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废旧线路板的全组分回收

2013-05-04 15:53 环卫科技网 作者:丁磊 曹诺 赵新

摘要:随着电子工业的迅速发展,印刷线路板的产量和废弃量与日俱增,迫切需要技术成熟的回收方式对其进行回收处理。本文介绍废旧线路板的全组分回收技术,主要包括金属材料的回收以及非金属材料的回收。
关键词:废旧线路板;金属;非金属;冶金;回收
  近几年内,废旧线路板(PCB)年平均增长率为8%~9%,中国内地的增长率为14.4%[1]。以电子工业发达的东莞市为例,每月产生的印刷线路板、覆铜板边角料等电子废弃物达5000t,广东省则超过8000t[2]。随着民众和政府环保意识的增强,推动电子废弃物的回收处理工作的展开。因此,如何处理急剧增加的电子废弃物是电子行业发展大国面临的重大问题。
  PCB是典型的电子废弃物,在自然条件影响下,有害成分通过多种渠道进入环境,造成潜在的、长期的、不可逆转性的破坏,并且PCB不同于生活垃圾,它含有聚氯乙烯、溴化阻燃剂等多种有毒有害物质[4-7],若将其进行填埋、焚烧处理,对于环境的破坏不可估量。但PCB中又含铂、钯、金[8-11]等稀贵金属,蕴涵巨大财富。西方等发达国家发现回收再处理废弃电子器件易对环境造成二次污染,所以大多数把污染危机转移到欠发达的国家,造成发展中国家的电子废弃物堆积如山,因此电子废弃物的回收再利用问题引发国内诸多学者的关注。
  PCB主要由基板、电阻、电容和晶体管、集成电路、引线框架材料、封装材料和引线材料组成[12,13],内部含有大量的铜、有机树脂、铁、贵金属等物质。线路板按照绝缘材料分,有纸基板、玻璃布基板及合成纤维板;按粘接剂树脂分,有酚醛、环氧、聚脂等,可对其拆分可通过物理—破碎法拆除。据有关报道[14],完整的废弃印刷线路板回收技术主要涵括3个步骤:拆卸,分离与富集,机械或化学精炼。20世纪90年代以前,国外在资源化处置[15,16]PCB中采用高温冶金、化学湿法冶金以及电解沉淀等工艺,目标是回收其中的金、银、铅和铜等金属。但目前国内对于PCB再生资源化技术仍旧十分落后,成规模经济的回收企业难以寻觅,导致大部分私营回收普遍采用焚烧PCB后用浓酸浸泡提取,产生大量“三废”问题,并且该“三废”不经任何措施随意掩埋或露天放置[17,18]。这主要由于PCB的非金属部分的再利用附加值偏低,多以焚烧对其进行处理,另一方面,非金属部分内部含有大量添加剂成分,在自然环境下难以降解,随意丢弃对自然环境影响较大,同时造成非金属材质的浪费,所以非金属材质的回收再利用方式也日益受到重视。目前废弃电子利用现状的问题主要为:①初期废弃电子电器贵重金属含量高,回收所带来的利润率高,但随着线路板内复合材料的含量增加,非金属所占比例越来越大,回收再利用的手段越来越简易,对环境的破坏作用影响加剧;②现有对于处理废旧非金属粉末的技术手段与产品的报废速度无法匹配,导致堆积数量急剧增加。
  所以对于广大科研工作者和政策制定者来说,需迫切寻找出PCB中金属和非金属部件回收再利用的有效途径。
1金属材料回收
  PCB的回收处理方式有干法和湿法两种方式,干法冶金又称火法冶金,通过焚烧将颗粒中的树脂类分解为低分子,作为气体排出,再把金属与玻璃纤维颗粒通过冶炼厂进行相分离回收。该法对PCB的物理成分要求并不如化学方法那么苛刻,主要回收金属铜、金、银、钯等金属。但该法易把贵金属以氯化物颗粒的形式排入大气,造成金属元素的浪费;再次其中无机成分(玻璃纤维)变成熔渣与金属熔融物混合,其中低熔点金属也混于其中,难于分离,导致金属不必要的浪费,同时非金属燃烧之后,其利用价值无法体现[19]。
  湿法冶金回收技术[20]于20世纪60年代末开始于西方发达国家,传统的湿法冶金过程是使用浸出剂[21,22](如酸或碱)将金属溶解后再提取。湿法具有灵活性强、能耗低等特点,被广泛应用于废料中回收金属。原理是将破碎后的废弃颗粒浸入水溶液介质(如酸、碱等溶液),通过物理化学作用对其中金属或化合物提取和分离,实现金属在液相中分离的化学冶金过程。湿法与火法相比,具有工艺流程简单、提取贵金属后的残留物易于处理、废气排放少、应用范围广、经济效益显著等优点。湿法冶金主要步骤如下所示:首先造液:经过酸或碱浸滤,将挑选分类的电子废料去除油污和夹杂物,将其碎化以便分离,期间使用王水、盐酸、硝酸或硫酸等强酸类;其次贵金属分离富集:根据溶液中金属含量不同,设计分离和收集工艺。常用的分离富集法有溶剂萃取法、沉淀法、离子交换法;(1)溶剂萃取法溶剂萃取法相对于沉淀法而言,有着厂房占地小、周期短、速度快、分离效果好等优点。其方法是将废料溶于浓硝酸,形成金的悬浮物和不溶的氧化锡、氯化铅等其他盐类。过滤后将剩余物溶于王水,再用双丁基卡必醇萃取两次,利用氯化氢洗涤萃取物,使萃取物与草酸钾水溶液搅拌生成金粉末,过滤收取[23]。

来源:广州环境科学

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