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废电路板回收处置现状
新闻来源:     点击数:    更新时间:2017/11/22 10:04:24    收藏此页

废弃电路板(Waste printed circuit boards,简称WPCBs)的大量存在既是挑战又是机遇。一方面,如果处理不当,电路板中包含的大量的卤素阻燃剂、重金属以及PVC成分会对环境造成难以估计的影响。另一方面,由于电路板中所含有的大量的金属物质以及高分子化合物,其资源化利用对构建循环型经济社会有着十分重要的意义。

WPCBs的资源化利用与处理处置是一个非常重要的课题,目前针对印刷电路板的资源化处理回收处理技术主要可以概括为三类:热处理法、化学处理法、机械物理处理法。

热处理法中包括焚烧法、裂解法和冶炼法。焚化法处理流程是先将WPCBs经机械破碎后,送入一次焚化炉中焚烧,将所含约40%的树脂分解破坏,使有机气体与固体物分离,剩余残渣即为裸露的金属及玻璃纤维,经粉碎后即可送往金属冶炼厂进行金属回收有机气体则送入二次焚化炉进一步燃烧处理。热解是在缺氧或无氧条件下将有机物加热至一定温度,使其分解生成气体、液体()、固体()并加以回收的过程。裂解后WPCBs中胶结的有机物分解、挥发,其他各组分成单离状态,易于用简单的粉碎、磁选、涡电流分选等方法将其分选回收。目前有研究机构用火法冶金的方法来处理废弃电子电路板。化学处理法主要采用酸洗、腐蚀和电解的方式,对WPCBs中的金属实现回收的目的。机械处理技术采用的主要是物理方法,首先通过破碎实现废弃电子电路板中的金属与非金属的解离,然后根据所含金属和非金属材料的物理性能不同,利用不同的分选方法将这些材料加以分离。废弃电子电路板的机械处理方法包括拆解、破碎、风力分选、磁选、筛分、涡流分选、电选等。其一般流程如图1所示,这是主流的处置工艺。格林美公司开发了一种WPCBs回收再利用的处理工艺,先利用电解脱除焊料,破碎之后再利用静电分选出金属部分,取金属成分进行湿法冶金,回收有价金属;非金属成分用有机溶剂萃取,使环氧树脂和玻璃纤维分开,以便回收利用。

1 WPCBs机械物理法处理一般流程

目前其资源化处理回收大部分都将关注点放在了其中金属物质的回收利用上,剩下的非金属部分的处理与资源化利用同样也是一个在处理与资源化利用WPCBs的过程中不可回避的问题。

WPCBs经机械物理处理法破碎分选所得到的非金属粉(Non-metallic fractions,简称NMFs)约含有65%的玻璃纤维、32%的树脂和一些杂质(铜含量小于3 wt.%,焊料含量小于0.1 wt.%)。

在电路板的制造过程中,基板加热成型过程中树脂在一定条件下与交联剂发生交联反应,生成体型网状结构的树脂,这种体型网状结构赋予材料优良的机械性能和耐久性同时,也使材料难于熔化和溶解,成为一类较难回收的热固性复合材料。同时为了使材料获得良好的阻燃性,在电路板的制造过程中往往在基板中的树脂中加入以四溴双酚A为代表的溴系阻燃剂,其理化性能更加大了非金属部分处理的难度。

目前对于印刷线路版非金属部分的处理和资源化利用的技术主要有填埋,热处理,物理回收三大类。PCB非金属部分作填埋处理容易发生渗漏事故,其中所含的重金属以及持久性有机污染物会对土壤和地下水产生严重的污染。

物理回收方面,由于NMFs中主要成分是树脂和玻璃纤维,玻璃纤维作为种常用的树脂增强材料,可以被用来作为制备再生材料常规填料的代替品,如无机建筑材料、复合材料等。上海交通大学的郭杰使用WPCBs的非金属来加工非金属版,使用低粘度的不饱和聚酯作为粘合剂。这种非金属板材展现出了良好的机械性能,其抗弯强度68.8 Mpa,冲击强度6.4 KJ/m2。在工业上可以运用这种板材来加工一些工程上的托板和雨篦子等产品,如图2所示。

2 NMFs生产(a)雨篦子和(b)托盘

非金属部分制备复合材料的技术与方法都具有不错的前景,但目前关于这方面的研究依然存在着几个比较突出的问题:废弃电路板非金属部分和金属部分并不能做到很好的分离;复合材料中有害物质的渗漏问题;公众或消费者对这些即便已经通过安全测试的产品的不信任问题等。

目前垃圾焚烧是我国正在推广的主要垃圾处理处置技术,具有十分广阔的应用前景。但是对于NMFs来说,由于其中含有前文提及的溴系阻燃剂,其在焚烧过程中易生成遮蔽性烟雾、单质嗅和溴化氢气体、溴代酚、多溴联苯并二恶英吠喃等有毒有害物质。这些物质不仅会污染环境、还会腐蚀处理设备。热解是指将有机物质在隔绝空气条件下加热,或者在少量氧气存在的条件下部分燃烧,使之转化成有用的燃料或化工原料的基本热化学过程。热解法可以对电路板非金属粉中的塑料/树脂进行降解,从而得到油/石蜡产物,用作燃料或化石原料。热解气也具有很高的热值量,热解残渣中含有大量的金属和玻璃纤维,容易分选再利用。但是有研究表明,WPCBs中所含有的含溴阻燃剂合物在500-600 无氧或缺氧条件下,易生成多溴代二苯并二噁英(PBDDs)和多溴代二苯并吠喃(PBDFs)等有毒有害物质。对其热解产物进行无害化研究就显得尤为重要。


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