luận văn thạc sĩ nghiên cứu đánh giá tiềm năng tái chế chất thải điện tử và thu hồi kim loại có giá trị từ bản mạch điện tử thải bỏ 60 44 41

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐẶNG THỊ HƢỜNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG TÁI CHẾ CHẤT THẢI ĐIỆN TỬ VÀ THU HỒI KIM LOẠI CÓ GIÁ TRỊ TỪ BẢN MẠCH ĐIỆN TỬ THẢI BỎ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2013 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẶNG THỊ HƢỜNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG TÁI CHẾ CHẤT THẢI ĐIỆN TỬ VÀ THU HỒI KIM LOẠI CÓ GIÁ TRỊ TỪ BẢN MẠCH ĐIỆN TỬ THẢI BỎ Chun ngành: Hóa Mơi Trƣờng Mã số: 60 44 41 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS CHU XUÂN QUANG Hà Nội – 2013 z MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ BẢN MẠCH ĐIỆN TỬ THẢI BỎ 1.1.Chất thải điện tử - nguồn tài nguyên khống sản thị 1.1.1.Khái quát chất thải điện tử .2 1.1.2 Thực trạng phát sinh chất thải điện tử .6 1.1.3.Hiệu kinh tế - môi trường trình tái chế chất thải điện tử .9 1.2.Tình hình tái chế chất thải điện tử Việt Nam 10 1.3 Các phƣơng pháp ƣớc tính lƣợng chất thải điện tử phát sinh 11 1.3.1.Phương pháp bậc thời gian (time step method) 11 1.3.2.Phương pháp cung thị trường(market supply method) 12 1.3.3.Phương pháp Carnegie Mellon 13 1.3.4.Phương pháp gần 16 1.3.5.Phương pháp gần 17 1.4 Công nghệ tái chế mạch điện tử thải bỏ thu hồi kim loại 17 1.4.1.Phương pháp phân loại xử lý học 18 1.4.2.Phương pháp nhiệt luyện 19 1.4.3 Phương pháp thủy luyện 21 1.4.4 Phương pháp điện phân 22 1.4.5 Các phương pháp khác 23 1.5 Khái quát mạch điện tử .25 1.6.Tính chất hóa học Cu .26 Chƣơng PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 28 2.1 Mục tiêu phƣơng pháp nghiên cứu 28 z 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 28 2.1.2.Phương pháp nghiên cứu 28 2.1.3.Nội dung nghiên cứu 28 2.2 Phƣơng pháp thu thập phân tích liệu dự báo lƣợng chất thải điện tử 28 2.2.1 Phương pháp điều tra, khảo sát .29 2.3 Phƣơng pháp thực nghiệm 30 2.3.1.Hóa chất thiết bị 30 2.3.2.Mơ hình thiết bị thu hồi kim loại .30 2.4 Phƣơng pháp phân tích Cu sử dụng thực nghiệm .33 2.5 Qui trình tách xác định thành phần mẫu mạch điện tử .33 2.6.Chuẩn bị nguyên liệu thí nghiệm .35 2.6.1.Nguyên liệu để xác định thành phần kim loại mạch điện tử 35 2.6.2.Nguyên liệu sử dụng cho thiết bị thu hồi Cu .35 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Dự báo số lƣợng chất thải điện tử phát sinh Hà Nội Hải Phòng 37 3.1.1 Kết điều tra thông tin số thiết bị điện tử Hà Nội 37 3.1.2 Dự báo số lƣợng chất thải điện tử Hà Nội 42 3.1.3 Kết điều tra số thơng tin thiết bị điện tử Hải Phịng 46 3.1.4 Dự báo số lƣợng chất thải điện tử Hải Phòng .51 3.2 Thành phần vật chất mạch điện tử máy tính 54 3.2.1 Thành phần khối lượng linh kiện mạch điện tử máy tính 54 3.2.2 Khảo sát thành phần kim loại mạch điện tử .55 3.3 Hàm lƣợng Cu nguyên liệu đƣợc sử dụng thực nghiệm 58 3.4 Kết thu hồi Cu hệ dung dịch H2SO4 – H2O2 59 z 3.4.2 Ảnh hưởng nồng độ axit đến hiệu hòa tách Cu 59 3.4.3 Ảnh hưởng hàm lượng H2O2 đến hiệu hòa tách Cu 61 3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng kích thước hạt tới tới khả hòa tan Cu 63 3.4.5.Ảnh hưởng hàm lượng Cu nguyên liệu tới khả hòa tách Cu……………………………………………………………………………………… 65 3.4.6 Ảnh hưởng điều kiện thiết bị đến hiệu hòa tách Cu 69 3.4.7 Ảnh hưởng Cu2+ tới khả hòa tách Cu 71 KẾT LUẬN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 z luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41 DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Các chất độc hại rác thải điện, điện tử 1.2 Các thành phần có giá trị mạch điện tử 1.3 Số lƣợng thiết bị điện tử thải bỏ Việt Nam (chiếc) 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 Số liệu điều tra số lƣợng máy tính đƣợc đƣa vào sử dụng năm giai đoạn 1997-2012 (chiếc) Số liệu điều tra số lƣợng laptop đƣợc đƣa vào sử dụng năm giai đoạn 1997-2012 (chiếc) Số liệu điều tra số lƣợng tivi màu đƣợc đƣa vào sử dụng năm giai đoạn 1997-2012 (chiếc) Số liệu điều tra lƣợng tivi hình tinh thể lỏng đƣợc đƣa vào sử dụng năm giai đoạn 1997-2012(chiếc) Số liệu điều tra số lƣợng tủ lạnh đƣợc đƣa vào sử dụng năm giai đoạn 1997-2012(chiếc) Số liệu điều tra số lƣợng máy giặt đƣợc đƣa vào sử dụng năm giai đoạn 1997-2012 (chiếc) Dữ liệu mặt hàng điện tử đƣợc đƣợc đƣa vào sử dụng Hà Nội giai đoạn 1997- 2012 (chiếc) Các giả định đƣợc sử dụng để tính tốn số lƣợng thiết bị điện tử thải bỏ 37 38 38 39 39 40 40 42 3.9 Dự báo số lƣợng máy tính thải bỏ (chiếc) 43 3.10 Dự báo số lƣợng tivi màu thải bỏ (chiếc) 43 3.11 Dự báo số lƣợng tủ lạnh thải bỏ(chiếc) 43 3.12 Dự báo số lƣợng máy giặt thải bỏ (chiếc) 44 luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41 z luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 So sánh số lƣợng thiết bị điện tử bị thải bỏ năm 2013(chiếc) So sánh lƣợng chất thải điện tử phát sinh từ loại thiết bị năm 2014 Dự báo số lƣợng chất thải điện tử phát sinh từ loại thiết bị điện tử (chiếc) Số liệu điều tra số lƣợng máy tính đƣợc đƣa vào sử dụng nămgiai đoạn 1997-2012(chiếc) Số liệu điều tra số lƣợng laptop đƣợc đƣa vào sử dụng năm giai đoạn 1997-2012(chiếc) Số liệu điều tra số lƣợng tivi màu đƣợc đƣa vào sử dụng năm giai đoạn 1997-2012 (chiếc) Số liệu điều tra số lƣợng tivi hình tinh thể lỏng đƣợc đƣa vào sử dụng năm giai đoạn 1997-2012 Số liệu điều tra lƣợng tủ lạnh đƣợc mua năm giai đoạn 44 45 45 47 47 48 48 49 1997-2012 3.21 3.22 Số liệu điều tra số lƣợng máy giặt đƣợc đƣa vào sử dụng năm giai đoạn 1997-2012 Dữ liệu mặt hàng điện tử đƣợc đƣa vào sử dụng Hải Phòng giai đoạn 1997- 2012(chiếc) 49 50 3.23 Các giả định đƣợc sử dụng để tính tốn lƣợng chất thải điện tử Hải Phòng 52 3.24 Dự báo số lƣợng máy tính thải bỏ Hải Phòng(chiếc) 52 3.25 Dự báo số lƣợng tivi màu thải bỏ Hải Phòng (chiếc) 52 3.26 Dự báo số lƣợng tủ lạnh thải bỏ Hải Phòng(chiếc) 53 3.27 Dự báo số lƣợng máy giặt thải bỏ Hải Phòng(chiếc) 53 3.28 So sánh số lƣợng thiết bị điện tử thải bỏ năm 2013&2014 Hải Phòng luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41 z 53 luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41 3.29 Dự báo số lƣợng loại thiết bị điện tử thải bỏ Hải Phòng (chiếc) 54 3.30 Thành phần khối lƣợng linh kiện mạch vi tính 54 3.31 Thành phần kim loại (mg/kg linh kiện)trong linh kiện 56 3.32 So sánh thành phần % kim loại có linh kiện mạch điện tử thải bỏ 57 3.33 Ảnh hƣởng nồng độ axit đến hiệu suất hòa tách Cu 60 3.34 Ảnh hƣởng hàm lƣợng H2O2 đến hiệu suất hòa tách Cu 62 3.35 Ảnh hƣởng kích thƣớc hạt đến hiệu suất hịa tách Cu 64 3.36 Hiệu hòa tách đồng từ mẫu có kích thƣớc hạt 1-1,5mm 65 3.37 So sánh kết hòa tách Cu mẫu nguyên liệu 67 3.38 Ảnh hƣởng điều kiện thiết bị đến hiệu suất hòa tách Cu 69 3.39 Hiệu hòa tách Cu điều kiện tối ƣu 71 3.40 Kết hòa tách Cu hệ H2SO4 – H2O2 tái sử dụng 73 luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41 z luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41 DANH MỤC HÌNH VẼ Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang 1.1 Các tỷ lệ xử lý chất thải điện tử giả định 15 1.2 Thu hồi Cu phƣơng pháp nhiệt luyện 21 1.3 Sơ đồ q trình hồ tan chọn loc điện phân thu hồi Cu, Pb, Sn 24 1.4 Cấu tạo mạch điện tử máy tính 25 1.5 Cấu tạo mạch lớp 26 2.1 Sơ đồ thiết bị hòa tách Cu 28 2.2 Thiết bị hịa tách Cu quy mơ phịng thí nghiệm 32 2.3 Bản mạch máy tính đem bóc tách 34 2.4 Sơ đồ tách phân loại mạch máy tính 34 2.5 Mẫu mạch thải loại sử dụng thí nghiệm 35 2.6 3.1 Hình ảnh mẫu mạch thu đƣợc sau tiền xử lý phƣơng pháp học rây Đồ thị biểu diễn doanh số mặt hàng điện tử đƣợc đƣa vào sử dụng Hà Nội 36 41 3.2 So sánh số lƣợng thiết bị điện, điện tử thải bỏ năm 2013 44 3.3 So sánh số lƣợng thiết bị điện, điện tử thải bỏ tử năm 2014 45 3.4 So sánh lƣợng loại thiết bị điện tử thải bỏ năm 2013&2014 46 3.5 Đồ thị biểu diễn số lƣợng mặt hàng điện tử đƣợc đƣa vào sử dụng Hải Phòng giai đoạn 1997-2010 51 3.6 So sánh số lƣợng thiết bị điện, điện tử thải bỏ năm 2013&2014 54 3.7 So sánh khối lƣợng thành phần mạch máy tính 55 luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41 z luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41 3.8 So sánh hàm lƣợng số kim loại chủ yếu có linh kiện 58 3.9 Đồ thị khảo sát ảnh hƣởng nồng độ axit đến hiệu suất hòa tách Cu 61 3.10 3.11 3.12 3.13 Đồ thị khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng H2O2 đến hiệu suất hòa tách Cu Hiện tƣợng muối đồng kết tinh sử dụng H2O2 20% Đồ thị khảo sát ảnh hƣởng kích thƣớc hạt đến hiệu suất hịa tách Cu Đồ thị biểu diễn hiệu hòa tách Cu từ mẫu có kích thƣớc hạt 62 63 64 66 1-1,5mm 3.14 So sánh hiệu hòa tách Cu mẫu nguyên liệu 68 3.15 Ảnh hƣởng điều kiện thiết bị đến hiệu suất hòa tách Cu 70 3.16 Hiệu thu hồi Cu điều kiện tối ƣu (H2SO4 2,5M 72 H2O215%) 3.17 3.18 3.19 Bã rắn mẫu có kích thƣớc 0,5-1,0mm điều kiện tối ƣu Bã rắn dung dịch sau hòa tan Cu dung dịch A1 (hệ H2SO4- H2O2 tái sử dụng) Tinh thể CuSO4 thu đƣợc luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.tiem.nang.tai.che.chat.thai.dien.tu.va.thu.hoi.kim.loai.co.gia.tri.tu.ban.mach.dien.tu.thai.bo.60.44.41 z 72 74 74