Phân tích thị trường tái chế bảng mạch in

Chỉ thị về Thiết bị Điện và Điện tử Thải bỏ (WEEE) của Liên minh Châu Âu là một trong những quy định quan trọng nhất tác động đến hoạt động tái chế bảng mạch in toàn cầu. Theo bản sửa đổi mới nhất năm 2025, tỷ lệ tái chế tối thiểu đối với bảng mạch phải đạt 85%, với ít nhất 50% vật liệu được tái sử dụng hoặc tái chế. Điều này đòi hỏi các nhà sản xuất bảng mạch in và thiết bị điện tử phải tối ưu hóa việc lựa chọn vật liệu, nâng cao khả năng tháo rời bảng mạch in và tạo điều kiện thuận lợi cho việc tái chế kim loại quý hiệu quả .

Chỉ thị WEEE cũng tăng cường các hạn chế đối với các chất độc hại. Mặc dù Chỉ thị Hạn chế Chất độc hại (RoHS) đã hạn chế các nguyên tố độc hại như chì (Pb), cadmium (Cd) và thủy ngân (Hg), bản sửa đổi năm 2025 tiếp tục thu hẹp phạm vi cho phép của các chất độc hại và yêu cầu các nhà sản xuất phải quản lý truy xuất nguồn gốc chặt chẽ hơn. Ngoài ra, WEEE yêu cầu các nhà sản xuất phải nộp báo cáo Đánh giá Vòng đời (LCA) toàn diện chứng minh rằng vật liệu PCB của họ không gây ra mối nguy hiểm lâu dài cho môi trường.

Hệ thống Trách nhiệm mở rộng của nhà sản xuất (EPR) sẽ được tăng cường hơn nữa vào năm 2025. Các nhà sản xuất phải trả trước phí xử lý rác thải điện tử khi tung ra sản phẩm để hỗ trợ các hệ thống tái chế quốc gia; thiết lập hệ thống hậu cần ngược đảm bảo người tiêu dùng có thể thuận tiện trả lại các thiết bị điện tử đã hết vòng đời; và phải đối mặt với mức thuế môi trường cao hơn và các hạn chế tiếp cận thị trường nếu không đạt được mục tiêu tái chế.

Mặc dù Bắc Mỹ thiếu các quy định liên bang thống nhất, nhưng mỗi tiểu bang đều có luật quản lý rác thải điện tử riêng. Đạo luật Tái chế Rác thải Điện tử của California và Đạo luật Quản lý và Tái chế Thiết bị Điện tử của New York đều áp đặt trách nhiệm tái chế cho các nhà sản xuất và thiết lập các mục tiêu cụ thể về tỷ lệ thu hồi. Các quy định này yêu cầu các đơn vị tái chế bảng mạch in phải xin giấy phép môi trường và tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về xử lý chất thải nguy hại.

Ở cấp độ vận hành, Chỉ thị WEEE 2025 yêu cầu tất cả các bảng mạch tuân thủ phải mang biểu tượng "thùng rác có bánh xe bị gạch chéo" và bao gồm Mã theo dõi kỹ thuật số (DTC). Điều này cho phép các cơ quan quản lý theo dõi sản phẩm trong suốt vòng đời của chúng - từ sản xuất, bán hàng đến sử dụng và tái chế. Thay đổi này giúp tăng cường tính minh bạch trong dòng chảy rác thải điện tử, đồng thời thúc đẩy các doanh nghiệp áp dụng các công nghệ như blockchain vào quản lý chuỗi cung ứng, từ đó cải thiện khả năng truy xuất nguồn gốc dữ liệu tái chế.

Phương pháp cơ học-vật lý

Phương pháp cơ học-vật lý hiện là công nghệ được áp dụng rộng rãi nhất để tái chế bảng mạch in, lần đầu tiên được công nghiệp hóa bởi SiCon GmbH của Đức vào những năm 1990. Công nghệ này đạt được hiệu quả phân tách kim loại và phi kim loại thông qua quá trình nghiền và phân loại đa giai đoạn. Quy trình cụ thể bao gồm: Đầu tiên, sử dụng máy nghiền trục đôi kiểu con lăn để nghiền bảng mạch thành các hạt có kích thước 3-5 cm; sau đó nghiền tiếp thành các hạt có kích thước 0,5-1 cm bằng công nghệ nghiền búa kết hợp; cuối cùng, máy nghiền đĩa tích hợp hệ thống làm mát bằng nước sẽ xử lý vật liệu thành bột có kích thước 30-80 mesh. Giai đoạn phân loại sử dụng quy trình kết hợp ba giai đoạn gồm phân loại bằng khí, tách tỷ trọng và tách tĩnh điện cao áp để dần dần tách kim loại khỏi bột sợi nhựa. Dựa trên dữ liệu sản xuất thực tế, công nghệ này đạt tỷ lệ thu hồi đồng ≥99% với hàm lượng đồng trong bột phi kim loại <1%. Ưu điểm của phương pháp cơ học-vật lý nằm ở quy trình tương đối đơn giản, khả năng mở rộng, ít ô nhiễm thứ cấp, tiêu thụ năng lượng thấp, hiệu quả chi phí và hiệu suất phân tách cao, đáp ứng các yêu cầu về thu hồi tài nguyên và môi trường. Tuy nhiên, những hạn chế bao gồm việc tách kim loại không hoàn toàn do tính chất vật lý chồng chéo và đầu tư thiết bị ban đầu đáng kể.

Công nghệ luyện kim nhiệt

Công nghệ luyện kim nhiệt chiết xuất kim loại từ PCB bằng nhiệt độ cao, đặc biệt phù hợp để thu hồi các kim loại cơ bản như đồng và thiếc. Phương pháp này bao gồm nung vật liệu đến 1400-1600°C trong lò phản xạ, tại đó quá trình khử cacbon chuyển đổi oxit kim loại thành dạng kim loại. Các phản ứng hóa học chính bao gồm:

2MO + C → 2M + CO₂

SnO₂ + 2C → Sn + 2CO 

Quá trình xử lý tiếp theo bao gồm việc bổ sung lưu huỳnh để loại bỏ tạp chất đồng, tạo thành đồng monosulfide (CuS) dưới dạng xỉ để loại bỏ, sau đó điều chỉnh tỷ lệ thiếc-chì để đáp ứng các thông số kỹ thuật. Mặc dù các kỹ thuật luyện kim nhiệt luyện mang lại hiệu quả cao trong việc tái chế bảng mạch in, nhưng chúng có thể thải ra khí độc hại và tạo ra các sản phẩm phụ nguy hiểm, đòi hỏi phải có hệ thống kiểm soát khí thải nghiêm ngặt. Công nghệ này chủ yếu phù hợp cho các hoạt động tái chế quy mô lớn, đòi hỏi đầu tư thiết bị và chi phí vận hành cao hơn, nhưng vẫn thể hiện khả năng thích ứng mạnh mẽ với nguyên liệu thô và khả năng xử lý nhiều loại bảng mạch in khác nhau.

Công nghệ luyện kim nhiệt

Công nghệ luyện kim nhiệt phân hòa tan và thu hồi kim loại một cách chọn lọc từ các bảng mạch in bằng các dung dịch hóa học, được Cục Khai khoáng Hoa Kỳ phát triển và tinh chế vào những năm 1970. Quy trình này chủ yếu bao gồm ngâm chiết hóa học (sử dụng dung dịch natri xyanua để thu hồi lớp mạ vàng hoặc dung dịch axit để hòa tan kim loại), kết tủa, điện phân và trao đổi ion. Luyện kim thủy phân mang lại tỷ lệ thu hồi kim loại cao và tính chọn lọc tuyệt vời trong tái chế PCB, có khả năng xử lý nguyên liệu kim loại cấp thấp. Tuy nhiên, những thách thức bao gồm việc sử dụng các hóa chất có khả năng gây độc hại và các quy trình xử lý chất thải nghiêm ngặt để ngăn ngừa ô nhiễm thứ cấp. Các kỹ thuật luyện kim thủy phân hiện đại đã tiến bộ để sử dụng các dung dịch khắc axit để thu hồi đồng từ bảng mạch in thải, điều chỉnh độ pH để kết tủa các ion đồng dưới dạng đồng hydroxit để xử lý tiếp theo. Mặc dù các phương pháp hóa học mang lại hiệu quả cao và khả năng ứng dụng rộng rãi (xử lý nhiều kim loại), nhưng chúng lại tạo ra ô nhiễm đáng kể (độc tính của xyanua, yêu cầu xử lý bằng axit) và kéo theo chi phí thuốc thử cao.

Phục hồi công nghệ sinh học

Thu hồi bằng công nghệ sinh học là một kỹ thuật thân thiện với môi trường mới nổi, chiết xuất chọn lọc kim loại từ bảng mạch in bằng vi sinh vật hoặc enzyme. Phương pháp này lần đầu tiên được đề xuất và kiểm chứng thực nghiệm bởi một nhóm nghiên cứu tại Đại học Birmingham vào đầu những năm 2010. Công nghệ sinh học sử dụng các chất chuyển hóa của vi sinh vật (như axit hữu cơ và enzyme từ vi khuẩn như Ferriportichlorobacterium) để hòa tan kim loại cho quá trình phân tách tiếp theo. Phương pháp tái chế PCB này thân thiện với môi trường và tiết kiệm năng lượng, mang lại tiềm năng thu hồi kim loại chọn lọc. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi thời gian xử lý dài (vài ngày đến vài tuần) và hiệu suất thấp (chỉ phù hợp với kim loại cấp thấp). Thu hồi bằng công nghệ sinh học hiện đang chủ yếu ở giai đoạn R&D với ứng dụng hạn chế ở quy mô công nghiệp. Phương pháp này chủ yếu phù hợp cho việc tái chế quy mô nhỏ với yêu cầu ô nhiễm thấp hoặc là một phương pháp hỗ trợ cho các quy trình hóa học để giảm ô nhiễm. Mặc dù có những hạn chế, công nghệ sinh học vẫn là một trong những hướng phát triển tương lai cho việc tái chế bảng mạch in. Với những tiến bộ trong công nghệ sinh học, các ứng dụng thương mại dự kiến ​​sẽ xuất hiện trong vòng năm đến mười năm tới.

-  Tóm tắt về công nghệ thu hồi vàng PCB tiên tiến nhất

-  Kỹ thuật tái chế PCB mạch in thải tiên tiến

Xác định hàm lượng kim loại quý là bước đầu tiên trong quy trình tái chế bảng mạch in của DONGSHENG. Công ty chúng tôi sử dụng máy phân tích huỳnh quang tia X (XRF) để kiểm tra nhanh các bảng mạch in đầu vào, đánh giá hàm lượng kim loại quý gần đúng dựa trên loại bảng mạch, tuổi và thiết bị nguồn. Bảng mạch điện tử tiêu dùng (ví dụ: bo mạch chủ điện thoại di động) thường chứa tỷ lệ kim loại quý cao hơn. Bảng mạch công nghiệp (ví dụ: bảng biến tần) và bảng mạch ô tô (ví dụ: bảng ECU) có lớp đồng dày hơn do yêu cầu về độ tin cậy nghiêm ngặt. Bảng mạch nhiều lớp có hàm lượng kim loại quý và giá trị tái chế cao hơn so với bảng mạch một lớp hoặc hai lớp. Dựa trên kết quả kiểm tra, DONGSHENG phân loại PCB thành ba loại: Loại A (bảng mạch tần số cao, bảng mạch máy chủ, hàm lượng kim loại quý >3%), Loại B (bo mạch chủ máy tính, bảng mạch truyền thông, hàm lượng kim loại quý 1-3%) và Loại C (bảng mạch thiết bị gia dụng, bảng mạch điện tử tiêu dùng, hàm lượng kim loại quý <1%). Phân loại này xác định các quy trình tái chế tiếp theo và tiêu chuẩn báo giá.

Quy trình thanh toán trực tiếp và đóng container dựa trên đánh giá hàm lượng kim loại quý. DONGSHENG xác định báo giá cơ sở dựa trên giá của Sàn giao dịch Kim loại London trong ngày, có tính đến tỷ lệ thu hồi kim loại và chi phí tinh chế. Sau khi thanh toán, vật liệu được chất vào các container chuyên dụng có gắn thẻ RFID. Toàn bộ quá trình vận chuyển được theo dõi theo thời gian thực thông qua nền tảng blockchain, đảm bảo nguồn nguyên liệu minh bạch và tuân thủ quy định. Mô hình thanh toán trực tiếp này giúp đơn giản hóa đáng kể các giao dịch, và ngày càng được ưa chuộng bởi các nhà tái chế rác thải điện tử vừa và nhỏ ở Châu Âu và Châu Mỹ. Mô hình này cho phép họ nhanh chóng chuyển đổi PCB thu gom thành dòng tiền mà không cần đầu tư vào thiết bị xử lý tốn kém.

Giai đoạn tiền xử lý là một thành phần quan trọng trong quy trình tái chế bảng mạch in của DONGSHENG. Công ty chúng tôi sử dụng các hệ thống tự động để tháo rời, sử dụng cánh tay robot và súng khí nóng để loại bỏ các linh kiện điện tử (tụ điện, điện trở, chip) khỏi bảng mạch. Các linh kiện này được tái chế riêng biệt (một số có thể được tân trang lại để tái sử dụng hoặc chiết xuất kim loại thêm). Tiếp theo là quá trình tẩy sơn: Các mảnh bảng mạch in được ngâm trong dung dịch natri hydroxit 10% với 0,5% Phụ gia A, 0,5% Phụ gia B và 0,05% chất ức chế ăn mòn thiophenylbenzotriazole. Được đun nóng trong bồn nước, quy trình này loại bỏ hoàn toàn lớp sơn bề mặt trong vòng 30 phút, để lộ hoàn toàn kim loại để thu hồi. Hiệu quả của giai đoạn tiền xử lý ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và độ tinh khiết của quá trình thu hồi kim loại tiếp theo. DONGSHENG đã giảm thời gian tiền xử lý xuống 40% thông qua thiết bị tự động, cải thiện đáng kể hiệu quả so với các hoạt động thủ công truyền thống.

Quy trình phân tách cơ học sử dụng hệ thống tự động do Công ty TNHH Máy móc Môi trường GreenJet thiết kế. Quy trình này bao gồm ba giai đoạn nghiền: Nghiền sơ cấp sử dụng máy nghiền trục kép kiểu con lăn để nghiền các bảng mạch thành các hạt có kích thước 3-5 cm; Nghiền thứ cấp sử dụng công nghệ máy nghiền búa để tinh chế các hạt thành 0,5-1 cm; Nghiền thứ ba sử dụng máy nghiền đĩa có hệ thống làm mát bằng nước để tạo ra bột lưới 30-80. Phân loại sử dụng quy trình ba giai đoạn kết hợp phân loại bằng không khí, phân tách mật độ và phân tách tĩnh điện cao áp để tách dần kim loại khỏi sợi nhựa và bột. Toàn bộ hệ thống được điều khiển bằng PLC, cho phép chuyển đổi hoạt động tự động/thủ công. Hệ thống có màn hình giao diện người-máy để đảm bảo hoạt động ổn định và bảo trì thuận tiện. Thực tiễn của DONGSHENG chứng minh rằng quy trình phân tách cơ học này đạt được tỷ lệ thu hồi đồng ≥99%, hàm lượng đồng dạng bột phi kim loại <1% và công suất xử lý hàng giờ là 600-800 kg, nâng cao đáng kể hiệu quả tái chế bảng mạch in.

Trong giai đoạn chiết xuất và tinh chế kim loại quý, DONGSHENG áp dụng các phương pháp kỹ thuật khác nhau tùy theo cấp độ của bảng mạch in. Đối với bảng mạch có giá trị cao loại A, các phương pháp vật lý như chưng cất chân không và nấu chảy vùng được sử dụng. Các phương pháp này tận dụng sự khác biệt về nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của các kim loại khác nhau, tách chúng ra bằng cách gia nhiệt (ví dụ, đồng có nhiệt độ sôi cao hơn vàng, vì vậy vàng sẽ bay hơi và ngưng tụ trước trong quá trình chưng cất). Mặc dù tiêu tốn nhiều năng lượng và thiết bị đắt tiền, phương pháp này thân thiện với môi trường (không sử dụng thuốc thử hóa học) và đạt được độ tinh khiết cao (lên đến 99,99%). Đối với bảng mạch loại B và C, các kỹ thuật thủy luyện được sử dụng, chẳng hạn như xyanua hóa để hòa tan vàng thành phức chất vàng-xyanua, sau đó là chiết xuất vàng bằng bột kẽm. Kim loại quý sau khi chiết xuất được tinh chế điện phân để đạt độ tinh khiết trên 99,95% trước khi được đúc thành thỏi để giao cho khách hàng. Cả ba loại chất thải (nước thải, khí thải, cặn) phát sinh trong suốt quá trình đều được xử lý nghiêm ngặt: nước thải được trung hòa bằng axit/kiềm để kết tủa kim loại nặng; khí thải được thu gom và khí axit được hấp thụ bằng dung dịch kiềm; chất thải chứa kim loại nặng còn sót lại được đông đặc và ổn định trước khi thải bỏ tại các trung tâm xử lý chất thải nguy hại.

-  Công nghệ tái chế bảng mạch in mới nhất và giá cả

-  Những đặc điểm chính của bảng mạch in tốt nhất là gì?

-  Phương pháp tái chế bảng mạch in

Thông qua quy trình toàn diện này, DONGSHENG đạt được hiệu quả tái chế bảng mạch in và tiết kiệm tài nguyên, tối đa hóa việc thu hồi vật liệu có giá trị đồng thời đảm bảo tuân thủ các quy định về môi trường. Kinh nghiệm của công ty cho thấy việc tái chế PCB thành công đòi hỏi sự cân bằng giữa hiệu quả kỹ thuật, chi phí kinh tế và các yêu cầu về môi trường. Bằng cách tối ưu hóa quy trình và áp dụng công nghệ tiên tiến, chúng tôi có thể đạt được kết quả đôi bên cùng có lợi cho cả lợi ích kinh tế và môi trường.

Bảng: Số liệu đầu ra cho từng giai đoạn của quy trình tái chế bảng mạch in của DONGSHENG