BÁO CÁO TÁI SINH VÀ THU HỒI TÀI NGUYÊN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO
TÁI SINH VÀ THU HỒI TÀI NGUYÊN

TÁI CHẾ BẢN MẠCH ĐIỆN TỬ

Họ và tên sinh viên:
Trần Ngọc Thảo
Võ Lương Nghi
Năng Xuân Quang
Nguyễn Quốc Thắng
Nguyễn Ngọc Thúy Hà

Tháng 11/2012


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1.......................................................................................................................3
CHƯƠNG 2.......................................................................................................................5
CHƯƠNG 3.....................................................................................................................15



CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Các thiết bị điện tử như ti vi, máy tính, điện thoại… ngày càng đóng vai trò
không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Nhưng sau một thời gian hữu ích, các thiết
bị này bị bỏ đi, trở thành rác thải. Ngày nay, rác thải điện tử (e-waste) đang được coi là

một thảm họa mới đối với nhân loại.
Theo Cơ quan môi trường châu Âu (EEA), lượng rác điện tử thải ra trên thế giới
là khoảng 40 triệu tấn/năm và loại rác thải này tăng nhanh gấp 3 lần so với các loại rác
khác. Một trong những lý do là lượng tiêu thụ loại sản phẩm này liên tục gia tăng, đặc
biệt là ở các nước đông dân và đang phát triển nhanh như Trung Quốc và Ấn Độ.
Theo tổ chức Greenpeace, năm 2008, số lượng người sử dụng điện thoại di động
(ĐTDĐ) trên thế giới đạt 2 tỷ, trong đó chỉ riêng ở Trung Quốc, số máy ĐTDĐ mới
bán ra đã lên đến… 150 triệu chiếc. Số các loại sản phẩm điện tử khác như máy vi
tính, ti vi, máy chơi điện tử… bán ra cũng tăng từ 10% - 400% mỗi năm. Đến năm
2010, trong tổng số 710 triệu máy tính mới sản xuất trên thế giới, 178 triệu là ở Trung
Quốc và 80 triệu ở Ấn Độ. Ngoài ra, do công nghệ thay đổi liên tục, vòng đời của các
thiết bị điện tử sẽ ngắn hơn, vì thế, rác thải điện tử sẽ nhiều hơn. Chẳng hạn, theo
chương trình môi trường của Liên Hợp Quốc (UNEP), vòng đời của một chiếc máy
tính đã giảm từ 6 năm (năm 1997) còn 2 năm (năm 2005), còn vòng đời của một chiếc
ĐTDĐ là dưới 2 năm.
Chỉ riêng ở Mỹ, đã có khoảng 500 triệu máy tính cũ, trong đó chỉ khoảng 10%
máy tính cũ được tái chế. Tỷ lệ tái chế máy tính trên thế giới không vượt quá 9%.
Ở châu Âu, hiện vẫn còn hơn 6 triệu tấn rác thải điện tử chưa được tái chế.
Tại Mỹ Latin, theo số liệu của Viện Sinh thái quốc gia Mexico, 80% rác điện tử ở
các nước Mỹ Latin được bỏ ở các bãi rác hoặc chất gom tại nhà, cơ quan, xí nghiệp,
15% được thu gom theo chương trình tái chế, 20% được tái sử dụng và chỉ có 1%
được cấp chứng chỉ về xử lý ô nhiễm môi trường.
Vấn đề rác thải điện tử hiện đã đến mức báo động vì lượng rác quá lớn được thải
ra mỗi ngày trên thế giới và gây ảnh hưởng đến môi trường sống – kim loại nặng – yếu
tố kinh tế - nguồn tài nguyên – và nhiều hệ lụy xã hội khác. Vì vậy cần có những biện
pháp thích hợp nhằm giảm lượng rác thải điện tử ra môi trường và một trong số đó là
thu hồi nguồn rác thải điện tử.
3

1.2 MỤC TIÊU
Biết được các phương pháp tái chế.
Tìm hiểu các phương pháp tái chế.
Nắm được quy trình thu hồi một số kim loại quý.
1.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
Phương pháp phân tích xử lý số liệu.
Phương pháp sưu tầm, thống kê.

4


CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN
2.1 KHÁI QUÁT BẢN MẠCH ĐIỆN TỬ
2.1.1 Cấu tạo
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 được sử dụng để hỗ trợ kết nối điện tử và linh kiện điện tử bằng cách sử
dụng con đường 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 được phủ đồng và gắn các thành phần khác. Có một vài
chất cách điện khác nhau mà có thể được chọn để cung cấp cho cách ly các giá trị khác
nhau tùy thuộc vào yêu cầu của mạch. Những vật liệu cách điện được sử dụng trong
công nghệ bản mạch điện là FR-4 (lưới thuỷ tinh và nhựa epoxy), FR-5 (lưới thuỷ tinh
và nhựa epoxy)…
Phần bản mạch bao gồm các tấm đồng được dát mỏng (loại 142 g đồng/30.5 cm 2)
và các tấm sợi thủy tinh với lớp phủ bên ngoài bằng hợp kim hàn (37% chì, 63% thiếc)
độ dày khoảng 0.0005 inc để chống axit và dễ hàn. Hình dưới cấu tạo cơ bản của một
bản mạch.

Hình 1 - Cấu tạo cơ bản của một bản mạch

Với bản mạch nhiều lớp (một bản mạch với 2 lớp đồng) một mảnh nhựa tổng hợp
được đặt giữa tạo thành lõi cách điện, có chất dính bổ xung sẽ dính chặt 2 lớp đồng
bên trên và bên dưới vào. Hình dưới là hình ảnh các lớp nhựa.

5


Hình 2 - Cấu tạo lớp lõi

Lá đồng là một tấm bản mỏng được đặt trên bề mặt nhựa và được bám chắc vào
bằng chất dính.

Hình 3 - Lớp đồng

Để bảo vệ đồng chống lại các tác động của môi trường người ta phủ lên lá đồng
một lớp bọc đồng mỏng bằng thuỷ tinh có tác dụng bao bọc và bảo vệ lớp đồng bên
trong.

Hình 4 - Lớp vỏ bọc đồng

Để gắn các thành phần vào bản mạch và tạo mối dẫn truyền thì người ta thường
sử dụng các hợp kim hàn. Trên hình ta thấy trên bản mạch có vô số các mối hàn được
tạo bởi các hợp kim hàn gồm (40% chì, 60% thiếc) màu sáng bạc.

Hình 5 - Hợp 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.
2.1.2 Thành phần
Trong bản mạch có thể chia ra làm 2 thành phần chính sau: thành phần nhựa và
thành phần kim loại.
6


Thành phần nhựa cấu tạo nên tấm bản chiếm xấp xỉ 70% khối lượng của toàn
mạch, được tạo ra từ hỗn hợp những hợp chất bao gồm chất độn, nhựa cứng, chất
chống cháy các chất màu, chất xúc tác … Thành phần cụ thể như sau:
Bảng 1 - Thành phần chất cách điện
Chất độn

Nhựa cứng

Chất hoá rắn

Chất chống cháy

Chất xúc tác

Hợp chất màu

(thường là SiO2 )
65-75%

20-30%

( đuôi NH2)

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 hơn 10 lần
thành phần của chúng trong các quặng khoáng vật thu được từ tự nhiên. Các thành
phần chủ yếu của bản mạch điện tử bao gồm các xấp xỉ như sau:
Bảng 2 - Thành phần kim loại
Thành phần kim loại
Đồng
Hợp kim hàn ( thiếc và chì)
Thành phần sắt và các ferit ( từ lõi máy biến thế)
Niken
Bạc
Vàng
Platin
Các kim loại khác ở lượng vết bao gồm bismut…

Phần trăm khối lượng
16
4
3
2
0.05
0.03

0.01
< 0.01

Lưu ý là thành phần các kim loại trên chỉ có tính chất tương 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 hướng ít đi do công nghệ sản xuất phát triển giúp tiết kiệm nguyên
liệu hay yêu cầu bảo vệ môi trường.
2.1.3 Thành phần tiêu biểu
2.1.3.1 Đồng
Đồng là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Cu và số
nguyên tử bằng 29. Đồng là kim loại dẻo có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao. Đồng
nguyên chất mềm và dễ uốn, bề mặt đồng tươi có màu cam đỏ. Nó được sử dụng làm
chất dẫn nhiệt và điện, vật liệu xây dựng, và thành phần của các hợp kim của nhiều
kim loại khác nhau.

Ứng đụng trong điên tử

7


Dây điện, cuộn từ của nam châm điện, rơ le điện, dây dẫn điện giữa các bảng
mạch và các chuyển mạch điện. Việc sử dụng đồng trong các mạch IC đã trở nên phổ
biến hơn để thay thế cho nhôm vì độ dẫn điện cao của nó.
Độc tố
Đồng là vi lượng cần thiết cho con người, 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 đường hô hấp và ruột. Ở nồng độ rất cao nó có thể làm tổn thương gan và
thận.
Giới hạn của đồng trhong nước uống là 1,3 ppm. Trong khói là 0,1 mg/m 3 và bụi

là 1 mg/m3 trong khu vực làm việc 8 h/ngày và 40 h/tuần.
2.1.3.2 Vàng
Vàng là tên nguyên tố hoá học có kí hiệu Au (L. Aurahum) và số nguyên tử 79
trong bảng tuần hoàn. Là kim loại chuyển tiếp (hoá trị 3 và 1) mềm, dễ uốn, dễ dát
mỏng, màu vàng và chiếu sáng, vàng không phản ứng với hầu hết các hoá chất nhưng
lại chịu tác dụng của nước cường toan (aqua regia) để tạo thành axít cloroauric cũng
như chịu tác động của dung dịch xyanua của các kim loại kiềm. Kim loại này có ở
dạng quặng hoặc hạt trong đá và trong các mỏ bồi tích và là một trong số kim loại đúc
tiền.
Dù vàng là một kim loại quý, nó hình thành nhiều hợp chất. Số oxi hóa của vàng
trong các hợp chất của nó thay đổi từ −1 đến +5, nhưng Au(I) và Au(III) là hoá hợp
phổ biến nhất. Au(I), thường được gọi là aurous ion, là tình trạng ôxi hoá phổ biến
nhất với cácligand mềm như các thioether, thiolate, và phosphine ba. Các hợp chất
Au(I) đặc trưng linear. Một ví dụ điển hình là Au(CN)2−, là hình thức hoà tan của vàng
trong khai mỏ. Đáng ngạc nhiên, các phức hợp nước khá hiếm. Các vàng halogen hai,
như AuCl, tạo nên các dãy polyme zíc zắc, một lần nữa thể hiện sự phối hợp dãy tại
Au. Đa số thuốc dựa trên vàng là các dẫn xuất Au(I).
Ứng dụng trong điện tử
Sự tập trung các electron tự do trong kim loại vàng là 5.90×10 22 cm−3. Vàng có
tính dẫn điện rất cao và đã được dùng làm dây dẫn điện trong một số thiết bị tiêu thụ
nhiều điện năng (bạc thậm chí có độ dẫn điện trên thể tích cao hơn, nhưng vàng có ưu
điểm chống ăn mòn). Ví dụ: các dây dẫn điện bằng vàng đã được sử dụng trong một số
thực nghiệm nguyên tử thuộc Dự án Manhattan, nhưng những dây dẫn bạc dòng lớn
cũng được sử dụng trong các nam châm tách đồng vị calutron của dự án này.
Dù vàng bị chlorine tự do tấn công, tính dẫn điện tốt của nó và khả năng chống
ôxi hoá và ăn mòn nói chung trong các môi trường khác (gồm cả khả năng kháng axít
không chlorine) đã khiến nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp điện tử bởi chỉ
8

một lớp phủ vàng mỏng có thể đảm bảo kết nối điện mọi dạng, vì thế đảm bảo độ kết
nối tốt. Ví dụ, vàng được dùng làm thiết bị nối của các dây dẫn điện đắt đỏ, như audio,
video và cáp USB. Lợi ích của việc sử dụng vàng làm kim loại kết nối so với kim loại
khác như thiếc đang bị tranh luận dữ dội. Các kết nối vàng thường bị các chuyên gia
nghe nhìn chỉ trích là không cần thiết với hầu hết khách hàng và bị coi chỉ đơn giản là
một trò marketing. Tuy nhiên, việc sử dụng vàng trong các thiết bị điện tử kiểu trượt
khác trong các môi trường rất ẩm ướt và ăn mòn, và cho các tiếp xúc với chi phí hư
hỏng lớn (một số máy tính, thiết bị thông tin, tàu vũ trụ, động cơ máy bay phản lực)
vẫn rất phổ biến.
Bên cạnh tiếp xúc điện kiểu trượt, vàng cũng được dùng trong tiếp xúc điện bởi
nó có khả năng kháng ăn mòn, độ dẫn điện, mềm và không độc. Các công tắc kiểu
bấm nói chung dễ bị ăn mòn hơn công tắc trượt. Các dây dẫn bằng vàng mỏng được
dùng để kết nối các thiết bị bán dẫn với gói thiết bị của chúng qua một quá trình được
gọi là kết nối dây.
Độc tính
Kim loại (nguyên tố) vàng nguyên chất không độc và không gây kích thích khi
ăn vào và thỉnh thoảng được dùng để trang trí thực phẩm dưới dạng vàng lá. Vàng kim
loại cũng là một thành phần của các loại đồ uống có cồn Goldschläger, Gold Strike,
và Goldwasser. Vàng kim loại đã được cho phép như một phụ gia thực phẩm tại EU
(E175 trong Codex Alimentarius). Dù ion vàng độc, việc chấp nhận kim loại vàng như
một phụ gia thực phẩm bởi tính chất trơ tương đối với hoá học của nó, và khả năng
chống ăn mòn hay biến thành một loại muối hoà tan (các hợp chất vàng) bởi bất kỳ
một quá trình hoá học nào đã được biết có thể xảy ra bên trong cơ thể người.
Các hợp chất hoà tan (các muối vàng) như gold chloride độc hại với gan và thận.
Các muối cyanide thông thường của vàng như vàng cyanide kali, được dùng trong việc
mạ điện, độc hại cả về tình chất cyanide cả về hàm lượng vàng có trong nó. Đó là
những trường hợp hiếm về ngộ độc vàng nguy hiểm từ vàng cyanide kali. Ngộ độc
vàng có thể được chữa trị bằng một liệu pháp chelation với một tác nhân
như Dimercaprol.
2.1.3.3 Bạc

Bạc là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Ag và
số hiệu nguyên tử bằng 47. Bạc là kim loại mềm, dẻo, dễ uốn (cứng hơn vàng một
chút), có hóa trị một, để đúc tiền, có màu trắng bóng ánh kim nếu bề mặt có độ đánh
bóng cao. Bạc có độ dẫn điện tốt nhất trong các kim loại, cao hơn cả đồng, nhưng do
giá thành cao nên nó không được sử dụng rộng rãi để làm dây dẫn điện như đồng.
Bạc nguyên chất có độ dẫn nhiệt cao nhất, màu trắng nhất, độ phản quang cao
nhất (mặc dù nó là chất phản xạ tia cực tím rất kém), và điện trở thấp nhất trong các
9


kim loại. Các muối halogen của bạc nhạy sáng và có hiệu ứng rõ nét khi bị chiếu sáng.
Kim loại này ổn định trong không khí sạch và nước, nhưng bị mờ xỉn đi
trong ôzôn, sulfua hiđrô, hay không khí có chứa lưu huỳnh. Trạng thái ôxi hóa ổn định
nhất của bạc là +1 (chẳng hạn như nitrat bạc: AgNO3); ít gặp hơn là một số hợp chất
trong đó nó có hóa trị +2 (chẳng hạn như florua bạc (II): AgF2) và +3 (chẳng hạn như
tetrafluoroargentat kali: K[AgF4]).
Ứng dụng trong điện tử
Các sản phẩm điện và điện tử, trong đó cần có tính dẫn điện cao của bạc, thậm
chí ngay cả khi bị xỉn. Ví dụ, các bảng mạch in được làm từ sơn bạc, bàn phím máy
tính sử dụng các tiếp điểm bằng bạc. Bạc cũng được sử dụng trong các tiếp điểm điện
cao áp vì nó là kim loại duy nhất không đánh hồ quang ngang qua các tiếp điểm, vì thế
nó rất an toàn.
Độc tố
Bạc tự bản thân nó không độc nhưng phần lớn các muối của nó là độc và có thể
gây ung thư.
Các hợp chất chứa bạc có thể hấp thụ vào trong hệ tuần hoàn và trở thành các
chất lắng đọng trong các mô khác nhau, dẫn tới tình trạng gọi là argyria, kết quả là
xuất hiện các vết màu xám tạm thời trên da và màng nhầy. Mặc dù điều này không làm
ảnh hưởng tới sức khỏe con người song nó làm xấu xí mặt mày.
Kim loại này không đóng vai trò sinh học tự nhiên gì đối với con người.

Ảnh hưởng của bạc đối với sức khỏe con người là vấn đề gây tranh cãi. Bạc có
hiệu ứng và khả năng giết chết nhiều loại vi khuẩn,vi trùng mà không để lại ảnh hưởng
rõ ràng tới sức khỏe và sự sống của các động vật bậc cao. Hippocrates, cha đẻ của y
học hiện đại, đã viết rằng bạc có các thuộc tính có lợi cho sức khỏe và phòng chống
bệnh tật. Nhiều dân tộc thiểu số Việt Nam đã biết áp dụng hiệu ứng này khi đeo bạc để
"kỵ gió", "phòng bệnh". Nhiều đồ dùng bằng bạc tương truyền có thể giải độc cho một
số loại thức ăn. Theo những nghiên cứu gần đây, sữa mẹ để trong bình sữa tráng bạc
lâu hỏng hơn là đựng trong đồ dùng thông thường. Nhiều nhà sản xuất thiết bị điện
lạnh như Toshiba, Panasonic, Samsung ứng dụng công nghệ nano bạc trong tủ
lạnh, điều hòa nhiệt độ, máy giặt với mục đích sát khuẩn. Một số loại hợp chất của bạc
được bán như là thuốc điều trị một số bệnh. Tuy nhiên, chưa có một nghiên cứu y tế
đáng tin cậy nào chứng minh rằng liệu pháp bạc là có ích trong chống vi khuẩn và vi
trùng. Việc ăn các loại hợp chất của bạc, như đã nói trên, có thể dẫn đến tình
trạng argyria.
Bạc được sử dụng cùng với đồng để loại bỏ các loại tảo trong bể bơi ở Mỹ bằng
cách sử dụng các chất điện giải.
10


2.1.3.4 Palladium
Paladium là kim loại màu trắng bạc và mềm, trông tương tự như platin. Nó có tỷ
trọng riêng nhỏ nhất và điểm nóng chảy thấp nhất trong số các kim loại nhóm platin.
Nó mềm và dễ uốn khi tôi và tăng sức bền cũng như độ cứng lên rất nhiều khi gia công
nguội. Paladi hòa tan chậm trong axít sulfuric, axít nitric và axít clohiđric. Kim loại
này không phản ứng với ôxy ở nhiệt độ bình thường và vì thế nó không bị xỉn màu khi
ở trong không khí. Paladi nung nóng tới 800 °C sẽ sinh ra một lớp ôxít paladi (II)
(PdO). Nó bị xỉn màu nhẹ trong không khí ẩm có chứa lưu huỳnh.
Các trạng thái ôxi hóa phổ biến của paladi là 0, +1, +2 và +4. Mặc dù ban đầu thì
trạng thái +3 đã được coi là một trong các trạng thái ôxi hóa nền tảng của paladi,
nhưng không có chứng cứ nào cho thấy paladi tồn tại ở trạng thái ôxi hóa +3; điều này

được kiểm tra qua nhiễu xạ tia X cho một loạt các hợp chất, chỉ ra cho thấy thực chất
chúng chỉ là chất nhị trùng của paladi (II) và paladi (IV) mà thôi. Gần đây, các hợp
chất với trạng thái ôxi hóa +6 đã được tổng hợp.
Ứng dụng trong ngành điện tử
Ứng dụng lớn nhất của paladi trong ngành điện tử là sản xuất tụ gốm nhiều lớp.
[14] Paladi (và các hợp kim paladi-bạc) được sử dụng như là các điện cực trong các tụ
điện gốm nhiều lớp. Paladium (đôi khi tạo hợp kim với niken) được sử dụng trong các
lớp mạ kết nối trong các đồ điện tử tiêu dùng.
Nó cũng được dùng trong việc mạ các thành phần của đồ điện tử và trong các vật
liệu hàn. Riêng bộ phận điện tử tiêu thụ khoảng 1,07 triệu troy oz paladium (khoảng
33 tấn) vào năm 2006, theo như báo cáo của Johnson Matthey.
2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁI CHẾ
Hiện nay có nhiều loại công nghệ khác nhau để xử lý RTĐT. Mặc dù vậy, mỗi
công nghệ chỉ có khả năng ứng dụng tốt trong một phạm vi nhất định. Ở nhiều nước
tiên tiến, người ta thường xử lý chất thải này bằng cách kết hợp 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 được thu hồi và xử lý
trước khi thải bỏ ra môi trường. Dưới đây là một số phương pháp tái chế bản mạch đã
được sử dụng.
2.2.1 Phương pháp phân loại và xử lý cơ học
Đây là khâu ban đầu không thể thiếu trong quy trình xử lý chất thải. Biện pháp
này sẽ làm tăng hiệu quả tái chế và xử lý ở các bước 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…
11


Ví dụ, các loại chất thải có kích thước lớn và thành phần khác nhau phải được phân
loại ngay khi tiếp nhận.

Một trong những phương pháp cơ học phổ biến thường được dùng là tuyển trọng
lực trên cơ sở dựa vào tỷ khối khác nhau của các thành phần tạo nên bản mạch.
Nguyên tắc: Để tách các tấm đồng ra khỏi các tấm sợi thuỷ tinh, có thể tách
trọng lực hoặc dùng phương pháp tuyển nổi. Khối lượng riêng của các tấm sợi thuỷ
tinh được nung đến 3500C trong 15 phút là khoảng đến 2.73. Vì khối lượng riêng của
đồng kim loại là 8.92, nên việc tách trọng lực có thể thực hiện được. Tuy nhiên lựa
chọn một thiết bị phù hợp đòi hỏi các kiểm nghiệm quy mô nhỏ bởi vì sự dễ bong tự
nhiên của các sản phẩm. Ngoài ra người ta còn sử dụng phương pháp tuyển nổi, sử
dụng một lượng nhỏ các chất tạo bọt như dầu thông, creozol hay các chất có cực yếu
khác. Mẫu được cho vào thùng khuấy. Một hỗn hợp được tách ra bao gồm thành phần
ơtécti bao gồm 55% khối lượng mảnh đồng và 45% khối lượng các tấm sợi thuỷ tinh,
được nghiền vụn trong bình.
2.2.2 Phương pháp nhiệt luyện
Nhiệt luyện là quá trình phân hủy các hợp chất hóa học dưới tác dụng của nhiệt
độ trong điều kiện có mặt oxy và những tác nhân khác từ các vật liệu hữu cơ.
Đốt là quá trình oxy hóa chất thải ở nhiệt độ cao. Theo các tài liệu kỹ thuật thì
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 lượng không khí dư, khí dư sinh ra
trong quá trình cháy phải được duy trì lâu trong lò đốt đủ để đốt cháy hoàn toàn (thông
thường ít nhất là 4 giây), nhiệt độ phải đủ cao (thông thường cao hơn 1.000 oC), yêu
cầu trộn lẫn tốt các khí cháy - xoáy.
Để làm giàu các kim loại trong bo mạch điện tử, phương pháp tiền xử lý bao gồm
quá trình cơ khí, tách loại, cắt, nghiền nhỏ, tuyển nổi, và quá trình nhiệt. Nhiều tác giả
đã tổng hợp 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 thời
điểm hiện nay, việc ứng dụng tập trung vào làm giàu các kim loại bằng phương 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).

12


Hình 6 – Quá trình nhiệt luyện đồng

Công nghệ thiêu đốt có nhiều ưu điểm như khả năng tận dụng nhiệt, xử lý triệt để
khối lượng, 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 lớn, dễ tạo ra các sản phẩm phụ nguy hiểm. Các
sản phẩm làm giàu (tập trung nhiều kim loại) bằng phương pháp nhiệt luyện sẽ được
áp dụng rộng rãi bởi các công ty tái chế ở những nước 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.
2.2.3 Phương pháp thủy luyện
Phương 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 với môi
trường. 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 thường được ứng 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 nước thải mạ điện nhờ phản ứng giữa Ca(OH) 2
với 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 được 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 hơn.
2.2.4 Phương pháp điện phân
Điện phân là một trong những phương pháp tách kim loại thường được dùng do
có ưu điểm là có tính chọn lọc cao, kim loại thu được có độ tinh khiết cao. Mỗi kim
loại khác nhau ta sử dụng các điện cực và cường độ dòng điện hoặc hiệu điện thế khác

13


nhau. Các thế điện cực của đồng, vàng, palladium và bạc là 0.3419, 1.498, 1, 0.7996
vol nên có thể tách các kim loại lần lượt ra khỏi hỗn hợp dựa vào quá trình điện phân.
Nhược điểm của các phương 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 với môi trường. 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 được kết hợp sử dụng đem lại hiệu quả
cao và triệt để hơn so với khi dùng đơn lẻ từng công nghệ. Như phân tích ở trên, đa số
các công nghệ thu hồi kim loại trên đây là các công nghệ kết hợp giữa thủy luyện và
điện phân, chúng có ưu điểm hơn công nghệ nhiệt luyện cả về giá trị kinh tế lẫn ý
nghĩa môi trường. Đa số các công nghệ nhiệt luyện chỉ tạo ra hỗn hợp quặng kim loại
chứ chưa tách riêng được từng thành phần. Nhiệt luyện gây ô nhiễm không khí do tạo
thành các chất độc ô nhiễm môi trường, 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 kĩ thuật ta có thể lựa chọn cách tái chế PCB hiệu quả nhất.
Các nước phát triển thường sử dụng công nghệ hiện đại nhưng giá thành và chi phí đầu
tư cao.
2.2.5 Phương pháp sinh học
Đây là phương pháp rất mới trong việc thu hồi các kim loại trong hỗn hợp. Quá
trình thực hiện được chủ yếu dựa vào cơ chế hấp thu các kim loại trong hỗn hợp của
các vi sinh vật, sau đó thu hồi sinh khối vi sinh vật đó chính là lượng kim loại cần thu
hồi. Phương pháp này cũng bị chi phối bởi tính đặc hiệu của vi sinh vật, nghĩa là mỗi
chủng vi sinh vật chỉ có thể chiết một loại kim loại nhất định. Chính đặc tính này đã
mang lại hiệu quả rất cao về độ tinh khiết của quá trình thu hồi, song nó mang lại bất
lợi là tốn chi phí cao cho quá trình thu hồi nhiều loại kim loại khác nhau hỗn hợp do

phải sử dụng nhiều chủng vi sinh vật khác nhau trong quá trình thu hồi.

14


CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU & ỨNG DỤNG
3.1 QUÁ TRÌNH CHIẾT ĐỒNG BẰNG VI SINH VẬT –
ACIDTHIOBACILUSS FERROXIDAN, LEPTOSPIRILIUM
FERROXIDANS VÀ ACIDTHIOBACILUS THIOXIDANS
3.1.1 Mẫu
PCB được thu gom từ những máy tính cũ của đại học công nghệ Karadeniz. Sau
đó được cắt đến kích thước 3.35 mm bằng máy nghiền trục và được nghiền đến kích
thước 250 µm bằng máy nghiền chậu con lăn. Mẫu được chia thành nhiều phần, mỗi
phần 250 g trong một lần chiết. Thành phần PCB được cho trong bảng.
3.1.2 Tác nhân
Nhóm vi khuẩn chuẩn MES1 - At. ferrooxians, L. ferrooxidans, At. Thiooxidans
– được sử dụng trong nghiên cứu. MES1 được nuôi trước với mục đich giúp tăng sinh
khối trước khi mang đi thí nghiệm. Môi trường nuôi cấy gồm (NH4) 2SO4-1.5 g/L,
MgSO4.7H2O-0.5 g/L, KH2PO4-0.5 g/L, KCl-0.1 g/L.
3.1.3 Phương pháp
Dung dich 1M Fe2+ là dung dịch chuẩn được sử dụng trong nghiên cứu. Quá trình
nuôi vi khuẩn được thực hiện trong bình tam giác 250 ml với tổng thể tích dung dịch
cấy là 100 ml. Vi khuẩn phát triển trong môi trường 200 mM Fe 2+ được sử dụng là chất
cấy trong quá trình chiết với tỷ lệ dịch chiết và dịch cấy là 10% v/v. Quá trình nuôi cấy
được thực hiện trên hệ thống bể lắc có điều nhiệt với nhiệt độ 35 oC và 170 rpm.
Thường xuyên kiểm tra pH của dịch cấy nhằm đảm bảo pH bằng 1.7. Sau 48h ta tiến
hành cấy vào dịch chiết. Phần dịch chiết gồm 1 l nước, 250 g mẫu và môi trường dinh
dưỡng. Sau 48 h ta thu dịch chiết và cho lọc; phần nước có chứa lượng đồng được
chiết, phần bã ta mang đi sấy ở nhiệt độ 105 oC và hòa tan bằng nước cường tan. Mang

mẫu (bã) đi phân tích hàm lượng Cu còn lại bằng AAS. Quá trình chuyển hóa được mô
tả bởi 2 phương trình dưới đây.

3.1.4 Kết luận
Trong nghiên cứu, quá trình chiết được thực hiện bởi những vi khuẩn ưa ấm.
Kiểm tra quá trình chiết dựa trên khả năng chuyển hóa F2 2+ thành sắt Fe3+ trong môi
15


trường chiết. Điều đó đã chỉ ra rằng tốc độ chiết phụ thuộc vào nồng độ ion Fe 2+ ban
đầu, với điều kiện không có mặt Fe2+ thì hiệu suất chiết chỉ đạt 65%, hiệu suất đạt 95%
khi cho 8g/l Fe2+. Quá trình chiết được thực hiện trong 15 h. Những phát minh hiện tại
đã chứng minh rằng nồng độ ban đầu của Fe 2+ và kích thước của chất chiết có vai trò
quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất của quá trình chiết.
3.2 THỦY LUYỆN ĐỒNG
3.2.1 Mẫu
Mẫu PCB được mang đi nghiền đến đường kính khoảng 1.5 – 3.4 mm. Đồng
chứa trong mẫu khoảng 9.5% khối lượng. Các hạt đồng với đường kính trung bình
0.83 mm (độ tinh khiết 99.85%) được mang đi chiết trong thực nghiệm.
3.2.2 Tác nhân
Dung dịch chiết được chuẩn bị gồm hỗn hợp các chất: CuSO 4.5H2O (độ tinh
khiết 98%, Kanto Chemical Co., Inc.), Cu 2O (độ tinh khiết 99%%, Kanto Chemical
Co., Inc.), dung dịch NH3 (độ tinh khiết 25%%, Kanto Chemical Co., Inc.) và
(NH4)2SO4 (độ tinh khiết 99.5%%, Kanto Chemical Co., Inc.).
3.2.3 Phương pháp
PCB sau xử lý cơ học được ngâm trong dịch chiết – amoniacal alkaline – trong
khoảng 4 h, lúc này kim loại đồng được chiết ra và tồn tại dưới dạng Cu (I). Sau đó
quá trình tinh chế đồng được thực hiện bởi quá trình điện phân.
Cu + Cu(NH3)42+ = 2Cu(NH3)2+ + 2NH3
2Cu(NH3)2+ + e- = Cu + 2NH3

(St. 1)

(St. 2)

3.2.4 Kết luận
Đây là quá trình tiết kiệm năng lượng dựa trên sự chiết tách của phức hợp Cu. Ở
bước đầu tiên, PCB được xử lý bằng dung dịch amoniacal alkaline. Đồng trong PCB
được oxy hóa bởi Cu (II) tạo thành Cu(I), kết quả là làm giảm thế oxy hóa khử của quá
trình chiết. Sự gia tăng diện tích tiếp xúc của PCB được nghiền có vai trò quan trọng
trong việc nâng cao hiệu suất quá trình chiết.
3.3 QUY TRÌNH THU HỒI ĐỒNG, VÀNG, BẠC, PALLADIUM
3.3.1 Mẫu

16


3.3.2 Phương pháp

Hình 7 - Quy trình thu hồi Cu, Au, Ag, Pb

Giai đoạn 1
Nguyên liệu đầu vào được cắt thành từng mảnh kích thước 5x5 cm, sau đó được
nghiền đến kích thước 1.5mm. Tiếp đến kim loại được tách khỏi phần không phải kim
loại nhờ máy phân tách corona. Sau đó kim loại tách được sẽ tiếp tục đem đi tách kim
loại từ tính. Đối với phần nửa kim loại nửa không phải kim loại sẽ được nghiền đến
kích thước 0.07 mm và trộn với phần bụi trong trong các quá trình nghiền cắt rồi đem
tách kim loại bằng thiết bị tách Falcon, phần kim loại tách được cũng sẽ đem tách kim
loại có từ tính.

17


Hình 8 - Hệ thống Corona

Hình 9 - Hệ thống tuyển từ

Hình 10 - Hệ thống Facol

18


Giai đoạn 2
Kim loại thu được trong giai đoạn trước sẽ được ngâm trong H 2SO4 dd để loại bỏ
các kim loại không phải mục tiêu. Trong quá trình này đồng sẽ bị hòa tan 1% do có
mặt của oxi, đối với vàng, bạc, paladin do kém hoạt động nên không tan.
2Cu +O2 = 2CuO
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
Tiếp đến kim loại không tan sẽ được hòa tan trong nước cường toan. Trong quá
trình này 97% vàng, 98% bạc, 93% Paladium và 100% đồng sẽ được hòa tan. Tỉ lệ hòa
tan là 20 ml nước cường toan với 1g kim loại.
Phương trình phản ứng của vàng với nước cường toan.
Au (rắn) + 3NO3- (dung dịch) + 6H+ (dung dịch) → Au3+ (dung dịch) + 3NO2 (khí) +
3H2O (lỏng)
3+
Au (dung dịch) + 4Cl- (dung dịch) → AuCl4- (dung dịch)
Phản ứng ôxi hóa trong trường hợp sản phẩm tạo thành là nitơ monoxit thay vì
nitơ đioxit:
Au (rắn) + NO3- (dung dịch) + 4H+ (dung dịch) → Au3+ (dung dịch) + NO (khí) +
2H2O (lỏng)

Dung dịch thu được sẽ đem đi điện phân để tách kim loại bằng công nghệ điện
phân EMEW. Dựa trên thế điện của các kim loại và sự cài đặc của tế bào EMEW. Bởi
vì có nồng độ cao nhất và điện thế thấp nhất nên đồng sẽ được tách trước, kế đến là
vàng, paladin rồi tới bạc.
Điện thế dùng để điện phân cho từng kim loại mục tiêu.
Kim loại
Điện thế (V)
Năng lượng (kWh/kg)

Cu
0.2489
2.11

Au
1.3741
5.61

Pd
0.9014
9.08

Ag
0.4793
1.19

3.3.3 Kết luận
Quá trình thu hồi kim loại quý có thể chia thành 3 bước chính. Bước một với
mục đích phân riêng tối đa kim loại và phi kim loại, nhằm loại bỏ thành phần phi kim
loại trong bước kế tiếp. Bước hai nhằm mục đích pha loãng kim loại và tiến hành tách
kim loại qua hệ thống EMEW. Bước ba nhằm xử lý các dòng chất thải chứa nước

cường tan, acid sunfuride, kim loại nặng và các thành phần hữu cơ khác. Với quy trình
này việc thu hồi vàng, đồng, bạc, palladium đạt được độ tinh khiết rất cao. Kết thúc
quá trình ta thu được 0.044 kg Au, 0.18 kg Ag, 0.01 kg Pb, 21 kg Cu từ 125 kg PCBs.
19


20


CHƯƠNG 4
ĐỀ XUẤT - KIẾN NGHỊ
4.1 ĐỀ XUẤT
4.2 KIẾN THỨC
Có được những kiến thức cơ bản về các phương pháp tái chế bản mạch điện tử.
Biết được tính vượt trội của các phương pháp và mức độ phổ biến của chúng hiện
nay.
Học hỏi được nhiều kinh nghiệm trong các thức làm việc nhóm cũng như cách
làm sermina.

21


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] What E-waste. (2007). Electronic References [online]. Available:
/>[2] Awareness on e-waste Recycling is Low in UAE. (2009). Electronic
References[online]Available: />asp?xfile=data/theuae/2009/October/theuae_October725.xml§ion=theue
[3] Staff Report. (2011, Nov. 16). Bee'ah launches e-waste pre-sorting. GulfNews
[Online].Available:gulfnews.com: />ment/bee-ah-launches-ewaste-pre-sorting-1.931517
[4]Truecycle,
Inc.

(n.d.)
Shorter
Electronics
Available: />
Life

Span.

[5] J. Cui, and L. Zhang, “Metallurgical recovery of metals from electronic
waste: A review,”Journal of Hazardous Materials, vol. 158, pp. 228-256,
2008.
[6] Y. J. Park and D. J. Fray, "Recovery of high purity precious metals from
printed circuit boards," Journal of Hazardous Materials, vol. 164, pp.11521158,2009.
[7] Z. Gongming, L. Zhihua, and Z. Xulu, “Experimental Study on Metal
Recycling from Waste PCB,” in Proc. Int. Conf. Sustainable Solid Waste
Management, Chennai, India, 2007, pp. 155-162.
[8] I. Masavetas, A. Moutsatsou, E. Nikolaou, S. Spanou, A. Zoikis–
karathanasis, E.A. pavlatou, and N. Spyrellis, “Production of copper powder
from printed circuit boards by electrodeposition,” Global NEST Journal, vol.
11, pp. 241-247, 2009.
[9] Parsons, D. (2006) Printed circuit board recycling in Australia. 5 th Australian
Conference on Life Cycle Assessment, 22-24 November

22