臺灣博碩士論文加值系統

根據2013年聯合國環境規劃署國際資源小組(United Nations Environment Programme environment for development)的報告，全球未來對金屬的需求可能比現在多出近10倍，相關產業有必要重新思考現行的回收做法，以因應可能造成的市場需求與環境負面衝擊。新的回收方式瞄準產品特定成分，並考量產品生命週期結束後的複雜性，以便設計出分離及回收這些成分的方法。此「產品為中心」觀念在全球的主流化，將是朝高效率回收系統、資源效率、綠色經濟所跨出的重要步伐。
目前工業界中已有許多關於電子廢料(下腳料)貴金屬提煉之策略將廢料中的金(Au)、銀(Ag)、鈀(Pd)等貴金屬回收再利用，既能提供寶貴的原料又可獲得極大的經濟效益。
金屬廢料中回收貴/稀金屬是一項比較複雜的技術過程，本研究旨在針對材料廠下腳料不良品(簡稱廢銀合金線)進行熔煉方式再生的可能性，使其廢銀合金同時具有處理及成品生產的效果。在回收利用方面，本研究以降低回收成本且提高回收率，同時產出之合金金屬純度不需再進行精煉步驟兩方向為研究主軸。
本研究仿效原生冶金的方法不完全相同於原生冶金的傳統工藝，利用四個熔煉參數（包括熔煉次數、連鑄速度、熔湯溫度、保溫時間）及選定三水準作模擬實驗，找出合金熔煉參數最佳化來進行下一階段之實驗參數，同時藉由不同再生料和原材料組成，進一步探討最終產品在不同銀合金再生料參與熔煉配料比例下之品質，其研究方法是把熔煉好的再生料和原材料，按照不同比例(產品中30%、50%、70%和100%為再生料)經由不同配比之再生料熔煉成合金，研究其力學性能、化學成分等影響以找出最佳再生料之添加比例。結果顯示以再生料參與製程之產品經過多次熔煉後，N、C氣體含量隨熔煉次數的增加而略有增加，其他雜質元素和氣體含量隨著熔煉次數的增加而分布均勻。將以100%再生料和100%原材料再製之產品線相比，產品中所含有之雜質數量稍微降低，但在其他參數如化學成分、室溫拉伸性能和鑄造性能均相當，說明火法工藝是可有效應用於廢銀合金線再製之程序。
進一步分析其成本效益，廢銀合金線進行分類回收後，藉由火法處理比濕法處理廢銀合金線降低成本約14.4%，在金額方面可節省委託處理費每公斤產品約新台幣＄26,131元/公斤。在較低的處理成本需求下，火法工藝同時具有與濕法相同的處理效率，且可藉由其不同於濕法之處理過程節省生產時間以有效掌握產品進度。

According to a report released by the United Nation Environment Programme (UNEP) in 2013, the growth in demand for metals is expected to increase by almost ten times in the future, suggesting a need to rethink of recycling practices in order to address the future market and possible negative environmental impacts. New approaches that target specific components in a product are required to consider the complexity as the life of the product ends, in order to design appropriate methods to separate and recover the components of interest. The concept of such a product-centric view is a remarkable step towards development of effective and efficient recycling of resources and green economy. Currently, a number of methods have been employed to recycle precious metals such as gold, silver, or palladium in electronic wastes (scraps), providing valuable reusable raw materials for great economic benefits.
Recycling precious metals in metal-containing wastes is a complex technology. The objective of this study was to investigate the feasibility of reproducing silver-gold-palladium (Ag-Au-Pd) alloy wires from industrial scraps and flawed products (also known as silver alloy wires scraps) by pyrometallurgy and to demonstrate the treatment efficiency and product quality. From the viewpoint of recycling, two important concerns, which included reducing the recovery cost and increasing the recovery efficiency, as well as providing high purity of alloy wires to avoid further refining steps, were the major directions of interest in this study.
The pyrometallurgy method used in this study was different from the traditional metallurgy technology. Four operational parameters including melting times, casting speed, temperature of molten metal, time of keeping warmth were investigated and three levels were tested in the simulation experiments to look for the optimal operational parameters for the pyrometallurgy method. The quality of smelted Ag-Au-Pd alloy wire products at different compositions between raw and those silver alloy wires scraps was further explored. By reproducing the Ag-Au-Pd alloy wire products in different compositions (for example, 30%, 50%, 70% and 100% of the products were made of scraps), the characteristics of the products such as the mechanical properties and chemical compositions were analyzed to identify the optimal compositions to apply the pyrometallurgy method. In the results, the contents of N and C slightly increased with the number of melting, while the impurity and other gases were consistently and equally distributed. When the produces were made of 100% new or scrap materials, the presences of impurity were slightly reduced and the chemical compositions, tensile properties at room temperatures, and cast abilities were not significantly changed, indicating that the pyrometallurgy was effective and efficient in different circumstances. In the cost benefit analysis, the cost of treating flawed or wasted silver alloy wires by pyrometallurgy reduced the cost by approximately 14.4% as compared to the cost when the materials were treated by hydrometallurgy. The cost difference was estimated to be $26,131 in New Taiwan Dollar (NTD) per kg of product. Besides the cost effectiveness, treating raw or flawed Ag-Au-Pd alloy materials or scraps by pyrometallurgy exhibited a treatment performance similar to that of hydrometallurgy but with a shorter manufacture time and ease operation, providing the opportunity to re-produce the Ag-Au-Pd alloy wire products more effectively and efficiently.

論文審定書 i
誌謝 ii
摘要 iii
Abstract v
目錄 vii
圖目錄 x
表目錄 xii
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究架構與流程 3
第二章 文獻回顧 4
2.1 金屬線產業應用 4
2.2 全球貴金屬需求現況 9
2.2.1 銀礦產資源 10
2.2.2 金礦產資源 11
2.2.3 鈀礦產資源 12
2.3現有產業貴金屬回收方法 13
2.3.1 濕法冶金 15
2.3.2 火法冶金 17
2.3.3 國內外貴金屬再生處理流程 18
2.4 貴金屬概述 21
2.4.1 貴金屬的物理化學性質 21
2.4.2 貴金屬對人體健康危害 25
2-5相圖(Phase Diagrams) 26
2.5.1 Ag-Au二元系相圖 27
2.5.2 Ag-Pd二元系相圖 28
2.5.3 Au-Pd二元系相圖 29
2.5.4 Ag-Au-Pd三元系相圖 30
2.5.5 合金固溶溶解度的條件(Hume-Rothrey法則) 32
2.6貴金屬的分析測定 33
第三章 研究方法及設備 34
3.1 實驗材料 34
3.2 實驗設備 38
3.3 實驗方法 39
3.3.1 合金熔煉參數設計 41
3.3.2 合金熔煉驗證 43
3.3.3 成分分析方法 45
3.3.4 熱差分析 47
3.3.5 金相觀察 48
3.3.6 硬度量測 48
3.3.7 電阻率與導電率量測 49
3.3.8 拉伸測試 50
第四章 結果與討論 51
4.1 合金再生料比例性能的影響 51
4.1.1 再生料加入對拉伸的影響 52
4.1.2 再生料加入對合金成分的影響 53
4.2 合金熔煉田口法(直交表)結果分析 55
4.3 合金再生料成分分析 59
4.3.1 雜質含量分析與分布 62
4.3.2 氣體含量分析 62
4.4 材料特性分析 66
4.4.1 再生合金外觀及金相觀察 66
4.4.2 熱差分析法 67
4.4.3 再生合金材料硬度、電阻率及導電率之量測結果分析 69
4.5 經濟效益評估 71
4.5.1 經濟成本效益計算 71
第五章 結論與建議 74
5.1 結論 74
5.2 建議 75
參考文獻 76

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