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废旧线路板回收现状及非金属材料利用


  随着电子产品的广泛应用及其相应产业的高速发展,废旧电子产品包括废旧电脑、通信设备、家用电器、其它被淘汰的各种电子仪器仪表以及工业生产过程中产生的废料、废品,已成为新的环境隐患。目前我国电子产品的消费与生产量均处于世界前列,电子废弃物污染环境的问题也日趋突出。
  作为电子工业基础的印刷线路板(PCB)可称为“电子系统产品之母”,是各类电子产品中不可缺少的关键电子互联件,广泛应用于大型计算机、办公和个人电脑、家用电器、娱乐电器及其辅助性产品等各种电子设备中。目前国内PCB的年销售额已占到世界电子产品总销售额的19%,年产值现已达到500亿元,仅次于日本和美国,位居世界第三位。
  PCB随电子产品的淘汰而淘汰,其废弃量也随电子废弃物总量的增加而高速增长(以电脑为例,PCB占电脑总重量的8%左右),而且电子产品在加工过程中产生的大量废料、废边角料中也含有大量废PCB,因此废弃PCB所形成的电子污染已成为严峻的环境问题。
  1、废PCB的组成
  废PCB的来源主要为PCB制造过程中产生的次品、边角料和废弃电子产品拆除组装元件的PCB基板。
  PCB基板一般由高分子聚合物(树脂)、玻璃纤维或牛皮纸及高纯度铜皮(也含有少量其它金属)三种材料构成,这三种材料也是废PCB的主要成分。
  废PCB料中除含有C、H、O等元素外,Br元素的含量约达9%。热值显示在适宜的燃烧条件下,废PCB能够维持燃烧,但其燃烧会放出含溴的有害气体。同时,由于废PCB料含有氯及有机物,燃烧不当易产生二恶英,造成极为严重的大气污染。PCB基板有多种类型,不同类型所含材料成分也不相同,表2所列为废PCB中金属和非金属材料的组成。
  广泛用于PCB基板中的金属含量为6%~24%,非金属材料(树脂和玻璃纤维等)含量为76%~94%,非金属材料的含量远远高于金属材料的含量。
  2、废PCB的处理技术
  (1)填埋法
  废PCB如果直接填埋,则有价金属无法回收,且有害金属可能会溶出对环境造成污染。若采用填埋法,则建议采用填埋方式(专门设计填埋场且填埋前对废PCB进行固化处理),但填埋费用会大幅增加。
  (2)焚烧法
  焚烧法的处理流程一般是先将废板、边料粉碎至1~5cm,然后送入焚烧炉进行焚烧,含有金属成分和非金属焚烧灰分的固体渣,对该渣进行二次处理可较易回收到其中的金属资源。但废PCB中含较大量溴和少量的氯,焚烧会造成空气污染,特别是二恶英污染。
  (3)热裂解法
  热裂解法是将废板、边料粉碎后,置于密闭容器内,在一定的温度和压力下,一部分非金属材料转换为油气,金属剥落得以回收。因回收油中仍含有溴及少量金属,因此,回收油若作为燃料使用仍会造成空气污染。
  (4)机械破碎-物理分离法
  机械破碎-物理分离法分为干法和湿法两种。
  干法:首先将废板边料粉碎成100~300μm的粒子,再以旋风分离将金属及非金属分开。金属可直接进行利用,非金属目前多采用填埋或堆集暂存的方式处置。但该方法产生的非金属材料体积要比原废物体积大数倍,如不能将其作为资源进行利用,其填埋和堆集都需占用较大土地面积,流失则会造成环境污染。
  湿法:采用湿法破碎将废板边料粉碎至小于3mm,再以水洗摇床的方式将金属和非金属分离。该方法在粉碎过程中不会产生粉尘污染,较干法的投资少,但获得的非金属成分含有水分,填埋或再利用都需要进行后续处理。
  (5)湿法化学回收金属
  该方法以回收废板边料中的贵金属为主,将含贵金属的废板、边料以强酸处理,取得含贵金属和非贵金属的溶解物,再用化学方法将其还原成金、银、钯等金属产品,含有高浓度铜离子的废酸则可回收硫酸铜或电解铜。但该方法处理费用较高,产生的非金属废料无法再利用,必须进行填埋。
  3、废PCB处理现状
  废PCB基板材料中金属材料和非金属材料都具有较高的经济价值,特别是金属材料的利用一直是热点,而非金属材料(如玻璃纤维强化酚醛树脂或环氧树脂)则大部分以无价值废物形式进行处置。
  (1)PCB生产加工废弃边角料处理方式
  深圳市和整个珠江三角洲是目前国内PCB生产商的集中地,该地区PCB基板的产量约占全国总产量的2/3,约3200万m2/a。每年产生的废弃PCB约32~64万m2。废边角料产生率按照1%~2%计算,仅深圳市的PCB生产加工厂家每年产生的废边角料就可达数千吨。
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