DE19823104C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufarbeitung von Abfall-Leiterplatten mit geschmolzenem Zinn oder einer Zinnlegierung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Aufarbeitung von Abfall-Leiterplatten mit geschmolzenem Zinn oder einer Zinnlegierung

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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln verbrauchter gedruckter Schaltungsplatinen mit geschmolzenem Zinn umfassen den Vorgang des Werfens der gedruckten Schaltungsplatinen in ein Schmelzzinnbad in einem Behandlungsofen (1), das Brechen, Rühren und Karbonisieren der Platinen, um Kupferfolie mittels Wärme aushärtendes Kunstharz und Glasfasern zu trennen. Anschließend werden diese drei Arten von Materialien jeweils voneinander getrennt, indem deren unterschiedliches spezifisches Gewicht genutzt wird, und in getrennten Tanks (8, 9) gesammelt, um Kupfer und andere Metalle aus den verbrauchten gedruckten Schaltungsplatinen wiederzugewinnen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Aufarbeitung von Abfall-Leiterplatten mit geschmolzenem Zinn oder einer Zinnlegierung, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, die so beschaffen sind, daß sie Kupfer und andere Metalle aus den Abfall-Leiterplatten wiedergewinnen.
Ausschuß an Leiterplatten kann im Herstellungsprozeß nicht vermieden werden, wobei außerdem auch funktionsfähige Leiterplatten nach einer langen Nutzungszeit nutzlos werden und weggeworfen werden oder veralten, so daß sie durch neue ersetzt werden. Die Abfall-Leiterplatten sollten mit Spezialverfahren behandelt werden, da sie ansonsten die Umwelt verschmutzen.
Die in der Industrie verwendeten Leiterplatten besitzen jedoch mehrere Metallschichten, die sehr schwierig abzuziehen sind. Somit sind verschiedene Verfahren, wie z. B. Einäschern, Zerkleinern, Beizen, Spülen, Verfestigungs- Thermalkracken und dergleichen in Gebrauch, um Abfall-Leiterplatten zu behandeln, trotzdem ist keines dieser Verfahren ideal, sie sind zu kompliziert, und führen zu hohen Kosten bei der Aufarbeitung. Weiterhin sind aus DE 42 ­ 03 475 A1 und EP 0 539 352 A1 pyrometallurische Verfahren bekannt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des obenerwähnten Standes der Technik zu beseitigen und ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Aufarbeitung von Abfall- Leiterplatten zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung, die die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale besitzen. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausfüh­ rungsformen gerichtet.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:
Fig. 1 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Aufarbeitung von Abfall- Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2 eine vereinfachte schematische Zeichnung einer Vorrichtung zur Aufarbeitung Abfall-Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Aufarbeitung von Abfall-Leiterplatten mit geschmolzenem Zinn oder einer Zinnlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, enthält die folgenden Prozesse.
  • a) Die Abfall-Leiterplatten werden in ein Bad mit geschmolzenem Zinn in einem Behandlungsofen 1 eingebracht, wodurch die Kupferfolie und das Kunstharz, das auf Abfall-Leiterplatten haftet, ausreichend mit geschmolzenem Zinn im Ofen 1 in Kontakt gebracht wird, woraufhin ein Brechen und Rühren der Abfall- Leiterplatten durchgeführt wird, um die Kupferfolie von den Abfall-Leiterplatten zu trennen, wobei gleichzeitig das mittels Wärme aushärtende Kunstharz in den Abfall-Leiterplatten thermisch zersetzt wird.
  • b) Als nächstes werden die thermisch zersetzten Abfall-Leiterplatten weitergerührt, so daß die Kupferfolie, das mittels Wärme aushärtende Kunstharz und die Glasfasern vollständig voneinander getrennt werden, da sie jeweils ein unterschiedliches spezifisches Gewicht aufweisen.
  • c) Anschließend setzt sich zuerst die Kupferfolie auf dem Boden ab, wobei die Reste des thermisch zersetzten, mittels Wärme aushärtenden Kunstharzes und die Glasfasern, die auf einer Oberfläche des geschmolzenen Zinnbades schwimmen, mit einer Schabervorrichtung 4 abgeschabt werden.
  • d) Die abgeschabten Reste des thermisch zersetzten, mittels Wärme aushärtenden Kunstharzes und die Glasfasern werden in einem Sammeltank 9 gesammelt.
  • e) Das im thermischen Zersetzungsprozeß des mittels Wärme aushärtenden Kunstharzes der Abfall-Leiterplatten erzeugte flüchtige organische Gas wird mittels einer Brennvorrichtung 2 verbrannt und vernichtet.
  • f) Das von der Brennvorrichtung 2 nicht vollständig vernichtete flüchtige organische Gas wird in eine Brennkammer 7 geleitet, die außerhalb des Ofens 1 angeordnet ist, und chemisch in unschädli­ ches Gas umgewandelt.
  • g) Die von dem mittels Wärme aushärtenden Kunstharz und von der Glasfaser getrennte Kupferfolie wird in regelmäßigen Intervallen und in einer festen Menge entnommen.
  • h) Die entnommene Kupferfolie wird in einem Metallsammeltank 8 gesammelt.
Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung zur Aufarbeitung der Abfall-Leiterplatten mit geschmolzenem Zinn oder einer Zinnlegierung umfaßt einen Schmelzzinnbehandlungsofen 1, eine Verbrennungsvorrichtung 2, eine Zuführungsvorrichtung 3, mehrere Einheiten von Brech- und Rührvor­ richtungen 5, eine Schwimmgutabschabevorrichtung 4, eine Trennvorrichtung 6, eine Brennkammer 7, einen Metallsammeltank 8 und einen Schwimmgut­ sammeltank 9.
Die Verbrennungsvorrichtung 2 ist innerhalb des Schmelzzinnbehandlungs­ ofens 1 installiert, um das im Ofen 1 angeordnete Zinn zu erwärmen und zu schmelzen und um das flüchtige organische Gas zu verbrennen, das bei der thermischen Zersetzung des mittels Wärme aushärtenden Kunstharzes erzeugt wird.
Die Zuführungsvorrichtung 3 ist an einem Ende des Ofens 1 befestigt und umfaßt eine Saugpumpe sowie Führungsplatten zum Zuführen der verbrauch­ ten gedruckten Schaltungsplatinen in den Ofen 1.
Die mehreren Einheiten von Brech- und Rührvorrichtungen 5 sind im Ofen 1 angeordnet, um die Abfall-Leiterplatten im Ofen zu brechen und zu rühren, wodurch die Kontaktoberfläche der Abfall-Leiterplatten mit dem geschmolzenen Zinn erhöht wird.
Die Schwimmgutabschabevorrichtung 4 ist ebenfalls in einem oberen Ab­ schnitt des Ofens 1 angeordnet und mit einem Schwimmgutsammeltank 9 verbunden, der außerhalb des Ofens 1 angeordnet ist, um schwimmende, thermisch zersetzte, mittels Wärme aushärtende Kunstharzreste und Glasfasern abzuschaben und diese anschließend in den Sammeltank 9 zu befördern.
Die Trennvorrichtung 6 ist auf dem Boden des Ofens 1 angeordnet, aus einem Filternetz oder einer Pumpe hergestellt und mit dem Metallsammeltank 8 verbunden, um die auf dem Boden des Ofens 1 abgesetzte Kupferfolie zu trennen und diese in den Metallsammeltank 8 zu befördern.
Die Verbrennungskammer 7 ist außerhalb des Ofens 1 angeordnet und mit diesem verbunden, um das flüchtige organische Gas, das unvollständig verbrannt und noch nicht von der Brennvorrichtung 2 vernichtet worden ist, nach dem thermischen Zersetzungsprozeß des mittels Wärme aushärtenden Kunstharzes in die Brennkammer 7 zu leiten, so daß das unvollständig verbrannte flüchtige organische Gas darin erneut verbrannt werden kann, um in ein unschädliches Gas umgewandelt zu werden, das durch anschließende Luftverschmutzungskontrollvorrichtungen ausgestoßen wird, bevor es in die Atmosphäre abgegeben wird.
Das Verfahren und die Vorrichtung zur Aufarbeitung von Abfall-Leiterplatten besitzt folgende Vorteile.
  • 1. Es ist keine Verbrennungsreaktion, so daß weder Luft noch Sauerstoff zugeführt werden muß und Energie zum Erwärmen der Luft eingespart wird. Es muß somit nicht berücksichtigt werden, ob die Verbrennung vollständig ist oder nicht, so daß die Betriebsbedingungen, wie z. B. die Temperatur und die Verweilzeit, stark variieren können.
  • 2. Sie erfordern weder Luft noch Sauerstoff, wobei das Abgas nur flüchti­ ges organisches Gas ist, das erzeugt wird, wenn das mittels Wärme aus­ härtende Kunstharz thermisch zersetzt wird, wodurch Kosten und Raum für die Vorrichtung zum Behandeln des Abgases eingespart werden, was ein großer Vorteil dieser Vorrichtung ist.
  • 3. Der Brech- und Rührprozeß kann geschmolzenes Zinn mit der Abfall- Leiterplatten ausreichend in Kontakt bringen, wodurch das Maß des gegenseitigen Kontakts verbessert wird.
  • 4. Wenn das mittels Wärme aushärtende Kunstharz thermisch zersetzt wird, können die mehreren Schichten der Abfall-Leiterplatten abgeschält werden und voneinander getrennt werden, so daß die innerhalb der Schichten enthaltene Kupferfolie vom Kunstharz und von der Glasfaser getrennt werden kann.
  • 5. Das flüchtige organische Gas kann kaum aus dem Ofen 1 entweichen und kann in die Verbrennungskammer 7 geleitet werden, um vollständig ver­ brannt und vollständig vernichtet zu werden.
  • 6. Die in den Abfall-Leiterplatten enthaltene Kupferfolie wird nicht oxidiert und kann mit minimalen Kosten mittels einer Nichtverbrennungsreaktion wiedergewonnen werden, was die nachfolgenden Behandlungsprozesse vereinfacht.
Obwohl oben eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, ist klar, daß daran verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden können, wobei die beigefügten Ansprüche alle solche Abwandlungen, die in den Geist und den Umfang der Erfindung fallen, abdecken sollen.

Claims (7)

1. Verfahren zum pyrometallurgischen Aufbereiten von Abfall- Leiterplatten, gekennzeichnet durch die Prozesse:
  • a) Einbringen der Abfall-Leiterplatten in einen Behandlungsofen (1) mit geschmolzenem Zinn oder einer geschmolzenen Zinnlegierung, Brechen und Rühren der Abfall-Leiterplatten in diesem Ofen (1), um ein Abschälen der Kupferfolie der Abfall-Leiterplatten und eine thermische Zersetzung des mittels Wärme aushärtenden Kunstharzes in den Abfall- Leiterplatten gleichzeitig zu erzwingen;
  • b) Rührprozeß, der nach der thermischen Zersetzung des Kunstharzes fortgesetzt wird, um die Kupferfolie, das mittels Wärme aushärtende Kunstharz und die Glasfasern voneinander zu trennen;
  • c) die thermisch zersetzten Kunstharzreste und die Glasfaser, die auf einer Oberfläche des Schmelzzinnbades schwimmen, werden mittels einer Schwimmgutabschabevorrichtung (4) abgeschabt;
  • d) die abgeschabten thermisch zersetzten Kunstharzreste und die Glasfasern werden jeweils in einem separaten Sammeltank (9) gesammelt;
  • e) das während der thermischen Zersetzung des mittels Wärme aushärtenden Kunstharzes erzeugte flüchtige organische Gas wird mittels einer Verbrennungsvorrichtung (2) vernichtet;
  • f) unvollständig vernichtetes flüchtiges organisches Gas wird in eine Verbrennungskammer (7) geleitet, in der das flüchtige Gas verbrannt und in ein unschädliches Gas umgewandelt wird;
  • g) die abgetrennte Kupferfolie wird in regelmäßigen Intervallen und in einer festen Menge entnommen; und
  • h) die entnommene Kupferfolie wird in einem Metallsammeltank (8) gesammelt.
2. Vorrichtung zur Aufbereitung von Abfall-Leiterplatten mit geschmolzenem Zinn oder einer Zinnlegierung, gekennzeichnet durch
einen Schmelzzinnbehandlungsofen (1), der mit einer darin ange­ ordneten Verbrennungsvorrichtung (2) versehen ist, um das Zinn im ge­ schmolzenen Zustand zu halten, wobei dessen Vorderseite mit einer Zufüh­ rungsvorrichtung (3) verbunden ist, um die Abfall-Leiterplatten dem Ofen (1) zuzuführen;
eine Brech- und Rührvorrichtung (5), die im Schmelzzinnbehand­ lungsofen (1) angeordnet ist, um die Abfall-Leiterplatten zu brechen und zu rühren;
eine Schwimmgutabschabevorrichtung (4), die oberhalb der Brech- und Rührvorrichtung (5) im Ofen (1) angeordnet ist, um die Reste des thermisch zersetzten mittels Wärme aushärtenden Kunstharzes und die Glasfasern, die von den Abfall-Leiterplatten getrennt worden sind und auf einer Oberfläche des Schmelzzinnbades schwimmen, abzuschaben; und
eine Trennvorrichtung (6), die am Boden des Schmelzzinnbehand­ lungsofens (1) angeordnet ist, um die auf dem Boden abgesetzte Kupferfolie zu entnehmen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorrichtung (6) ein Filternetz ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorrichtung (6) eine Pumpe ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmgutsammeltank (9) außerhalb des Ofens (1) vorgesehen ist und mit der Schwimmgutabschabevorrichtung (4) verbunden ist, um die Reste des thermisch zersetzten mittels Wärme aushärtenden Kunstharzes und die Glasfasern zu sammeln, die von der Schwimmgutabschabevorrichtung (4) abgeschabt worden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallsammeltank (8) außerhalb des Ofens (1) vorgesehen ist und mit der Trennvorrichtung (6) verbunden ist, um die von der Trennvorrichtung (6) entnommene Kupferfolie zu sammeln.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbrennungskammer (7) außerhalb des Ofens (1) vorgesehen ist und mit dem Ofen (1) verbunden ist, um das flüchtige organische Gas aufzunehmen, das nach der Karbonisierung des mittels Wärme aushärtenden Kunstharzes nicht vollständig verbrannt worden ist, und um das unvollständig verbrannte flüchtige organische Gas darin erneut zu verbrennen, um es chemisch in ein unschädliches Gas umzusetzen und durch die anschließenden Luftverschmutzungskontrollvorrichtungen auszustoßen, bevor es in die Atmosphäre abgegeben wird.
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