直到最近，從舊的和報廢的電子設備中回收有價值的材料的經濟途徑還很有限。經過四年多的研究，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，電子設備被視為可回收材料的儲存庫，一旦這些設備從流通中撤出，便可以從中回收原材料。在已經在工業(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，然后進行拆焊和分類。

ADIR（下一代城市采礦-從電子設備中自動拆卸，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研究所ILT協(xié)調，它匯集了來自研究和產業(yè)的9個項目合作伙伴。結果是全新的回收概念和演示裝置，然后由Electrocycling GmbH公司在1000多種手機和800塊印刷電路板上成功進行了測試。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口需求，并展示可實現(xiàn)逆向制造的新技術。后者被認為是可持續(xù)循環(huán)經濟的關鍵技術，并且符合歐洲新綠色協(xié)議的計劃目標。

電子產品中的貴重材料

項目合作伙伴Electrocycling GmbH就是在這里進入框架的。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備的回收再利用商。它每月處理4000公噸的電器和電子設備，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行ADIR演示裝置處理：手機以及它們所包含的PCB和電池，以及計算機和服務器中的PCB。

ADIR演示器可自動識別和分析電子組件的組件，例如手機和計算機中的印刷電路板。?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，機器人技術，視覺系統(tǒng)和信息技術的巧妙結合。首先，手機進入生產線，由機器人將它們拿起并切開外殼。然后拆除電子設備以及電池，振動警報器和揚聲器（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）；目標部件的幾何圖像分析并與數(shù)據(jù)庫進行比較

4. 通過脈沖激光束對元器件的成分進行化學分析，該激光束局部蒸發(fā)出微量的材料，并產生所涉及元素的發(fā)射光譜（激光誘導擊穿光譜法– LIBS）；組件獲得的物理和化學數(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 – 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公司進行了測試，并經過驗證可用于工業(yè)領域。例如，這些現(xiàn)場試驗證明了如何結合使用各種工藝從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)調的ADIR項目中，拆卸了約1000部手機和800多個印刷電路板，產生了幾公斤的組件，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團隊已經能夠證明該新方法的工業(yè)可行性?；陧椖堪l(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在可以實現(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組件。同時，在自動化等領域仍有改進的余地，這將有助于加快流程。切割和拆卸手機的自動過程的初步經驗已經收集并整理到數(shù)據(jù)庫中。將來，員工可以使用這些數(shù)據(jù)來培訓回收單位以處理新的手機型號。

該加工引起了業(yè)界的興趣，已經確定了幾個實施合作伙伴，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口的依賴，并創(chuàng)造新的機會來引入建立封閉材料循環(huán)所需的逆向制造技術。

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研究所（項目協(xié)調人）

·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材料分析小組經理Cord Fricke-Begemann博士撰寫，由激光制造網(wǎng)編譯