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摘要:如何更加安全、环保、高效地回收印刷电路板资源对于减少对环境的污染、减少资源的浪费具有重要的实际意义。本课题结合印刷电路板产品组成以及特点研究废弃印刷电路板资源的回收处理工艺和技术。
关键词:印刷電路板;资源化;回收利用;技术
1,概述
伴随着智能化手机的普及以及电子产品更新换代的加速趋势,印刷电路板的使用规模越来越大,相应的淘汰速度也在不断加快。由此产生出一系列的环境保护以及资源回收利用问题。因此,研究印刷电路板的回收技术,已经成为市场中一些企业研究的重点课题。
2,印刷电路板的回收价值分析
印刷电路板作为重要的电子部件,是各种电子元器件的支撑体,印刷电路板中往往含有重要的金属元素。线路板中的金属品位相当于普通矿物中金属品位的几十位至上百位,金属的含量高达40%,最多的是铜,此外还有金、铝、镍、铅、硅金属等,而自然界中的富矿金属含量也不过3~5%。有统计数据表明,每吨废电路板中含金量达到1000克左右。现在,随着工艺水平提高,成本降低,每吨废电路板中仍可提炼出300克左右的金,市价约合3万元左右。而且印刷线路板废渣可以填埋处理或者用于建材原料等。单块的印刷电路板,也许其中的金属含量微不足道,但根据我国电子元器件消费统计数量,每年淘汰下的废弃印刷电路板数量高达300多万块。而且这一数字随着人们消费水平的提高以及电子产品更新换代的加速,呈现出逐年上升的趋势,预计在2020年,这一数字将达到500万块左右。
总体而言,废弃电路板的回收价值主要体现在2个方面:一是电路板中可回收利用元件以及贵金属的再利用价值;二是减少环境的污染所带来的环境问题以及减少电路板废弃物管理维护费用。印刷电路板的回收价值随着废弃电路板数量的增多,其潜在的价值也越来越得到众多人们的关注。
3,常用的回收方法
废弃的印刷电路板往往具有不同的尺寸、形状和结构组成,这就给回收工作带来一定的难度。目前广泛应用的回收技术主要分为两类:机械法和化学法。
3.1 机械法回收技术
机械法回收是废弃印刷电路板常见的金属富集体回收工艺,其操作过程如下:
(1)预处理
首先,检查废弃电路板,去除其上的电池以及其他易燃易爆物等。然后将较为贵重的或者具有二次重复利用价值的元器件拆除回收。
(2)切块破碎
将预处理后的废弃电路板投入大功率剪切机中进行挤压,使通过剪切机的电路板在高压下劈裂成大小较均匀的小块;并将初步剪切得到的小块物料在高速冲击破碎机内,经一定转速的锤头将小块物料进一步破碎,使金属与非金属的充分解离;
(3)筛选
将高效冲击破碎得到的物料送入磁选机,分离出铁磁性物质,其余物料送入由粗粒级、稍粗粒级、细粒级和微细粒级筛板重叠组成的多层筛进行分级,筛子的层数和筛孔的大小可根据实际情况做相应的调整;除此之外,还可以利用材料的密度、粒度、导电性、导磁性及表面特性等物理性质的差异实现分离。目前应用较广的有浮选分离技术、旋风分离技术、浮沉法分离及涡流分选技术等。
(3)分级
将经过多层筛分级出来的物料分别处理如下:
(a)将多层筛分级出来的粗粒级物料再送入高效冲击破碎机中进行细碎,然后将细碎出来的物料再送入多层筛分级;
(b)将多层筛分级出来的稍粗粒级(包括再次分级的稍粗粒级)物料送入滚筒静电分选机,分离出非金属和金属富集体两类物质;
(c)将多层筛分级出来的细粒级(包括再次分级的细粒级粒级)物料送入滚筒静电分选机分选,分离出非金属和金属富集体两类物质;
(d)将多层筛分级出来的微细粒级(包括再次分级的微细粒级)物料送入高效离心分选机中,并注入水充分搅拌分散均匀后,通过给矿管送入高效离心分选机,微细粒级物料在强离心力场和反冲击水的作用下,金属富集体沉集在筒壁上,非金属富集体与水流一起排出筒外,过滤后得到最终产品,水可以循环使用。
以上是利用机械的手段和电路板物理性能的不同而实现回收的方法。机械式回收方法解决了电子废弃物板卡资源化的难题,针对不同粒级的物料采用不同的分选方法,能够实现微细粒级物料的高效回收,具有针对性强,分选级别宽,方法简单,分选效果好等优点,具有广泛的实用性。
3.2 化学式回收技术
化学式回收技术是利用废弃印刷电路板中各种化学稳定性不同的组成成分进行提取的工艺。包括以下技术:
(1)热处理法
热处理法主要是通过高温的手段使有机物和金属分离的方法。它主要包括焚化法、真空裂解法、微波法等。
(2)焚化法
焚化法是将电子废弃物破碎至一定粒径,送入一次焚化炉中焚烧,将其中的有机成分分解,使气体与固体分离。焚烧后的残渣即为裸露的金属或其氧化物及玻璃纤维,经粉碎后可由物理和化学方法分别回收。含有机成分的气体则进入二次焚化炉燃烧处理后排放。该法的缺点是产生大量的废气和有毒物质。
(3)裂解法
裂解在工业上也叫干馏,是将电子废弃物置于容器中在隔绝空气的条件下加热,控制温度和压力,使其中的有机物质被分解转化成油气,经冷凝收集后可回收。与电子废料的焚烧处理不同,真空热解过程是在无氧的条件下进行的,因此可以抑止二恶英、呋喃的产生,废气产生量少,对环境污染小。
(4)微波处理技术
波回收法是先将电子废弃物破碎,然后用微波加热,使有机物受热分解。加热到1400 ℃左右使玻璃纤维和金属熔化形成玻璃化物质,这种物质冷却后金、银和其他金属就以小珠的形式分离出来,回收利用剩余的玻璃物质可回收用作建筑材料。该方法与传统加热方法有显着差异,具有高效、快速、资源回收利用率高、能耗低等显着优点。
(5)湿法冶金
湿法冶金技术主要是利用金属能够溶解在硝酸、硫酸和王水等酸液中的特点,将金属从电子废物中脱除并从液相中予以回收。它是目前应用较广泛的处理电子废弃物的方法。湿法冶金与火法冶金相比具有废气排放少,提取金属后残留物易于处理,经济效益显着,工艺流程简单的优点。
以铜的回收为例:采用双氧水和硫酸作为反应试剂,把铜从电路板废料中剥离出来,利用电解-电渗析法回收废液中的铜。
双氧水和硫酸与铜反应化学方程式如下:
Cu+H2SO4+H2O2=CuSO4+2H2O
实际测试发现:当试验用的固液比例为0.25时,即10 g废料与20mL双氧水,20mL硫酸(1:3)进行反应时,铜的剥离率最高,达到了98%以上;对所得的硫酸铜废液进行电解-电渗析处理的最佳条件为:电流值2.2 A、电压值7.5 V、电解时间20min,得到铜的回收率为88.07%。得到的铜通过马福炉焙烧(500℃,1 h)得氧化铜,用稀硫酸溶解并过滤除去渣滓,再结晶、抽滤、重结晶得硫酸铜,可以实现金属资源的进一步再生利用。
4,总结
从长远来看,废弃的印刷电路板资源化回收技术在目前仍有许多的不足:回收过程复杂、回收率不高等,相信随着技术的更进一步发展,废弃印刷电路板的综合回收利用技术将会更加成熟,必将给废旧物品回收行业带来巨大的发展机遇。
参考文献:
[1]李联合.熔池熔炼技术处理废旧印刷电路板[J].有色金属,2016,25(7):129-131.
[2]范金荣.提高废旧电子器件回收效率、降低回收成本[J].中国科技博览,2016(19):251-251.
关键词:印刷電路板;资源化;回收利用;技术
1,概述
伴随着智能化手机的普及以及电子产品更新换代的加速趋势,印刷电路板的使用规模越来越大,相应的淘汰速度也在不断加快。由此产生出一系列的环境保护以及资源回收利用问题。因此,研究印刷电路板的回收技术,已经成为市场中一些企业研究的重点课题。
2,印刷电路板的回收价值分析
印刷电路板作为重要的电子部件,是各种电子元器件的支撑体,印刷电路板中往往含有重要的金属元素。线路板中的金属品位相当于普通矿物中金属品位的几十位至上百位,金属的含量高达40%,最多的是铜,此外还有金、铝、镍、铅、硅金属等,而自然界中的富矿金属含量也不过3~5%。有统计数据表明,每吨废电路板中含金量达到1000克左右。现在,随着工艺水平提高,成本降低,每吨废电路板中仍可提炼出300克左右的金,市价约合3万元左右。而且印刷线路板废渣可以填埋处理或者用于建材原料等。单块的印刷电路板,也许其中的金属含量微不足道,但根据我国电子元器件消费统计数量,每年淘汰下的废弃印刷电路板数量高达300多万块。而且这一数字随着人们消费水平的提高以及电子产品更新换代的加速,呈现出逐年上升的趋势,预计在2020年,这一数字将达到500万块左右。
总体而言,废弃电路板的回收价值主要体现在2个方面:一是电路板中可回收利用元件以及贵金属的再利用价值;二是减少环境的污染所带来的环境问题以及减少电路板废弃物管理维护费用。印刷电路板的回收价值随着废弃电路板数量的增多,其潜在的价值也越来越得到众多人们的关注。
3,常用的回收方法
废弃的印刷电路板往往具有不同的尺寸、形状和结构组成,这就给回收工作带来一定的难度。目前广泛应用的回收技术主要分为两类:机械法和化学法。
3.1 机械法回收技术
机械法回收是废弃印刷电路板常见的金属富集体回收工艺,其操作过程如下:
(1)预处理
首先,检查废弃电路板,去除其上的电池以及其他易燃易爆物等。然后将较为贵重的或者具有二次重复利用价值的元器件拆除回收。
(2)切块破碎
将预处理后的废弃电路板投入大功率剪切机中进行挤压,使通过剪切机的电路板在高压下劈裂成大小较均匀的小块;并将初步剪切得到的小块物料在高速冲击破碎机内,经一定转速的锤头将小块物料进一步破碎,使金属与非金属的充分解离;
(3)筛选
将高效冲击破碎得到的物料送入磁选机,分离出铁磁性物质,其余物料送入由粗粒级、稍粗粒级、细粒级和微细粒级筛板重叠组成的多层筛进行分级,筛子的层数和筛孔的大小可根据实际情况做相应的调整;除此之外,还可以利用材料的密度、粒度、导电性、导磁性及表面特性等物理性质的差异实现分离。目前应用较广的有浮选分离技术、旋风分离技术、浮沉法分离及涡流分选技术等。
(3)分级
将经过多层筛分级出来的物料分别处理如下:
(a)将多层筛分级出来的粗粒级物料再送入高效冲击破碎机中进行细碎,然后将细碎出来的物料再送入多层筛分级;
(b)将多层筛分级出来的稍粗粒级(包括再次分级的稍粗粒级)物料送入滚筒静电分选机,分离出非金属和金属富集体两类物质;
(c)将多层筛分级出来的细粒级(包括再次分级的细粒级粒级)物料送入滚筒静电分选机分选,分离出非金属和金属富集体两类物质;
(d)将多层筛分级出来的微细粒级(包括再次分级的微细粒级)物料送入高效离心分选机中,并注入水充分搅拌分散均匀后,通过给矿管送入高效离心分选机,微细粒级物料在强离心力场和反冲击水的作用下,金属富集体沉集在筒壁上,非金属富集体与水流一起排出筒外,过滤后得到最终产品,水可以循环使用。
以上是利用机械的手段和电路板物理性能的不同而实现回收的方法。机械式回收方法解决了电子废弃物板卡资源化的难题,针对不同粒级的物料采用不同的分选方法,能够实现微细粒级物料的高效回收,具有针对性强,分选级别宽,方法简单,分选效果好等优点,具有广泛的实用性。
3.2 化学式回收技术
化学式回收技术是利用废弃印刷电路板中各种化学稳定性不同的组成成分进行提取的工艺。包括以下技术:
(1)热处理法
热处理法主要是通过高温的手段使有机物和金属分离的方法。它主要包括焚化法、真空裂解法、微波法等。
(2)焚化法
焚化法是将电子废弃物破碎至一定粒径,送入一次焚化炉中焚烧,将其中的有机成分分解,使气体与固体分离。焚烧后的残渣即为裸露的金属或其氧化物及玻璃纤维,经粉碎后可由物理和化学方法分别回收。含有机成分的气体则进入二次焚化炉燃烧处理后排放。该法的缺点是产生大量的废气和有毒物质。
(3)裂解法
裂解在工业上也叫干馏,是将电子废弃物置于容器中在隔绝空气的条件下加热,控制温度和压力,使其中的有机物质被分解转化成油气,经冷凝收集后可回收。与电子废料的焚烧处理不同,真空热解过程是在无氧的条件下进行的,因此可以抑止二恶英、呋喃的产生,废气产生量少,对环境污染小。
(4)微波处理技术
波回收法是先将电子废弃物破碎,然后用微波加热,使有机物受热分解。加热到1400 ℃左右使玻璃纤维和金属熔化形成玻璃化物质,这种物质冷却后金、银和其他金属就以小珠的形式分离出来,回收利用剩余的玻璃物质可回收用作建筑材料。该方法与传统加热方法有显着差异,具有高效、快速、资源回收利用率高、能耗低等显着优点。
(5)湿法冶金
湿法冶金技术主要是利用金属能够溶解在硝酸、硫酸和王水等酸液中的特点,将金属从电子废物中脱除并从液相中予以回收。它是目前应用较广泛的处理电子废弃物的方法。湿法冶金与火法冶金相比具有废气排放少,提取金属后残留物易于处理,经济效益显着,工艺流程简单的优点。
以铜的回收为例:采用双氧水和硫酸作为反应试剂,把铜从电路板废料中剥离出来,利用电解-电渗析法回收废液中的铜。
双氧水和硫酸与铜反应化学方程式如下:
Cu+H2SO4+H2O2=CuSO4+2H2O
实际测试发现:当试验用的固液比例为0.25时,即10 g废料与20mL双氧水,20mL硫酸(1:3)进行反应时,铜的剥离率最高,达到了98%以上;对所得的硫酸铜废液进行电解-电渗析处理的最佳条件为:电流值2.2 A、电压值7.5 V、电解时间20min,得到铜的回收率为88.07%。得到的铜通过马福炉焙烧(500℃,1 h)得氧化铜,用稀硫酸溶解并过滤除去渣滓,再结晶、抽滤、重结晶得硫酸铜,可以实现金属资源的进一步再生利用。
4,总结
从长远来看,废弃的印刷电路板资源化回收技术在目前仍有许多的不足:回收过程复杂、回收率不高等,相信随着技术的更进一步发展,废弃印刷电路板的综合回收利用技术将会更加成熟,必将给废旧物品回收行业带来巨大的发展机遇。
参考文献:
[1]李联合.熔池熔炼技术处理废旧印刷电路板[J].有色金属,2016,25(7):129-131.
[2]范金荣.提高废旧电子器件回收效率、降低回收成本[J].中国科技博览,2016(19):251-251.