดยวคมทนทสด ใ ป

ตวอยางการใชกระบวนการคดแยกทางกายภาพในระดบอตสาหกรรม

บรษท Daimler-Benz ในเมองอลม ประเทศเยอรมน

การลดขนาดชนสวนอยางหยาบใหเหลอขนาดประมาณ 2 x 2 cm การคดแยกวสดทเปนเหลกดวยแมเหลกการบดทอณหภมตา เนองจากสวนประกอบทเปนพอลเมอรจะเปราะทอณหภมตากวา

70 องศาเซลเซยส ชวยใหคดแยกวสดเรซนออกจากสวนประกอบทเปนโลหะนอกกลมเหลกไดงายขน (ไนโตรเจนเหลวทอณหภม -196 องศาเซลเซยส)

สวนทเปนโลหะและไมใชโลหะจะถกคดแยกโดยใชตะแกรงและไฟฟาสถตสวนทเปนโลหะและไมใชโลหะจะถกคดแยกโดยใชตะแกรงและไฟฟาสถตการบาบดสวนทเปนพอลเมอรทคดแยกออกมา โดยไดสรางโรงงานผลตกาซ

(gasification) และโรงงานเมธาโนไลซส (methanolysis)

18

กระบวนการแยกโลหะดวยความรอน (Pyrometallurgy)

เปนวธการทงายในการแยกวสดเปนวธการทใชการเผาแผนวงจรพมพ เพอหลอม

เอาโลหะออกมา อณหภม 700-1200 องศาเซลเซยส ขนอยกบชนด

ของโลหะทนามาหลอมเกดเปนของเหลว 3 สวน คอ ตะกรน (slag), แมตต (matte) และ โลหะ(metal) แยกชนกนอย

ไ โ ขอดของวธการนคอไดโลหะทมความบรสทธ ขอเสยคอใชพลงงานในการหลอมสงมาก และการ

หลอมยงกอใหเกดกาซไดออกซนและฟรานซงเปนกาซพษ และกอใหเกดภาวะโลกรอน

ขนตอนท 1 : Smelting เปนขนตอนการทาใหสารประกอบของแรเกดการสลายตว

กระบวนการแยกโลหะดวยความรอน (Pyrometallurgy)

ขนตอนท 2: Forming of slag การทาใหเศษหน ดน ทราย หรอแรโลหะมลทนอนๆ ทปะปนมากบแรโลหะทเราสนใจจะทาการถลง เกดการหลอมแลวแยกตวออกจากโลหะทไดจากการถลงไดงาย แตปญหาอยทวาพวก เศษหน ดน ทราย เหลานมจดหลอดตวสงมาก เมอเทยบกบจดหลอมตวของโลหะ เตมฟลกซ เชน NaCO4 , borax, KNO3, NaOH เปนตน

ขนตอนท 3 Refining of metal โลหะทไดจากการถลง ยงไมสะอาดดพอ จงตองนาไปทาใหสะอาดมากขน โดยใชกระบวนการ Refining

19

กรณตวอยาง การรไซเคลโลหะจากขยะอเลกทรอนกสดวยวธโลหะวทยาความรอนสง

กระบวนการ Noranda ทรฐควเบก ประเทศแคนาดา

รไซเคลอปกรณอเลกทรอนกสทใชแลวประมาณ 100,000 ตนตอป

ผลผลตทงหมดสวนใหญจะเปนหวแรทองแดงทนามาทาเหมอง

โรงถลง Rönnskår ของบรษท Boliden Ltd. ประเทศสวเดน

20

ตวอยางการหลอมทองแดงทไดจากการบดแผนพซบ

1 2 3

แผง PCB

บด

เศษ PCB

PCB Load with NaOH

NaOH 99.9%

1200 -1300 C

45

ไมมการเตมโซเดยมไฮดรอไซด (NaOH) หรอดวย ฟลกซ (Flux) ไดเนอทองแดงนอย

การเตมโซเดยมไฮดรอไซด ทาใหไดเนอทองแดงเพมขนเมอเพมปรมาณท รอยละ 40

ตวอยางการหลอมทองแดงทไดจากการบดแผนพซบ

มปรมาณเนอทองแดงมากทสด

การเตมฟลกซชวยทาใหเบามความสะอาดเพมขน

การเตมโซเดยมไฮดรอไซดทรอยละ 20 ดวยฟลกซ พบวาเนอทองแดงทไดมความใกล

เคยงกบโซเดยมไฮดรอไซดทรอยละ 20 ไมเตมฟลกซ แตสงผลดตอการไหลของนาโลหะและเบาทสะอาดโลหะและเบาทสะอาด

Cu2O รพรน

เยนตว ขดผวCu

21

ขอจากดของการรไซเคลดวยวธทางโลหะวทยาความรอนสง

1. ชนสวนทไมใชโลหะไมสามารถนากลบมาใชได2. มผลเสยตอสภาพแวดลอมและอากาศมาก3. เงนลงทนในการจดการระบบทางดานสงแวดลอมสงมาก4. เสยงตอการสญหายของโลหะมคาในกระบวนการแยก5. ไดความบรสทธนอยกวากระบวนการทางไฟฟาเคม

การเผาแบบไพโรไลซส (pyrolysis)

เปนกระบวนการสลายตวของสารดวยความรอนในสภาวะไรอากาศ (ไมมออกซเจน) ในชวงอณหภม500-800 องศาเซลเซยส

การเผาสลายวสดอนทรยทอยในซากแผนวงจรพมพจะไดผลตภณฑประเภทกาซ นามน และถานหน ออกมา ซงนามาใชเปนสารเคมตงตนหรอเปนเชอเพลงได

จะมของเหลวเกดขนประมาณ 15–21% ไดกาซประมาณ 15–20% และไดของแขงประมาณ 60% ของเหลวทไดมคาความรอนสง อาจนาไปรไซเคลเปนนามนเชอเพลงได

22

กระบวนการเผาทผสมผสานรหะวางวธโลหะวทยาความรอนสงกบกระบวนการไพโรไลซส

กระบวนการทางเคม (chemical process)

23

การแยกโลหะดวยนา (Hydrometallurgy)

วธการนบางครงเรยก“การชะละลาย” (Leaching) กระบวนการแยกโลหะจากสนแรโดยใชตวทาละลาย อาจเปนนา กรดซลฟรก กรดไฮโดรคลอรก

ไ ไ ใ ใ ป โ หรอสารละลายไซยาไนด ใหอยในรปของสารละลายของโลหะ จากนนจงแยกโลหะออกจากสารละลายอกครงโดยเตมสารเคมหรออาจใชวธทางเคมไฟฟา

ขอดของกระบวนการนคอโลหะทไดมความบรสทธ

สวนขอเสยคอสนเปลองสารเคมทใชในกระบวนการและมของเสยเขาสสงแวดลอมเปนจานวนมาก, ราคาอปกรณเครองมอในการบาบดนาคอนขางสงมาก, วสดทไมใชโลหะไมสามารถนากลบมาใชได เนองจากผลการกดทาลายของนายาเคม

กระบวนการแยกโลหะดวยไฟฟา (Electrometallurgy)

โดยวธการผานกระแสไฟฟาลงไปในสนแรทอยในสภาพสารละลาย เปนการแยกโลหะออกจากสารประกอบอน โลหะบรสทธจะไปเกาะขวแคโทด(ขวลบ) ประกอบดวย

โลหะทมความวองไวสง วธการนใชคาใชจายสง

1. Electro-winning เปนวธทใชสาหรบแยกสกดโลหะออกจากสารละลาย โดยจะใชขวบวกเปนโลหะทไมละลายในสารละลาย เชน แผนเหลกไรสนม Stainless t l) ไทเทเนยม

แบงเปน 2 วธไดแก

steel) ไทเทเนยม 2. Electro-refining เปนวธทใชสาหรบทาใหโลหะบรสทธ โดยจะใชขวบวกเปน

โลหะชนดเดยวกนกบโลหะในสารละลายทตองการแยกสกด เมอผานกระแสไฟฟาแลวขวบวกจะละลายลงในสารละลายแลวนาไปแยกโลหะอกครงโดยวธโลหะวทยาสารละลายหรอโลหะวทยาเคม

24

กระบวนการแยกโลหะดวยไฟฟา (Electrometallurgy)

Power Source

(‐) (+) argon bubble

Electro-winning

Cathode(Cu strip)

Anode(Pb strip orPt mesh)

Stirring/hot plate

magnetic stirrer

copper solution

ec o w g

Electro-refining

วธการรไซเคลโลหะมคาจากสารละลายชะ

ในการนาโลหะมคากลบคนมาจากสารละลายทชะดวยสารเคมชนดตางๆ มวธการทตางกนไป ไดแก

วธซเมนเทชน (cementation) การสกดดวยตวทาละลาย (solvent extraction) การดดซบบนแอคตเวเตดคารบอน (adsorption on activated carbon) การแลกเปลยนไอออน (ion exchange)

25

การแยกกลบคนของทองสามารถทาไดหลายวธ ทงวธทางกายภาพและวธการทางเคม ซงตองเลอกใชตามความเหมาะสมกบองคประกอบของสนแร

การสกดทองใหบรสทธ Gold Refining

1. การชะละลายทองคาใหออกมาอยในสารละลาย (Leaching) โดยใชกรดเปนตวทาละลาย

2. การสกดแยกทองคาในสารละลายออกมาในรปของการตกตะกอน

Au yield ≈ 25%

การชะ (leaching) เปนกระบวนการสกดองคประกอบทละลายไดออกจากของแขงโดยใชตวทาละลาย ซงเปนขนตอนแรกในกระบวนการแยกโลหะดวยการละลายทางเคม สารทนยมใชในการชะเพอฟนฟสภาพโลหะมคา ไดแก ไซยาไนด เฮไลด ไทโอยเรย และไทโอซลเฟต

วธการชะโลหะมคา (leaching)

การชะดวยไซยาไนด

การละลายโลหะทองโดยใชสารละลายไซยาไนดถกคดคนครงแรกในป พ.ศ.2326 โดยนกเคมชาวสวเดนชอ Carl Wilhelm Scheele

ไซยาไนดเปนตวทาละลายของทองคาซงถกนามาใชในอตสาหกรรมเหมองไซยาไนดเปนตวทาละลายของทองคาซงถกนามาใชในอตสาหกรรมเหมองมปญหาทางสงแวดลอมทเกดจากเหมองทองคา เชน การปนเปอนของสารเคมทใช

ชะโลหะในแมนาและนาใตดน ททาใหเกดความกงวลอยางมากตอการใชสารไซยาไนดเปนสารชะ

26

การชะดวยเฮไลด

การใชสารเฮไลด (ฟลออรน คลอรน โบรมน ไอโอดน และแอสทาทน) เพอละลายทองคาทองคาจะทาปฏกรยากบคลอไรด โบรไมด และไอโอไดด ทาใหเกดสารประกอบเชงซอน Au(I) และ Au(II) ซงขนอยกบสภาวะทางเคมของสารละลายAu(I) และ Au(II) ซงขนอยกบสภาวะทางเคมของสารละลาย

คลอรน/คลอไรดเทานนทถกนามาใชในอตสาหกรรมในระดบทมนยสาคญตวทาละลายแบบเกาสาหรบละลายทองคาและโลหะกลมแพลทนม คอ กรดกดทอง (aqua

regia) ซงเปนของผสมของกรดไฮโดรคลอรกเขมขน 3 สวน ตอกรดไนตรกเขมขน 1 สวน

การชะทองคาดวยคลอรนหรอกรดกดทองนน ในทางปฏบตทาไดยากกวาการสกดดวยไซยาไนดเนองดวยเหตผลหลก 2 ประการคอ เหตผลหลก 2 ประการคอ

•การสกดดวยคลอรน ตองใชอปกรณททาจากเหลกกลาไรสนม (stainless steel) พเศษและอปกรณหมยางทสามารถตานทานสภาวะการกดกรอนทสงของกรดและการออกซไดซได•แกสคลอรนมความเปนพษสงและจะตองไดรบการควบคมทเหมาะสมเพอหลกเลยงความเสยงตอการเกดปญหาดานสขภาพ

การชะดวยไทโอยเรย (thiourea)

เปนสารประกอบอนทรยซลเฟอรซงมโครงสรางคลายยเรย มสตรเคมคอ CS(NH2)2 ใชเปนสารสกดทองคา ในการฟนฟสภาพทองคาจากสนแรในสภาวะทเปนกรด

ยงคงมการนาไปใชนอยในเชงการคาเนองดวยปจจย 3 ประการคอ (1) ไทโอยเรยมราคาแพงกวาไซยาไนด (2) ตองใชสารไทโอยเรยในกระบวนการสกดทองคาเปนปรมาณสงเนองจากไทโอยเรย

ถกออกซไดซในสารละลายไดงาย ( ) ฟ ฟ ใ ป ใ (3) ขนตอนการฟนฟสภาพทองคาใหกลบคนมาอยางมประสทธภาพนนยงอยในขน

พฒนา

27

การชะดวยไทโอซลเฟต

ไทโอซลเฟต (S2O32-) ซงเปนสารเคมทนามาใชกนอยางกวางขวางใน

อตสาหกรรมภาพถายและอตสาหกรรมยา ถกนามาใชเปนสารทดแทนไซยาไนด ใ ป ป ใ โ ไตองใชรเอเจนตดงกลาวเปนปรมาณสงระหวางการชะ ทาใหมโอกาสสญเสยไท

โอซลเฟตมากถง 50% นอกจากน อตราการเกดปฏกรยากเกดขนชา ปจจบนวธการนาทองคากลบคนมาจากสารละลายทชะดวยไทโอซลเฟตยงม

กระบวนการทซบซอนและมราคาสง

เปรยบเทยบการชะดวยวธตางๆ เพอรไซเคลโลหะมคาจากขยะอเลกทรอนกส

28

กรณตวอยาง การรไซเคลโลหะจากขยะอเลกทรอนกสดวยวธโลหะวทยาสารละลาย

เงน 93% ทองคา 95% แพลเลเดยม 99%

กรณตวอยาง การรไซเคลโลหะจากขยะอเลกทรอนกสดวยวธโลหะวทยาสารละลาย

29

กระบวนการการแยกโลหะดวยชวภาพ (biometallurgy)

จลนทรยทงหมดจะใชโลหะเพอทาหนาทในเชงโครงสราง (structural function) และ/หรอทาหนาทในการเรงปฏกรยา (catalytic function) ฏ

การทาปฏกรยากนของโลหะ/จลนทรยนจะทาใหเกดความเปนไปไดในการรไซเคลโลหะแบบเลอก (selective) หรอแบบไมเลอก (non-selective) ได

จลนทรยจานวนมาก เชน สาหราย (algae) แบคทเรย ยสต และฟงไจ (fungi) สามารถสะสมโลหะหนกและโลหะมคาไดอยางรวดเรว

ตนทนการดาเนนการตา ใชปรมาณสารเคมและ/หรอกากชวภาพ (biological sludge) ป ใ ป นอยทสด และมประสทธภาพสงในการขจดความเปนพษของนาทง (effluent) มเพยงโลหะทองแดงและทองคาเทานนทมการผลตในทางอตสาหกรรมในสดสวนทม

นยสาคญดวยวธการน

การชะดวยจลนทรย (bioleaching)

กระบวนการการแยกโลหะดวยชวภาพ (biometallurgy)

การดดซบทางชวภาพ (biosorption)

การชะดวยจลนทรย (bioleaching)

30

โรงงานชะทองแดงดวยจลนทรยในเชงพานชย

31

ความเขมขนของโลหะชนดตางๆ ในตะกอนทเกดขนระหวางการชะซากอเลกทรอนกสดวยจลนทรย

จะมการดดซบทางกายภาพหรอทางเคมลงบนผนงเซลล หรอวสดทเกยวของกบเซลล

การดดซบทางชวภาพ (biosorption)

อาจสมพนธกบกระบวนการเมตาโบลซมของเซลลไดอกดวย กลไกการดดซบทางเคมประกอบดวย การสรางสารเชงซอน การเกดคเลชน การ

ตกตะกอนระดบเลก (microprecipitation) และการทาปฏกรยารดกชนของจลนทรย กลไกลการดดซบทางกายภาพมกจะเกยวของกบแรงทางไฟฟาสถตและการ

แลกเปลยนไอออน

32

ตนทนการดาเนนการตา เกดมลพษนอยกวา ชวยลดการใชสารเคม และ/หรอเกดสลดจชวภาพทตองไปจดการตอนอยกวา

การดดซบทางชวภาพ (biosorption)

สลดจชวภาพทตองไปจดการตอนอยกวา มประสทธภาพสงในการลดความเปนพษของสงทปลอยหลงการบาบด แบคทเรยทเปนทรจกและเหมาะสมในการบาบดซากวงจรพมพยงมนอยและยาก

ตอการขยายพนธ วงจรชวตของกระบวนการโลหะวทยาชวภาพเพอนาโลหะมคากลบมาใหมนน

กนเวลายาวนาน

กระบวนการรไซเคลแผนวงจรพมพในตางประเทศ

33

แนวทางการจดการผงเรซนทเหลอจากการรไซเคลซากแผนวงจร

What have we done ?We have found the suitable option to treat NMF such as alternative fuel, landfill, filler in fiberglass product.

1  Alternative fuel in cement kiln1  Alternative fuel in cement kiln 2  Secure landfill2  Secure landfill11 22

1. Alternative fuel in cement kiln1. Alternative fuel in cement kiln 2. Secure landfill2. Secure landfill

3. Fiberglass tile/furniture3. Fiberglass tile/furniture

33

กระบวนการแยกโลหะมคาทองแดงออกจาก PCBW

1. บดหยาบ shredder (1 stage) 2. บดหยาบ shredder (3 stage) 3. บดละเอยด rod mill

4. คดขนาด (screening)5. แยกอนภาคหนก-เบา vibration table

ผงทองแดง

ผงเรซนใยแกว(Non metallic power: NMP)

34

ลกษณะของผงทองแดงและผงเรซนใยแกวทแยกไดจาก PCBW

Copper powder

การจดการซาก NMP โดยการสงเผาในเตาเผาปนซเมนต

Std_SCI Eco Std_GeocycleNMP

•สงตรวจสอบคณสมบต NMP เบองตนทโรงเผาปนซเมนตนครหลวง (Geocycle)

ParameterNMP_หยาบ

AF AR AF/AR

Chloride/Halogen (%) < 6 < 2 < 0.5 2.48

Sulfur (%) < 15 < 4 - 0.1Alkaline (%) < 2 < 2 - -

( y )• คาคลอไรดใน NMP มคาสงเกนวาทโรงเผาปน Geocycle จะยอมรบได•คาคลอไรดทยอมรบไดของโรงเผาปน SCI eco มคาอยระหวาง 2-6% ซงสามารถนา NMP ไปเผาได แตตองมการผสมของ

( )

Flash point ( C ) < 23 < 23 - -Net CV (cal/g) - - > 2,000 2,647

Trace elements (As, Cr, Cu, Pb, Zn,Cd, Tl, V, Ni, Hg) - - -

see in report

AF: Alternative fuel , AR: Alternative raw mat.

เสยกนจนคาคลอไรด < 0.6%•คณสมบตของ NMP ตวอนๆ ทางโรงเผาปน Geocycle สามารถยอมรบได•ราคาคากาจดประมาณ 500-800 บาท/ตน (ไมรวมคาขนสง)

35

การจดการซาก NMP โดยการฝงกลบ

Element

ความเขมขนสาร (mg/l)

Direct acid digestion Leaching test

Std NMP หยาบ Std NMP หยาบ •สงตรวจสอบคณสมบต NMP เบองตนทบรษท_ _

Cu 2500 4820 25 29.3

Ba 10000 1936 100 3.66

Zn 5000 269 250 18.3

Cr 2500 34.2 5 ND

Pb 1000 25.3 5 0.11

As 500 20 1 5 ND

รบกาจดของเสยแบบฝงกลบ•ตรวจสอบวา NMP เปนของเสยประเภททวไปหรอของเสยอนตราย•ปรมาณ Cu ในซาก NMP มคาเกนกวามาตรฐานของของเสยไมอนตราย สวนองคประกอบอนๆใน NMP ผานมาตรฐาน• ปไ ไป

Std: ประกาศกระทรวงอตสาหกรรม เรองการกาจดสงปฎกลหรอวสดไมใชแลว (2548)

As 500 20.1 5 ND

Ni 2000 7.92 0.05 20

Cd 100 0.07 1 ND

Hg 20 ND 0.2 ND

• สรปไดวาถาตองนาผงเรซนนไปกาจดดวยวธฝงกลบตองนาไปฝงกลบแบบของเสยอนตราย•แตถาหากมทางเลอกทจะนาของเสยนไปใชประโยชนอยางเหมาะสมกสามารถทาได

พลาสตกเสรมเสนใย (Fiber reinforce plastic: FRP)

องคประกอบหลกของพลาสตกเสรมแรง โดยทวไปจะประกอบดวยสวนผสมหลก 3 สวนคอ เรซน (Resin), วสดเสรมแรง (Reinforcement), และสารเสรมแตง (Additives)

เรซน (Resin) เรซน (Resin)

เทอรโมพลาสตก, เทอรโมเซทพลาสตก (พอลเอสเตอร ไวนลเอสเตอร และอพอกซ) วสดเสรมแรง (Reinforcement)

เสนใยแกว, เสนใยอะรามคหรอเคฟลาร และเสนใยคารบอน สารเสรมแตง (Additives)

UV Inhibitor, flame or fire retardants , Initiator หรอ Catalyst), Accelerators, defoamer, Pigment , Mold Release Materials, ตวทาละลายทเสรมการเกดปฎกรยา, สารเพมความหนด, สารเพมเนอ (filler) เชน แปงทลคม (Talcum powder) , ผงแคลเซยม ( Calcium) , ผงหนออน

ผงเรซนใยแกว (NMP) นาจะเปนทงในสวนวสดเสรมแรงและสารเตมแตงใหกบ FRP

36

ประเภทผลตภณฑทมความเปนไปไดในการใช FRP จาก NMP เปนสวนประกอบ

วสดปพน/วสดปผนง เฟอรนเจอรไฟเบอรกลาส โครงเครองจกร

สวนผสมและคณสมบตทางกลของวสดไฟเบอรกลาสทผสมผงเรซนทไดจากการรไซเคลแผนวงจรอลกทรอนกส

Composition of fiber plastic filled with NMF

Properties of fiber plastic filled with NMF

PropertiesFiber plastic filled

i h Artificial

Composition Amount (%)

NMF filler 50.00

Resin 38.80Monomer 10.00

Hardener (butanox) 0.60

Cobalt accelerator (% by 0.60

with NMFsandstone tile

Density(kg/m3) 1300 2440 Flexural Strength (Mpa) 34 13-30 Flexural Modulus (Mpa) 2573 380-1500 Tensile strength (Mpa) 28 -Tensile modulus (Mpa) 3935 -Compressive strength (Mpa) 118 12 Impact strength (mJ/mm2) 2.77 -

volume)0.60

Hardness 76-88 Rockwell -Thermal Expansion (°C-1) 58-70 x10-6 -Water absorption 1-2 % -Thermal conductivity (W/m-K) 0.074 0.721

Material cost (Bath/m2) 250-300250-300 (sale

price)