BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NGUYỄN THÀNH TRUNG
NGHIÊN CỨU TIỀN XỬ LÝ BẢN MẠCH IN ĐIỆN TỬ THẢI
BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC KẾT HỢP TUYỂN TRỌNG LỰC
TRONG MƠI TRƢỜNG KHƠNG KHÍ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG
Hà Nội – 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------------
NGUYỄN THÀNH TRUNG
NGHIÊN CỨU TIỀN XỬ LÝ BẢN MẠCH IN ĐIỆN TỬ THẢI
BẰNG PHƢƠNG PHÁP CƠ HỌC KẾT HỢP TUYỂN TRỌNG LỰC
TRONG MƠI TRƢỜNG KHƠNG KHÍ
Chun ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trƣờng
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. HUỲNH TRUNG HẢI
Hà Nội – 2016
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
LỜI CẢM ƠN
B ng tấ
ng iết n s u s c
tinh thần trách nhiệ
về
xin ch n thành cả
n sự h
ng
n ầy
ặt khoa học của PTS.TS Huỳnh Trung Hải Tr ởng
ph ng Khoa học Công nghệ, giảng viên Viện Khoa học và Công nghệ Môi tr
tr
ng Đ i học Bách khoa Hà Nội. Thầy
h
ng
n
huyết
nghiên c u và hoàn thành u n v n t t nghiệp này.
Em xin ch n thành cả
nghệ Môi tr
ành rất nhiều th i gian và t
ng
ng tr
ng Đ i học Bách khoa Hà Nội
quá tr nh học t p và gi p
Xin gửi
i cả
n các thầy cô các cán ộ Viện Khoa học và Công
trong quá tr nh à
cùng cán ộ giảng viên Ph ng thí nghiệ
ng Hà Nội,
Một ần nữa em xin gửi
luôn ộng viên, gi p
y ảo trong su t
u n v n t t nghiệp .
n ến TS. Hà Vĩnh H ng và Ths. Đào Duy Na
Viện Khoa học và Công nghệ Môi tr
nguyên và Môi tr
t n t nh
gi p
i cả
ng - Tr
cán ộ
ng Đ i học Bách Khoa Hà Nội
- Khoa Môi tr
ng Tr
trong quá tr nh à
n ến gia
nh
ng Đ i học Tài
thực nghiệ .
n è
ồng nghiệp
trong quá trình học t p và nghiên c u.
Học viên
Nguyễn Thành Trung
Học viên: Nguyễn Thành Trung
i
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin ca
oan: Lu n v n “Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử
thải bằng phƣơng pháp cơ học kết hợp tuyển trọng lực trong mơi trƣờng
khơng khí” o PGS.TS Huỳnh Trung Hải h
ng
n à công tr nh nghiên c u o
tôi thực hiện. Những kết quả trong u n v n à o tôi à
thực nghiệ .
Hà Nội ngày 15 tháng 11 n
2016
Học viên
Nguyễn Thành Trung
Học viên: Nguyễn Thành Trung
ii
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
T viết tắt
Tên tiếng Anh
Tên tiếng Việt
BAN
Basel Action Network
M ng
BTNMT
Ministry of Environment and
Bộ Tài nguyên và Môi
Natural Resource
tr
CEA
i hành ộng Bas
ng
Electronics Hiệp hội Điện tử tiêu ùng
Consumer
Association
EC
European Commission
Ủy an cộng ồng Ch u Âu
EPR
Extended Producer Resposibility
C chế
ở rộng trách nhiệ
nhà
sản xuất
EU
Europe Union
Liên minh Châu Âu
IDC
International Data Corporation
T p oàn Dữ iệu Qu c tế
GSO
General Statistics
Office Of Tổng cục Th ng kê Việt Na
Vietnam
Organization for Economic
Tổ ch c Hợp tác và Phát triển
Co- operation and Development
kinh tế
PCB
Printed Circuit Board
Bản
QĐ - TTg
Minist r’s D cision
Quyết ịnh của Thủ t
OECD
ch in iện tử
ng Chính
phủ
QH
National Assembly
RoHS
Restriction
UNEP
URENCO
of
Qu c hội
Hazardous Chỉ thị h n chế chất thải nguy
Substances
h i
United nations environment
Ch
Programme
Liên hợp qu c
Urban Environment Company
Công ty
Học viên: Nguyễn Thành Trung
iii
ng tr nh Môi tr
ôi tr
ng của
ng ô thị
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
USEPA
United
State
Environmental Cục Bảo vệ Mơi tr
ng Mỹ
Protection Agency
WEEE
Waste of electric and electronic Chất thải thiết ị iện
equipment
Học viên: Nguyễn Thành Trung
iv
iện tử
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
DANG MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.2. L ợng chất thải iện tử phát sinh th o khu vực n
2014 ........................5
Bảng 1.3. Chất thải iện tử phát sinh ở
ột s n
Bảng 1.4. Phần tr
kh i
o i chủ yếu trong PCBs ..........................12
Bảng 1.5. Tỷ ệ ki
o i quý và ki
Bảng 1.6. Giá trị ki
ợng các ki
c Ch u Á n
2014 ....................6
o i có giá trị trong PCBs ...............................13
o i quý trong PCBs ...............................................................13
Bảng 1.7. So sánh hà
ợng ki
o i trong PCBs và trong quặng ........................14
Bảng 2.1. Các thiết ị sử ụng trong nghiên c u ......................................................24
Bảng 2.2. Hóa chất
ợc sử ụng trong nghiên c u .................................................25
Bảng 2.3. Điều kiện t i u các thơng s ph n tích ki
Bảng 3.1. Thành phần ki
o i .....................................31
o i trong PCBs sử ụng cho hai quá tr nh ....................33
xử ý c học ...............................................................................................................33
Bảng 3.2. Hà
ợng ki
khí ở các kích th
c
o i tr
c khi tuyển trọng ực trong
i v i quy tr nh nghiền
Bảng 3.3. Hiệu quả tuyển khí t
Học viên: Nguyễn Thành Trung
ôi tr
a và nghiền c t .............................35
ng ng v i t c ộ khí t i u ở các kích th
v
ng không
c .....45
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
H nh 1.1. Tỉ ệ các nhó
H nh 1.2. Đồ thị
thiết ị iện và iện tử thải .................................................4
c tính
ợng thiết ị iện tử gia ụng thải
H nh 1.3. D ng tivi c nh p kh u t Nh t Bản vào Việt Na
Hình 1.4. D ng chất thải iện – iện tử t i Việt Na
Hình 1.5. H nh ảnh ản
ồ
H nh 1.8. Các ph
H nh 2.1. S
n
2007 và 2008 ....9
..............................................10
ch iện tử .......................................................................11
H nh 1.6. Cấu t o ản
H nh 1.7. S
ở Việt Na ...........8
ch iện tử hai
p ..............................................................11
inh họa quá tr nh thu hồi ki
ng th c
p nghiền c
o i t chất thải iện và iện tử ....15
ản .........................................................16
ồ quy tr nh thực nghiệ .....................................................................23
H nh 2.2. Quy tr nh nghiền úa .................................................................................26
H nh 2.3. Quy tr nh nghiền c t ..................................................................................26
H nh 2.4. S
ồ cấu t o
áy nghiền
H nh 2.5. S
ồ cấu t o
áy nghiền c t ...................................................................28
H nh 2.6. S
ồ thiết ị tuyển khí .............................................................................29
H nh 3.1. Phần tr
kh i
ợng
a ..................................................................27
u sau sàng v i quy tr nh nghiền
a .................34
và nghiền c t .............................................................................................................34
H nh 3.2. Ph n
ki
o i v i phi ki
Hình 3.3. Ph n
ki
o i và phi ki
sau nghiền
a ...........................................34
sau nghiền c t .............................................34
H nh 3.4. Hiệu quả tuyển
u (B1<0 25
)...........................................................37
H nh 3.5. Hiệu quả tuyển
u B2 (0 25 ÷ 0 5
)..................................................38
H nh 3.6. Hiệu quả tuyển
u B3 (0 5 ÷ 1 0
)....................................................38
H nh 3.7. Hiệu quả tuyển
u B4 ( 1 0 ÷1 4
) .....................................................39
H nh 3.8. Hiệu quả tuyển
u B5 (1 4 ÷ 2 36
H nh 3.9. Hiệu quả tuyển
u B6 >2 36 .................................................................40
)..................................................39
H nh 3.10. Hiệu quả tuyển
u (C1 < 0 25
H nh 3.11. Hiệu quả tuyển
u C2 ( 0 25 ÷ 0 5
H nh 3.12. Hiệu quả tuyển
u C3 ( 0 5 ÷1,0 mm)..................................................42
Học viên: Nguyễn Thành Trung
vi
).....................................................41
) ................................................42
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
H nh 3.13. Hiệu quả tuyển
u nghiền c t C4 ( 1 0 ÷ 1 4
H nh 3.14. Hiệu quả tuyển
u C5 ( 1 4 ÷2 36
Hình 3.15. Hiệu quả tuyển
u C6 >2 36
H nh 3.16. Hà
ợng ki
ng quy tr nh nghiền
H nh 3.17. Hà
) ................................43
) ................................................43
..........................................................44
o i và hiệu quả thu hồi ki
o i ở kích th
c khác nhau
a .........................................................................................46
ợng ki
o i và hiệu quả thu hồi ki
o i ở kích th
c khác nhau
ng quy tr nh nghiền c t ..........................................................................................48
Học viên: Nguyễn Thành Trung
vii
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
MỤC LỤC
L I CẢM ƠN .............................................................................................................. i
L I CAM ĐOAN ............................................................................................ ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................. iii
DANG MỤC CÁC BẢNG ............................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ ......................................................... vi
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI ĐIỆN TỬ ............................. 2
1.1. Gi i thiệu chung về chất thải iện tử ` ................................................................. 2
1.1.1. Ph n o i chất thải iện tử ........................................................................ 2
1.1.2. Hiện tr ng phát sinh chất thải iện tử trên Thế gi i và Việt Na
1.2. Gi i thiệu về ản
...........4
ch iện tử ......................................................................... 10
1.2.1. Cấu t o của ản
ch iện tử ................................................................11
1.2.2. Thành phần chính của ản
ch iện tử ................................................12
1.3. Công nghệ tái chế chất thải iện tử ................................................................... 14
1.3.1. Quá tr nh tiền xử ý ................................................................................15
1.3.2. Thu hồi v t iệu ......................................................................................19
1.4. Hiện tr ng tái chất thải iện tử ở Việt Na
..................................................... 19
CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM .............................................. 22
2.1. Nội ung nghiên c u ......................................................................................... 22
2.2. Đ i t ợng nghiên c u ........................................................................................ 22
2.3. Thiết ị thí nghiệ
và hóa chất ......................................................................... 23
2.4. Quy tr nh thực nghiệ
...................................................................................... 25
2.4.1. Quy tr nh tiền xử ý
u ........................................................................ 26
2.4.2. Quy tr nh thực nghiệ
tuyển trọng ực trong
2.5. Ph
ng pháp ph n tích và xử ý s
2.5.1. H a tách xác ịnh hà
2.5.2. Xác ịnh hà
Học viên: Nguyễn Thành Trung
ng khơng khí ....29
iệu ............................................................ 30
ợng tổng ki
ợng của t ng ki
2.5.3. Tính tốn và xử ý s
ơi tr
o i ..........................................30
o i ..................................................31
iệu. ......................................................................31
viii
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 33
3.1. Hiệu quả ph n tách ki
3.1.1. Hà
o i và phi ki
của hai quá tr nh xử ý c học .......... 33
ợng ki
o i ầu vào ..................................................................33
3.1.2. Phân b kh i
ợng m u sau khi sàng ................................................... 33
3.1.3. Phân b hà
ợng kim lo i sau khi sàng ............................................. 34
3.2. Ảnh h ởng của t c ộ khí ến quá tr nh ph n tách trọng
ợng ...................... 36
3.2.1. Ảnh h ởng của t c ộ khí
i v i các
u sau khi nghiền
3.2.2. Ảnh h ởng của t c ộ khí
i v i các
u sau khi nghiền c t ............40
3.3. Ảnh h ởng của kích th
3.3.1. Quy tr nh nghiền
c h t ến quá tr nh ph n tách trọng
a. .......... 37
ợng ............... 45
a ..............................................................................46
3.3.2. Quy tr nh nghiền c t ...............................................................................47
KẾT LUẬN .................................................................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 51
PHỤ LỤC ....................................................................................................... 59
Học viên: Nguyễn Thành Trung
ix
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
MỞ ĐẦU
Thiết ị iện và iện tử gia ụng thải (WEEE) hay c n gọi à chất thải iện
tử (E- Waste) ang ần trở thành vấn ề nan giải cho các qu c gia trên toàn thế gi i
ặc iệt à qu c gia ang phát triển nh Việt Na . M c s ng gia t ng cùng v i quá
trình phát triển kinh tế - x hội
ng
i
n ngày càng gia t ng
thay ổi và a
ng hóa
khiến nhu cầu sử ụng các thiết ị iện tử của
ặt khác sự tiến ộ của khoa học kỹ thu t
u
c ng nh
ặc tính của sản ph
iều ó
tuổi thọ của thiết ị iện tử ngày càng ị r t ng n i. Đ y có thể
ngun nhân chính khiến cho
ợng chất thải iện tử gia t ng
trong th i gian qua, t o nên s c ép không nh
làm
khiến
ợc coi à những
ột cách nhanh chóng
ến việc quản ý o i chất thải này
của các c quan ch c n ng.
Bản
ch in iện tử (PCBs), à phần thiết yếu của thiết ị iện tử trong ó có
ch a khoảng 20 – 30% ki
o i gồ
nhiều ki
o i
àu và ki
o i quý có giá trị
cao, ên c nh ó PCBs c ng ch a các thành phần g y h i nh ch (P ) thủy ng n
(Hg), cadimi (Cd),…[1]. V v y, tái chế E- Waste nói chung và PCBs nói riêng
khơng chỉ giả
thiểu tác ộng xấu ến
ơi tr
ng
àc n
i ợi ích kinh tế
c ng nh góp phần ảo tồn tài ngun khơng tái t o.
Có nhiều cách ể ph n tách và thu hồi ki
tách v t ý ph
u, nh ợc iể
o i trong PCBs nh ph
ng pháp h a uyện hay thủy uyện
riêng trong ó ph
ụng hóa chất quy tr nh v n hành
ỗi ph
ng pháp ều có những
ng pháp ph n tách v t ý có u iể
cao sẽ giả
không sử
n giản phù hợp v i iều kiện Việt Na . Tuy
nhiên ể n ng cao hiệu quả trong ph n tách v t ý việc nghiên c u ph
tiền xử ý c học à rất cần thiết
ng pháp
ặt khác quá tr nh ph n tách v t ý
ng pháp
t hiệu quả
chi phí hóa chất cho các quá tr nh thủy uyện hay h a uyện. Chính vì
v y ề tài “Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ
học kết hợp tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”, v i
các yếu t ảnh h ởng t i quá tr nh ph n tách trọng
à
t ng hiệu quả ph n tách ki
Học viên: Nguyễn Thành Trung
o i và phi kim.
1
ục ích ánh giá
ợng t i u hóa quy tr nh và
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI ĐIỆN TỬ
VÀ QUÁ TRÌNH TIỀN XỬ LÝ
1.1. Giới thiệu chung về chất thải điện tử
Ngày nay cùng v i sự tiến ộ của kinh tế x hội sự gia t ng
n s và các q
tr nh ơ thị hóa cơng nghiệp hóa trên tồn cầu các chất thải nói chung và chất thải
iện tử nói riêng ngày càng gia t ng về s
ợng thành phần và chủng o i trong ó
chất thải iện – iện tử ang trở thành nguồn chất thải r n phát sinh
n nhất trên toàn
thế gi i việc xử ý chất thải iện tử à ột vấn ề à thế gi i quan t
[9].
Chất thải iện tử à tên gọi phổ iến chính th c cho các sản ph
thải
sau th i gian sử ụng nh ; tủ
tính xách tay cho ến
thiết ị chiếu sáng
có
nh
áy giặt tivi
áy ngh nh c CD/DVD
ồ ch i iện tử
áy tính cá nh n, máy
iện tho i i ộng
áy ảnh các
ụng cụ iện thiết ị iện. Hiện nay v n ch a
ột ịnh nghĩa chính xác nào về chất thải iện tử o tính a
của các sản ph
iện tử ị
ng và ph c t p
iện tử. Mỗi qu c gia có ịnh nghĩa và giải thích riêng về chất
thải iện tử.
Th o quan iể
của tổ ch c hợp tác và phát triển kinh tế (OECD) th tất cả
các thiết ị sử ụng n ng
ợng iện ể v n hành khi
hết khả n ng sử ụng ều
ợc coi à chất thải iện tử (E-Waste).
Th o quan iể
gồ
của UNEP th các thiết ị iện tử và iện gia ụng thải ao
toàn ộ các thành phần t ng cụ
hoặc toàn ộ sản ph
thiết ị iện
thiết ị
ợc
iện tử t i th i iể
Thiết ị iện iện tử à chất thải ao gồ
thể sử ụng à ộ ph n cấu thành nên sản ph
p ráp - à
ch ng ị thải
ột ộ ph n
.
toàn ộ các inh kiện phụ kiện và có
t i th i iể
thải
(EU WEEE
Directive).
Một cách tổng quát: Chất thải điện tử bao gồm toàn bộ các thiết bị, dụng cụ,
máy móc điện, điện tử cũ, hỏng, lỗi thời không được sử dụng nữa cũng như các phế
liệu, phế phẩm thải ra trong quá trình sản xuất, lắp ráp và tiêu thụ.
1.1.1. Phân loại chất thải điện tử
Th o Liên
inh Ch u Âu các o i chất thải t thiết ị iện và iện tử gia
Học viên: Nguyễn Thành Trung
2
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
ụng có thể
ợc chia thành
i nhó
nh
iệt kê trong ảng 1.1.
Bảng 1.1. Phân loại thiết bị điện, điện tử thải theo Liên minh Châu Âu
Chủng loại
Stt
1
Thiết ị gia ụng c
2
Thiết ị gia ụng c nh
3
Thiết
iện tho i i ộng
Thiết ị chiếu sáng
Bàn à
áy h t ụi
áy pha cà phê...
áy vi tính
t i
Đài tivi
áy quay phi
áy ghi
y nh c cụ...
Đèn huỳnh quang
èn co pact
èn
natri h áp...
Máy khoan, máy c a
các ụng cụ c
cụ hàn...
ịnh quy
ô
n)
Đồ ch i thiết ị giải trí và thể thao
ph
áy ánh chữ
iện tho i...
Dụng cụ iện và iện tử (ngo i tr
Thiết
áy iều
áy rửa át...
áy tính
5
8
nh
h a
truyền thơng
Thiết ị tiêu ùng
7
Tủ
n
ị cơng nghệ thơng tin và Máy in
4
6
Ví dụ
ị y tế (ngo i tr
Tàu iện ô tô ồ ch i
tử cầ
Dụng cụ th o õi và kiể
10
Máy
ị ti
Máy
soát
ụng
áy ch i iện
tay...
các sản Thiết ị phóng x
cấy ghép và truyền nhiễ )
9
áy kh u
ch
áy ọc
áu thiết
áy hơ hấp...
iều nhiệt
áy
khói thiết
ị c n o...
Máy r t tiền tự
óc tự ộng
n
ộng
áy pha
c nóng...
(Nguồn EU, 2002a)
Trong
gần 95% tổng
i nhó
ợc iệt kê ở trên th các nhóm thiết ị t 1÷ 4 chiế
ợng thiết ị iện và iện tử thải phát sinh (Hình 1.1).
Học viên: Nguyễn Thành Trung
3
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
Hình 1.1. Tỉ lệ các nhóm thiết bị điện và điện tử thải (Nguồn: APME)
1.1.2. Hiện trạng phát sinh chất thải điện tử trên Thế giới và Việt Nam
Các thiết ị iện và iện tử ngày càng
n ng h nh áng và công nghệ kè
th o à sự giả
tiêu ùng phải thay ổi sản ph
thải iện tử ở
tính
t
i
c ộ ngày càng
giả
t 45n
ng tự nh v y v ng
n. Ví ụ tuổi thọ trung
phát sinh h ng n
nh của
1992 xu ng c n 2 n
i2n
i
ợng chất
ột chiếc
vào n
ột chiếc iện tho i i ộng à
Trên thế giới: Chất thải iện tử à
gia t ng nhanh nhất theo
áng kể về tuổi thọ uộc ng
y à những nguyên nh n chính t o
vào n
i của
ợc các nhà sản xuất thay ổi về tính
áy vi
2005 c ng
[8].
ột trong những o i chất thải r n có tỷ ệ
c tính của tổ ch c Liên hợp qu c
ợng chất thải iện tử
trên toàn thế gi i vào khoảng 20-50 triệu tấn chiế
l ợng chất thải ô thị phát sinh hàng n
[17]. Ở Mỹ
ỗi hộ gia
1 - 3% tổng
nh sử ụng
khoảng 34 các o i thiết ị iện và iện tử kết quả à t o ra 5 triệu tấn chất thải iện
tử
ỗi n
[4].
T i các n
1%
c phát triển
ợng chất thải r n phát sinh, trong khi
phát triển chiế
khoảng 0 01 – 1% tổng
nghiên c u của Liên
– 5%
ợng chất thải iện tử trung
ỗi n
nh hàng n
ng
ợng chất thải iện tử t i các n
c ang
ợng chất thải r n ô thị [11]. Theo
inh Ch u Âu chất thải iện tử ang gia t ng v i tỷ ệ à t 3
nhanh gấp 3 ần so v i các o i chất thải r n khác [18]. L ợng chất
thải iện tử phát sinh trên toàn thế gi i n
Học viên: Nguyễn Thành Trung
4
2014 à 41 8 triệu tấn trong ó có 1
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
triệu tấn èn các o i 3 triệu tấn thiết ị công nghệ thông tin ( iện tho i i ộng
máy tính xách tay
áy tính
t i
áy in …) 6 3 triệu tấn
àn h nh 7 triệu tấn
thiết ị nhiệt ( áy nh hệ th ng cấp ông) 11 8 triệu thiết ị gia ụng c
giặt
áy sấy quần áo
nh (thiết ị à
Dự áo
áy rửa chén
s ch ch n không
iện …) 12 8 triệu tấn thiết ị gia ụng c
vi sóng
ợng chất thải iện tử tồn cầu ến n
n
ng
iều này
ầu vi o ca
ra …) [3].
2018 sẽ à 49 8 triệu tấn
chất thải phát sinh tỷ ệ v i t c ộ phát triển kinh tế và
t ng khu vực
n ( áy
ợng
n s của t ng qu c gia hay
ợc thể hiện trong ảng 1.2.
Bảng 1.2. Lƣợng chất thải điện tử phát sinh theo khu vực năm 2014 [3]
Lƣợng chất thải điện tử
Khu vực
(triệu tấn)
Lƣợng chất thải điện tử phát
sinh theo đầu ngƣời
(kg/ngƣời/năm)
Châu Á
16,0
3,7
Ch u Mỹ
11,7
12,2
Châu Âu
11,6
15,6
Châu Phi
1,9
1,9
0,6
15,2
Ch u Đ i D
ng
Bảng 1.2 cho thấy, Ch u Á à khu vực phát sinh nhiều chất thải iện tử nhất
trên thế gi i (16 0 triệu tấn n
2014) tiếp ó à Ch u Mỹ (11 7 triệu tấn) và Ch u
Âu (11 6 triệu tấn). Tuy nhiên nếu tính
ng
ợng chất thải iện tử phát sinh th o ầu
i th các qu c gia có nền kinh tế phát triển thuộc Ch u Mỹ Ch u Âu và Ch u
Đ iD
ng, sẽ có
triển và ké
ột ng
ợng phát thải cao h n gấp nhiều ần so v i các n
c ang phát
phát triển thuộc Châu Á và Châu Phi. Nghiên c u cho thấy trung bình
i ở Ch u Mỹ thải
khoảng 12 2 kg chất thải iện tử vào n
s này ở Ch u Âu à 15 6 kg/ng
i/n
và Ch u Đ i D
T i Ch u Á Trung Qu c à qu c gia có
nhất v i 6.033 tấn chất thải iện tử n
ng à 15 2 kg/ng
i/n
ợng phát sinh chất thải iện tử
.
n
2014 chỉ xếp sau Mỹ v i 7.072 ngh n tấn
kế ến à Nh t Bản Ấn Độ và Hàn Qu c. Nếu tính bình qn
Học viên: Nguyễn Thành Trung
2014 con
5
ợng chất thải iện
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
tử phát sinh trên ầu ng
n
c có tỷ ệ
kg/ng
i/n
i
i v i các qu c gia thuộc Châu Á, thì Hồng Kơng à
n nhất (21 5 kg/ng
i/n
) xếp sau
). L ợng chất thải iện tử phát sinh ở
ó à Singapor
(19 6
c Ch u Á n
2014
ột s n
ợc thể hiên trong ảng 1.3.
Bảng 1.3. Chất thải điện tử phát sinh ở một số nƣớc Châu Á năm 2014 [3]
Lƣợng chất thải điện tử phát
Lƣợng chất thải điện tử
Quốc gia
sinh theo đầu ngƣời
(nghìn tấn)
(kg/ngƣời/năm)
Trung Qu c
6.033
4,4
Nh t Bản
2.200
17,3
Ấn Độ
1.641
1,3
Hàn Qu c
804
15,9
Indonesia
745
3,0
Thái Lan
419
6,4
Hong Kong
157
21,5
Việt Na
116
1,3
Singapore
110
19,6
T i Ch u Phi trong th p kỷ qua Nig ria à qu c gia có ngành cơng nghệ
thơng tin và truyền thơng phát triển v i t c ộ nhanh nhất ở ch u ục này, trong ó
phần
n
n à ựa trên các thiết ị iện tử c
ợc nh p kh u t các n
2006 có khoảng 25 triệu iện tho i i ộng
có 120 ngh n iện tho i c
ộng t i qu c gia này có thể
s c ị thải
ỗi n
ịnh ị thải
ợc án ra thị tr
nghiên c u cho thấy
ợc sử ụng trong v ng 7 n
trong giai o n t n
i chủ yếu là thải
t ể giả
thu hồi
ột iện tho i i
v v y
ợng pin và ộ
kh i
ợng hoặc
6
áy tính
ặt khác
ợc nh p kh u vào
ột s thành phần có giá trị, phần cịn
L ợng chất thải iện tử khơng chỉ phát sinh và
Học viên: Nguyễn Thành Trung
ng, kết quả à
2001-2006 vào khoảng 12.500 tấn
có khoảng 15 - 45 ngh n tấn ổ c ng của
Nig ria trong ó chỉ t p trung tháo
c phát triển
chôn ấp [14].
u
i ở các n
c ản ịa
à
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
ợc xuất kh u sang các qu c gia khác các nghiên c u cho thấy
chúng cịn
iv i
những qu c gia có nền cơng nghiệp phát triển nhất thế gi i nh EU Mỹ Nh t hay
Austra ia
i chính à n i thải
thay v tái chế t i chỗ các n
khác
iể
nhiều thiết ị iện tử và iện gia ụng. Tuy nhiên
c này
ến à các qu c gia ké
i chọn giải pháp xuất kh u sang các n
phát triển và ang phát triển
i
c
ng ồ c
ể
án hoặc tái chế. Th o nghiên c u của tổ ch c Gr np ac t 50 - 80% thiết ị
iện
iện tử thải ở Mỹ
ợng chất thải iện tử
ợc xuất kh u sang Trung Qu c và Ấn Độ ở Ch u Âu
ợc thu go
và xử ý của 27 n
2 1 triệu tấn t
ng
th
ợc nh c t i và c ng không có s
ng khơng
ng 25% so v i tổng
ợng thải
c thành viên EU chỉ
phần c n
i chiế
t
75%
iệu chính xác nào về những g
xảy ra v i s rác này không ai rõ iệu ch ng ang
ợc
u giữ ở ch u Âu hay
ợc xuất sang các qu c gia khác.
Chất thải iện tử không chỉ à vấn ề riêng của các n
các qu c gia ang phát triển nh Việt Na
c phát triển
c ng ang trở thành
chủ
sẽ phấn ấu trở thành
ột n
iv i
ột vấn n n.
Tại Việt Nam: Các chính sách phát triển kinh tế - x hội ến n
rõ Việt Na
à
c công nghiệp v i
2020
chỉ
ột s quan iể
o à coi việc phát triển công nghiệp iện tử và công nghệ thông tin à
trong những ngành
i nhọn. Là
ột ngành sản xuất c n rất non trẻ
yếu của công nghiệp iện tử Việt Na
kh u công nghệ nh p kh u inh kiện
ặc iể
ột
chủ
trong giai o n ầu của sự phát triển à nh p
p ráp các
ặt hàng thiết ị iện tử công
nghiệp và tiêu ùng.
Th o Tổng cục th ng kê s
ợng gia
nh sở hữu ồ iện và iện tử gia
ụng ang t ng v i t c ộ cao tỷ ệ sở hữu tivi
ến 0 973 chiếc/hộ n
chiếc/hộ
t ng t 0 698 chiếc/hộ n
2012, con s này v i tủ
2004
nh à 0 166 chiếc/hộ và 0 497
iều h a nhiệt ộ à 0 027 chiếc/hộ và 0 116 chiếc/hộ
áy giặt à 0 062
chiếc/hộ và 0 227 chiếc/hộ [2]. Bên c nh các thiết ị iện tử
i th
thiết ị iện tử
i tiêu ùng sau khi
qua sử ụng v n
ợc
ợc sửa chữa và t n trang. V i giá trị chỉ
a trở
7
ợng các
ng 20% giá trị các sản ph
những thiết ị iện tử này ang gi p cho những ng
Học viên: Nguyễn Thành Trung
i cho ng
ột
i thu nh p thấp có
i
ợc những
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
sản ph
nh
họ
u n v i giá cả hợp ý
ó góp phần à
giả
ồng th i à
t ng v ng
ợng phát sinh chất thải iện tử.
Th o kết quả nghiên c u t (URENCO) ở Hà Nội s
cao t ng
Na
nh t n
chiếc TV 737 ngh n
áy tính cá nh n 1 19 triệu tủ
hịa khơng khí 1 44 triệu
thải iện tử gia ụng ị thải
chiếc TV 1 44 triệu
nh
n
2025 ví ụ, n
n
2025 th
( ao gồ
2 28 triệu
nh 409 6 ngh n chiếc iều
t i
c tính ến n
2020
t ng ên t i 10,6 triệu thiết ị ( ao gồ
ợng
ợng chất
4 85 triệu
áy tính cá nh n 2 27 triệu tủ nh 873 2 ngh n chiếc iều h a
không khí 2 63 triệu
tivi tủ
2016 t i Việt
áy giặt và 3 4 triệu iện tho i i ộng các o i
chất thải này còn tiếp tục t ng trong vài n
gồ
ợng rác cơng nghệ
2007 ến 2020. Theo tính tốn ến hết n
có khoảng 9 5 triệu thiết ị iện tử gia ụng ị thải
Kết quả t
i thiết ị iện tử
áy giặt và 3 53 triệu iện tho i i ộng các o i) [16].
ột nghiên c u khác c ng cho thấy
áy giặt và
ợng tủ
2015
iều h a) t ng
nh
ợng thiết ị iện tử ( ao
t ầu t n
c tính có h n 100 ngh n tấn tủ
nh ị thải
t ng gần gấp ôi trong v ng 10 n
nh ị thải
ên t i h n 200 ngh n tấn tủ
ến
nh ị thải
[7] (H nh 1.2).
ình .2. ồ thị ư c t nh lượng thiết bị điện tử gia dụng thải bỏ
Học viên: Nguyễn Thành Trung
2005 cho ến
8
Việt Nam [7]
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
Bên c nh nguồn chất thải iện tử ị thải
chất thải phát sinh t việc nh p kh u c ng chiế
uy nhất t i Việt Na
à ch
các nhó
sản ph
nhiệt ộ
ng Việt Na
ợng
ợng khơng hề nh . Nghiên c u
ng tr nh hợp tác ba ên giữa Bộ Môi tr
Bản Bộ Tài nguyên và Môi tr
c th ng kê kh i
sau quá tr nh sử ụng th
và T p oàn EX c ng chỉ
ng Nh t
ng
iở
ợng chất thải iện – iện tử phát sinh toàn qu c t p trung vào
nh tivi
áy vi tính
iện tho i i ộng tủ
nh
áy iều h a
áy giặt và pin.
Th o nghiên c u khác của TSA. T razono thuộc Viện Nghiên c u Môi
tr
ng Nh t Bản (NIES) về hệ th ng quản ý chất thải iện – iện tử của Nh t Bản
có ề c p t i
ng chuyển ộng của
Kết quả nghiên c u
cho thấy t n
t Nh t Bản vào Việt Na
cái trong n
Hình 1.3.
ột s chất thải iện – iện tử t i Việt Na .
2006 – 2008
à 60.371 cái vào n
ợng tivi c
ợc nh p kh u
2006 con s này t ng ên 838.168
2007 (Hình 1.3).
ng tivi cũ nh p khẩu t Nh t ản vào Việt Nam năm 2007 và 2008
Nghiên c u c ng chỉ ra r ng thành ph Hồ Chí Minh à n i t p trung chất
thải iện – iện tử t các n i khác chuyển về nh các tỉnh/thành thuộc Đồng B ng
Sông Cửu Long và nh p kh u trái phép t Ca puchia sang sau ó chuyển i n i
khác tiêu thụ
à a phần à thị tr
ng Trung Qu c
(Hình 1.4).
Học viên: Nguyễn Thành Trung
9
ng con
ng tiểu ng ch
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
Hình 1.4.
ng chất thải điện – điện tử t i Việt Nam
Nh v y có thể thấy cho ến nay chất thải iện tử có chiều h
gia t ng nhanh chóng trên ph
vi tồn cầu
ĩ nhiên chỉ có
i ều
quá tr nh tái chế tái sử ụng hoặc
p ráp
ợc cải tiến t n trang và
th i gian sử ụng. Mặc ù v y v n c n s
ôi tr
ng
ột
ột phần các ộ ph n
trong thiết ị thải ra sẽ trở thành chất thải iện tử phần c n
thê
ng ngày
ợc qua các
i nh
t ng
ợng áng kể E- Waste thải
ra
à không qua các quá tr nh tái chế tái sử ụng trong khi ó các nguồn
tài ngun khơng tái t o v n ang
phát triển của con ng
ợc sử ụng phục vụ chủ yếu cho ho t ộng
i ang ngày càng c n kiệt g y áp ực
thực tr ng này việc quản ý và xử ý chất thải iện tử cần
n cho x hội, tr
ợc quan t
c
và ch ý
ặc iệt t các c quan quản ý và chính phủ.
1.2. Giới thiệu về bản mạch điện tử
oar
Bản
ch iện tử trong tiếng anh à
oth r oar hay
ain oar
ogic
syst
oar gọi chung là printed circuit board (PCB), à thành phần không
thể thiếu của ất kỳ thiết ị iện tử nào nó kết n i thiết ị iện v i máy móc và hỗ
trợ các thành phần iện tử khác (Hình 1.5). Về c
nhựa poxy gia c
của các ki
ng sợi thủy tinh và
ột s ki
o i quý nh ; Au, Ag, Pd và Pt có ha
nguồn tài nguyên khác à
ản cấu tr c của PCB à ồng
o i khác
ợng cao h n nhiều so v i các
cho chất thải PCB càng hấp
Học viên: Nguyễn Thành Trung
10
ặt khác sự t p trung
n về
ặt kinh tế.
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
Hình 1.5. Hình ảnh bản m ch điện tử
1.2.1. Cấu tạo của bản mạch điện tử
Tr
các tấ
c
y
ột ản
sợi thủy tinh v i
ch
n giản chỉ à
p phủ ên ngoài
0.0005 inh ể ch ng axit và ễ t o
khoa học phát triển
cấu t o hai
ản
p hay a
ột
ng hợp ki
i hàn (gọi à ản
ch in iện tử
p ồng
ch
ợc át
ng và
hàn ộ ày khoảng
n
p). Ngày nay khi
ợc sử ụng trong các thiết ị iện tử có
p (Hình 1.6).
Hình 1.6. Cấu t o bản m ch điện tử hai l p
Mọi ản
ch iện tử ều
ợc cấu t o t 2 thành phần chính à phần ản
ch in iện tử (PCB) và các inh kiện iện tử
ch. Trong ó phần ản
p ồng và
ch in iện tử
ợc g n phía ên trên phần ản
ợc cấu t o t 3
p:
p õi cách iện
p phủ ảo vệ:
- Lõi cách iện có ộ dày khoảng 0,13 – 0,97 mm. Tùy thuộc vào các lo i
bản m ch khác nhau thì v t liệu cách iện
ợc sử dụng khác nhau nh ng phổ biến
nhất là sợi thủy tinh (fiber-glass), ceramic và nhựa epoxy [19].
Học viên: Nguyễn Thành Trung
11
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
- L p ồng có thể 2
cách iện ể truyền
p
n tín hiệu trên ản
- L p phủ ảo vệ à
tráng ên ên ngoài
p hoặc a
ột
p
ợc cán
ng và ép sát vào
ch [10].
ng
ng sợi thủy tinh hoặc nhựa poxy
p ồng ể ch ng oxy hóa và ch ng va ch
hàn g n các inh kiện iện tử ên ản
Ngày nay phần
p õi
. Đ y chính à n i ể
ch và t o nên àu s c cho ản
n các thiết ị iện
ch.
iện tử ều sử ụng (PCB) a
v v y trong kỹ thu t tái chế việc ph n tách ki
ợc
p chính
o i ra kh i hỗn hợp phi kim ngày
càng trở nên khó kh n h n.
1.2.2. Thành phần chính của bản mạch điện tử
Bản
ch iện tử có thể chia à
trong ó thành phần phi ki
chiế
2 thành phần chính à ki
khoảng 70% kh i
o i và phi ki
ợng của toàn ản
ch
ợc t o ra t hỗn hợp nh sợi thủy tinh c ra ic có thành phần chính à SiO 2
chiế
60 – 70% nhựa c ng chiế
chất t o
20 – 30% các thành phần khác nh chất x c tác
àu [5]. Thành phần ki
kh i
ợng phổ iến à các ki
hà
ợng ồng chiế
o i trong ản
o i nh Cu A F
ch iện tử chiế
t 27 – 30%
Sn Zn Ni P [15] trong ó
nhiều nhất v i tỷ ệ khoảng 16% [13], các thành phần khác
ợc chỉ ra trong ảng 1.4.
Bảng 1.4. Phần trăm khối lƣợng các kim loại chủ yếu trong PCBs [13]
Thành phần kim loại
Phần trăm khối lƣợng
Cu
Hợp ki hàn (Sn và P )
Fe
Al
Ni
Ag
Au
Pt
Các ki o i khác ( is uth anti ony,
16
4
3
3
2
0,05
0,03
0,01
< 0,01
tanta u …)
Thành phần ki o i và ki
o i quý trong PCBs của
thải iển h nh c ng cho thấy ồng và thép có xu h
vàng và các ki
o i quý chiế
Học viên: Nguyễn Thành Trung
ng chiế
ột s thiết ị iện tử
u thế về kh i
u thế về giá trị (Bảng 1.5 và 1.6) [9].
12
ợng
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
Bảng 1.5. Tỷ lệ kim loại quý và kim loại có giá trị trong PCBs [9]
Chất thải điện tử
Trọng lƣợng
Trọng lƣợng
( % khối lƣợng)
(ppm)
Fe
Cu
Pb
Ni
Ag
Au
Pd
Bản
ch TV thải
28
10
1,0
0,3
280
20
10
Bản
ch PCB thải
12
10
1,2
0,85
280
110
-
Bản
ch chủ PC thải
4,5
14,3
2,2
1,1
639
566
110
Au
Pd
Bảng 1.6. Giá trị kim loại quý trong PCBs [9]
Giá trị kinh tế (%)
Chất thải điện tử
Giá cả (1000 USD/tấn)
Fe
Cu
Pb
Ni
Ag
0,3
7,736
3,58
3,115
430
24490 11660
Bản
ch TV thải
4
39
2
5
6
110
-
Bản
ch PCB thải
1
19
1
6
2
81
8
Bản
ch chủ PC thải
0
6
0
2
2
81
91
Bảng 1.5 và 1.6 cho thấy
iến không cao tuy nhiên các ki
ặc ù phần tr
o i này i chiế
iệt à ồng có trong PCB thải và PC thải chiế
khi phần tr
giá trị của
phần tr
ột s ki
kh i
10% và 14 3% kh i
o i phổ
ợng
n, ặc
ợng trong
về giá trị kinh tế là 19% và 6%. Chính v v y, PCB và PC thải th
ợc ựa chọn trong tái chế nh
thu hồi ki
o i trong ó ki
o i ồng chiế
ng
u
thế.
Mặt khác nếu so sánh hà
trong quặng khoáng tự nhiên
ki
o i nh Cu P trong ản
ợng ki
o i có trong ản
ợc chỉ ra trong ảng 1.7 cho thấy, hà
ợng
ch iện tử cao h n t 5 - 7 ần so v i hà
của ch ng có trong quặng và khống tự nhiên [6].
Học viên: Nguyễn Thành Trung
ch iện tử so v i
13
ột s
ợng
“Nghiên cứu tiền xử lý bản mạch in điện tử thải bằng phương pháp cơ học kết hợp
tuyển trọng lực trong mơi trường khơng khí”.
Bảng 1.7. So sánh hàm lƣợng kim loại trong PCBs và trong quặng [9][6]
Kim loại
Quặng
Bản mạch điện tử
Cu
0,5 – 3,0
12,0 – 29,0
Zn
1,7 – 6,4
0,1 – 2,7
Sn
0,2 – 0,85
1,1 – 4,8
Pb
0.3 – 7.5
1,3 – 3,9
Fe
30 – 60
0,1 – 11,4
Ni
0,7 – 2,0
0,3 – 1,6
Au
0,0005
0,0029 – 0,112
Ag
0,0005
0,01 – 0,52
T những
inh ch ng trên cho thấy, nếu ả
phục vụ cho ho t ộng tái chế E-Waste, sẽ t o ra
tr
ột hệ quả khép kín về cả
ng và ợi ích kinh tế. Lợi ích ầu tiên à thu hồi
nguyên iệu của
giả
ng vào và à
giả
ôi tr
ợc
ợc
ôi
ng thải ể ổ sung vào
t việc sử ụng ngun iệu thơ
chi phí sản xuất. Lợi ích th hai à giả
ảo vệ
ảo về công nghệ và thiết ị
c ộ ô nhiễ
n ến
của chất thải
ng sinh thái [1].
1.3. Công nghệ tái chế chất thải điện tử
Tr
c
y ở các qu c gia phát triển chất thải iện tử th
những o i chất thải thông th
và
t. Tuy nhiên khi
ến
ôi tr
ng c ng nh
ng khác
ng hai ph
t ầu nh n th c
ợc
ng
ợc xử ý nh
ng pháp chủ yếu à chôn ấp
i nguy h i của chất thải iện tử
ợi ích về kinh tế khi thu hồi nguồn tài nguyên không tái
t o trong chất thải iện tử nhiều qu c gia trên thế gi i ặc iệt à ở những n
c
phát triển tái chế o i chất thải này
t
ợc
t ầu thực hiện nh
ột yêu cầu
uộc. Trong quy tr nh tái chế E-Waste, công o n tiền xử ý rất quan trọng ể tháo
i ph n o i và nghiền nh v t iệu o i
ộ ki
iệt à
o i
nt i à
các
c sau
t ng nồng
t ng tính kinh tế và thu n ợi trong quá tr nh tái chế. Đặc
i v i quá tr nh thủy uyện kích c của v t iệu ảnh h ởng rất
tr nh h a tan của các ki
gồ
các cấu tử nguy h i và à
n ến quá
o i. Một quy tr nh công nghệ tái chế chất thải iện tử ao
y (Hình 1.7).
Học viên: Nguyễn Thành Trung
14