直到最近，從舊的和報廢的電子設(shè)備中回收有價值的材料的經(jīng)濟(jì)途徑還很有限。經(jīng)過四年多的研究，歐盟國際項目ADIR現(xiàn)在根據(jù)城市采礦和逆向制造原理提出了可行的回收概念。在此，電子設(shè)備被視為可回收材料的儲存庫，一旦這些設(shè)備從流通中撤出，便可以從中回收原材料。在已經(jīng)在工業(yè)環(huán)境中試用過的自動化程序中，使用了多種激光工藝來識別印刷電路板（PCB）上的電子組件，然后進(jìn)行拆焊和分類。

ADIR（下一代城市采礦-從電子設(shè)備中自動拆卸，分離和回收有價值的材料）是一個由歐盟Horizon 2020計劃資助的項目。由弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所ILT協(xié)調(diào)，它匯集了來自研究和產(chǎn)業(yè)的9個項目合作伙伴。結(jié)果是全新的回收概念和演示裝置，然后由Electrocycling GmbH公司在1000多種手機(jī)和800塊印刷電路板上成功進(jìn)行了測試。該試驗表明，ADIR演示器可在工業(yè)環(huán)境下工作，在某些情況下，回收率高達(dá)98％。從戰(zhàn)略上看，該項目的目的是減少歐盟對自然資源的依賴，減少對昂貴原材料的進(jìn)口需求，并展示可實(shí)現(xiàn)逆向制造的新技術(shù)。后者被認(rèn)為是可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，并且符合歐洲新綠色協(xié)議的計劃目標(biāo)。

電子產(chǎn)品中的貴重材料

項目合作伙伴Electrocycling GmbH就是在這里進(jìn)入框架的。該公司是一家位于下薩克森州戈斯拉爾的報廢電器和電子設(shè)備的回收再利用商。它每月處理4000公噸的電器和電子設(shè)備，因此擁有必要的工業(yè)專業(yè)知識。該公司選擇了兩種主要類型的材料進(jìn)行ADIR演示裝置處理：手機(jī)以及它們所包含的PCB和電池，以及計算機(jī)和服務(wù)器中的PCB。

ADIR演示器可自動識別和分析電子組件的組件，例如手機(jī)和計算機(jī)中的印刷電路板。?Fraunhofer ILT，亞琛。

可以從這些組件中回收有價值的金屬。其中包括來自電容器的鉭，來自揚(yáng)聲器的釹，來自振動警報器中的配重的鎢，以及來自PCB組件中不平衡質(zhì)量的金，銀和鉑族金屬。

ADIR流程如何工作？

拆卸系統(tǒng)基于激光技術(shù)，機(jī)器人技術(shù)，視覺系統(tǒng)和信息技術(shù)的巧妙結(jié)合。首先，手機(jī)進(jìn)入生產(chǎn)線，由機(jī)器人將它們拿起并切開外殼。然后拆除電子設(shè)備以及電池，振動警報器和揚(yáng)聲器（如果有）。就像使用較大的手動加載的PCB一樣，然后通過高分辨率成像過程來分析和識別這些組件，該過程將它們的形狀和大小與數(shù)據(jù)庫中記錄的信息進(jìn)行比較。

發(fā)生了什么？

1. 外殼被切開；卸下電池和PCB；電池已安全處置

2. 拾取并放置PCB

3. PCB的高分辨率成像（2D彩色和3D）；目標(biāo)部件的幾何圖像分析并與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較

4. 通過脈沖激光束對元器件的成分進(jìn)行化學(xué)分析，該激光束局部蒸發(fā)出微量的材料，并產(chǎn)生所涉及元素的發(fā)射光譜（激光誘導(dǎo)擊穿光譜法– LIBS）；組件獲得的物理和化學(xué)數(shù)據(jù)以數(shù)字方式記錄在數(shù)據(jù)庫中

5. 從PCB上拆下有價值的電子元件：用連續(xù)的紅外激光掃描會瞬間使相應(yīng)的焊盤變熱并軟化焊料；組件通過吸嘴去除，然后分為不同的部分

6. 其他電子集成，部件是分離的，通過在裝滿水的容器快速放電產(chǎn)生的沖擊波來拆卸

7. H.C. Starck Tantalum and Niobium GmbH公司, Aurubis AG公司 和 ?ukasiewicz研究網(wǎng)絡(luò) – 有色金屬研究所) 提供多種多級濕法和火法冶金工藝，用于回收所謂的技術(shù)金屬，將其作為有價值的二次原材料庫存。

各種激光器用于組件的拆焊和LIBS。額外的激光器用于3D成像。

經(jīng)過工業(yè)測試

除非滿足工業(yè)要求，否則即使是最好的演示裝置也毫無意義。在2019年期間，ADIR流程在Electrocycling GmbH公司進(jìn)行了測試，并經(jīng)過驗證可用于工業(yè)領(lǐng)域。例如，這些現(xiàn)場試驗證明了如何結(jié)合使用各種工藝從PCB上移除大量的小型電容器，以便從中回收有價值的金屬鉭。在這種情況下，鉭的回收率在96％至98％之間。

成功的回收利用：在Fraunhofer ILT協(xié)調(diào)的ADIR項目中，拆卸了約1000部手機(jī)和800多個印刷電路板，產(chǎn)生了幾公斤的組件，然后可以從中回收有價值的材料。?Fraunhofer ILT，亞琛。

項目現(xiàn)已完成。有了演示裝置，ADIR團(tuán)隊已經(jīng)能夠證明該新方法的工業(yè)可行性。基于項目發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)部分加工鏈。這包括檢查PCB以及拆焊和取下有價值的目標(biāo)組件。同時，在自動化等領(lǐng)域仍有改進(jìn)的余地，這將有助于加快流程。切割和拆卸手機(jī)的自動過程的初步經(jīng)驗已經(jīng)收集并整理到數(shù)據(jù)庫中。將來，員工可以使用這些數(shù)據(jù)來培訓(xùn)回收單位以處理新的手機(jī)型號。

該加工引起了業(yè)界的興趣，已經(jīng)確定了幾個實(shí)施合作伙伴，現(xiàn)在正在尋求其他合作伙伴。這一新概念不僅有望更有效地利用原材料，還將減少歐洲對來自世界各地的原材料進(jìn)口的依賴，并創(chuàng)造新的機(jī)會來引入建立封閉材料循環(huán)所需的逆向制造技術(shù)。

作為歐盟Horizon 2020計劃的一部分，開展了ADIR項目（全稱：下一代城市采礦-從電子設(shè)備中自動拆卸，分離和回收有價值的材料）。ADIR項目合作伙伴是：

·德國亞琛弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（項目協(xié)調(diào)人）

·Aurubis AG，德國漢堡

·Electrocycling GmbH，德國戈斯拉爾

·德國馬格德堡弗勞恩霍夫工廠運(yùn)營與自動化研究所

·HC Starck鉭鈮有限公司，德國戈斯拉爾

·波蘭格利維采有色金屬研究所

·激光分析系統(tǒng)和自動化有限公司，德國亞琛

·OSAI ASSpA，意大利帕雷利亞

·意大利都靈Tre Tau Engineering srl

原文由Fraunhofer ILT材料分析小組經(jīng)理Cord Fricke-Begemann博士撰寫，由激光制造網(wǎng)編譯