直至今日，要想從廢舊電子設(shè)備中回收有價(jià)值的材料，既行之有效且又經(jīng)濟(jì)的方法非常有限。經(jīng)過四年多的研究，基于城市采礦和逆向制造的原則，國際歐盟ADIR（新一代城市采礦-電子設(shè)備中有價(jià)值材料的自動(dòng)拆卸、分離和回收）項(xiàng)目提出了可行的回收概念?電子設(shè)備將被視為可回收材料的“倉庫”。一旦這些設(shè)備退出流通領(lǐng)域，原材料就能被回收，通過一個(gè)已在工業(yè)環(huán)境中經(jīng)過驗(yàn)證的自動(dòng)化程序，采用各種激光技術(shù)來識(shí)別印刷電路板上的電子元件，然后對(duì)它們進(jìn)行拆焊和分類。

ADIR項(xiàng)目是由歐盟“地平線2020計(jì)劃”資助的項(xiàng)目，由弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（FraunhoferILT）負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)，匯集了來自研究和工業(yè)領(lǐng)域的9位項(xiàng)目合作伙伴。

該項(xiàng)目呈現(xiàn)了全新的回收概念。電子回收公司（ElectrocyclingGmbH）的演示機(jī)對(duì)1000多部手機(jī)和800塊印刷電路板進(jìn)行了成功測(cè)試。測(cè)試結(jié)果，ADIR項(xiàng)目的演示裝置可以在工業(yè)環(huán)境下工作，在某些情況下回收率高達(dá)98%。從戰(zhàn)略層面上看，該項(xiàng)目的目標(biāo)是降低歐盟對(duì)自然資源的依賴，減少進(jìn)口昂貴原材料的需求，并展示可實(shí)現(xiàn)逆向制造的新技術(shù)。后者是一項(xiàng)被認(rèn)為可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，符合歐洲新綠色協(xié)議的計(jì)劃目標(biāo)。

電子工業(yè)中的貴重材料

電子回收公司（ElectrocyclingGmbH）是一家具備廢舊電器和電子設(shè)備回收認(rèn)證的公司，總部位于德國下薩克森州的戈斯拉爾市。每月處理4000噸電器和電子設(shè)備，因此在工業(yè)領(lǐng)域具備相當(dāng)齊全的專業(yè)知識(shí)。這家公司利用ADIR演示裝置回收兩大類加工元件材料，手機(jī)印刷電路板及其電池，以及用于計(jì)算機(jī)和服務(wù)器的印刷電路板（PCB）。

全新的回收概念特別關(guān)注鉭、釹、鎢和鎵這些金屬元素，它們幾乎存在于所有現(xiàn)代電子產(chǎn)品中。（圖源：弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所）

ADIR演示機(jī)從這些元件中回收利用貴重金屬，包括電容器中的鉭，揚(yáng)聲器中的釹，振動(dòng)報(bào)警平衡器中的鎢，以及印刷電路板元件中不平衡質(zhì)量的金、銀和鉑族金屬。

ADIR是如何進(jìn)行工作的？

這套拆卸系統(tǒng)是基于激光技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、視覺系統(tǒng)和信息技術(shù)的智能組合。首先，手機(jī)進(jìn)入流水線，機(jī)器手將它們拾起并切開外殼。然后，這些電子設(shè)備連同電池、振動(dòng)報(bào)警元件以及揚(yáng)聲器（如果有）一起被拆卸。隨后的步驟和那些由人工裝配的大尺寸電路板的方式相似，通過高分辨率成像過程進(jìn)行分析和識(shí)別這些組件，并將它們的形狀大小與數(shù)據(jù)庫中記錄的信息進(jìn)行對(duì)比。

ADIR演示裝置自動(dòng)識(shí)別和分析某些電子元件，比如手機(jī)和電腦中的印刷電路板。（圖源：弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所。）

簡單概括為以下幾個(gè)步驟：

1.切開外殼；移除電池和印刷電路板；安全處理電池。

2.挑選、放置印刷電路板。

3.對(duì)印刷電路板進(jìn)行高分辨率成像（2D彩色和3D）；對(duì)目標(biāo)元件的幾何形狀進(jìn)行圖像分析并與數(shù)據(jù)庫的信息進(jìn)行對(duì)比。

4.利用脈沖激光器對(duì)元器件成分進(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)字方式被記錄在數(shù)據(jù)庫中。

5.對(duì)印刷電路板中有價(jià)值電子元件進(jìn)行拆焊：用連續(xù)的紅外激光掃描會(huì)瞬間使相應(yīng)的焊盤變熱并軟化焊料；通過吸嘴移走元件，然后將元件拆分成不同部分。

6.通過在充滿水的容器中快速連續(xù)放電產(chǎn)生的沖擊波，來拆卸其他電子元件，然后對(duì)這些元件進(jìn)行排序。

7.H.C.StarckTantalumandNiobiumGmbH公司,AurubisAG公司和?ukasiewicz研究網(wǎng)絡(luò)-有色金屬研究所提供各種多級(jí)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(jià)值的二次原材料庫存。

各種激光器用于組件的拆焊和激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）。還有一類激光器可用于3D成像。

工業(yè)用途測(cè)試

演示機(jī)呈現(xiàn)的效果再棒，如果滿足不了工業(yè)要求，也毫無意義。2019年，ADIR項(xiàng)目在電子回收公司（ElectrocyclingGmbH）進(jìn)行了測(cè)試，得以驗(yàn)證適用于工業(yè)應(yīng)用。比如，這些現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試證明了可以將多種工藝結(jié)合起來，從印刷電路板中移除大量的小電容器，就能回收到有價(jià)值的金屬鉭，鉭的回收率在96%~98%之間。

成功的回收利用案例：在由弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所協(xié)調(diào)的ADIR項(xiàng)目中，拆卸了大約1000部手機(jī)和800多塊印刷電路板，產(chǎn)生了幾公斤重的元件，之后就能從中回收有價(jià)值部分的材料。（圖源：弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所。）

現(xiàn)在，這個(gè)極具競(jìng)爭(zhēng)力的項(xiàng)目已經(jīng)完成了前期工作。ADIR項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過演示機(jī)，已經(jīng)證明了新方法的工業(yè)可行性。根據(jù)這些項(xiàng)目成果，現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)部分工藝鏈了，包括檢查印刷電路板以及對(duì)有價(jià)值的目標(biāo)元件進(jìn)行拆焊和移除。同時(shí)，在自動(dòng)化等領(lǐng)域仍有改進(jìn)空間，有助于加快這一進(jìn)程。

該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員通過切開和拆卸手機(jī)這個(gè)自動(dòng)化過程所獲得的初步經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，已被收集并整理在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中了。未來，員工們可以利用這些數(shù)據(jù)來設(shè)立回收單元，處理新的型號(hào)的手機(jī)。

這項(xiàng)工藝已經(jīng)在工業(yè)界引起廣泛關(guān)注，并吸引到了多位執(zhí)行合伙人加盟。目前此項(xiàng)目還在繼續(xù)尋找其他合伙人。這一全新的概念不僅保證更有效地使用原材料，還將減少歐洲對(duì)世界各地進(jìn)口原材料的依賴，并為引進(jìn)建立材料閉環(huán)所需的逆向制造技術(shù)創(chuàng)造新機(jī)會(huì)。

截止目前，ADIR項(xiàng)目的合作伙伴有：

●位于德國亞琛的弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（負(fù)責(zé)項(xiàng)目協(xié)調(diào)）

●位于德國漢堡的AurubisAG

●位于德國戈斯拉爾的ElectrocyclingGmbH

●位于德國馬格德堡的弗勞恩霍夫工廠運(yùn)營與自動(dòng)化研究所

●位于德國戈斯拉爾的HCStarck鉭鈮有限公司

●位于波蘭格利維采的有色金屬研究所

●位于德國亞琛的激光分析系統(tǒng)及自動(dòng)化公司

●位于意大利帕雷利亞的OSAIASSpA

●位于意大利都靈的TreTauEngineeringsrl