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文档简介

印制电路板循环利用:技术发展水平综述摘要:此调查提供了PCB在循环领域中现今情况和最近发展的一个清楚而全面的审查。本文以成为PCB再循环流程的研究和执行的参考为目的。从参与PCB再循环业的公司和1990年以后出版的文章中收集原始信息,给出了PCB结构,材料成分和不同再循环流程的综述。关键字:非制造业,电子产品拆卸,寿命到期,PCB回收Abstract:This survey is done with an intention of providing a clear and comprehensive review of current practices and recent developments in the area of printed circuit boards (PCB) recycling. The aim of this paper is to be a reference for research and implementation for PCB recycling process. Original information is collected from the companies engaged in PCB recycling industry and articles published after 1990.The paper gives an overview of PCB structure, material composition and different recycling processes.Index Terms:Demanufacturing, electronic product disassembly, end-of-life, printed circuit boards (PCB) recycling. 背景PCB是在大多数电子系统中的主要部分,是在消费性电子产品,军事应用软件和医学设备等的基本组成。PCB是在所有电子单元中的核心元素,技术快速的改革导致了在市场上更廉价更好电子产品的实用性。这使产品废弃得更快,缩短了产品寿命。因此,电子系统比预期早得多的变得过时和多余,根据估计,PCB在重量上大约占了总体电子废料的3%。因为材料呈现的有毒本性和垃圾土埋法关联产生的问题,处理PCB垃圾是一个严肃的问题。制造者,政府机构和使用者现在正在寻找这种电子垃圾的环境责任管理。除了适当的处理,宝贵和耗尽的材料的经济性恢复大概也是兴趣所在。PCB包含在元素周期表上的绝大多数元素,但是,除了一些贵金属,稀有金属和贱金属,他们同样也包含一些有毒元素。这些在PCB中找到的有毒物质可以对人类身体和环境造成不可挽回的损伤,举个例子,在PCB中找到的铅在环境中累积,会对人类、植物、动物和微生物有毁灭性的影响。此外,对这些有毒元素不争取的回收可以导致严重的环境危害,来自PCB的有效的再循环和材料的恢复也能保存被耗尽的天然资源而且保卫环境。健全PCB再循环技术已经是原始设备制造商(OEM),回收公司和政府机关的大挑战。尽管PCB制造业领域有些可以看到的进步,但很少的进步已经被应用与PCB再循环和材料的恢复过程。因此这领域需要学术界、工业界和调整的团体的关注。这篇文章的目标是给出有关于在工业上普遍应用的回收方法和讨论对于发展世界上交替PCB再循环回收技术的研究。A PCB结构PCB有三种形式:单层,双层和多层。物理属性既可以刚性,也可以柔性或两者合并。不考虑这两者,PCB由三个基本部分组成:1)一个不传导的底层和积层塑料;2)可传导的电路;3)安装的元件。在PCB众多类型的底层中,用的最广泛的是(阻燃剂)FR4。它是由玻璃纤维组成,用溴化过的阻燃剂加在环氧矩阵中的环氧树脂来增加强度。另一个使用的碾压底层的是FR2。它是由纸纤维组成,用添加阻燃剂的酚醛树脂来加强。有些底层碾压层的类型在2中讨论。在实际应用中,大多数传导电路是用铜做的。PCB轨道是为保护铜而做的,而需要铜来传导,生产PCB轨道要涂一种防腐蚀的材料然后把整个板暴露在腐蚀溶液中,元素比如镍,银,锡,铅合金和金被用做耐腐蚀材料。在PCB中使用的树脂类型和加固剂可以影响它的电和热机械性能,正如3中讨论的,为高性能PCB使用的树脂提供更高的Tgs和更低的Z轴扩展。为了提高通孔技术的可靠度和非卤化环氧系统为绿色PCB生产所使用。通常的在PCB板上安装的元件包括电阻,连接器,电容器等等。不同的元件有不同物质成分,14,比如钽是用在电容器中的,元素如镓、铟、钛、硅、锗、砷、锑、硒和碲可以在电阻和其他单元中发现。焊缝包括和BeO和玻璃纤维。半导体包括镓,硅、硒、锗和其他更小数量的元素。一份在1995年调查分析了PCB的金属含量,更多的可以在40中发现,因此,PCB的物质成分是非常复杂的,所以引起了回收业的问题。B物质成分在PCB中出现的物质可以分为三组:有机的,金属和陶瓷的,PCB中的有机材料主要由含有阻燃剂和玻璃纤维的塑料组成。这种类型的塑料是优秀的CHO和卤化聚合体。当更小批量时,尼龙和聚亚安酯也同样可以用。PCB中的金属由大量基本金属组成比如铜,铁,铝,稀有金属,像钽、镓(和其他稀有白金基金属)贵金属比如金、银和钯,危险金属比如硌、铅、铍、汞、镉、锌、镍也同样存在,另外的危险金属包括碱土金属氧化物,云母和钛酸钡。在PCB制造期间,层与层之间的互相联络通常用钻孔来实现,这些孔通过植铜皮在上面来做成导电体。焊料出现在元件引脚和铜道上,而其他金属集中在特殊的元件上,比如说在高性能的电容器的中钽56。这三个物质组的成分和他们特有的元素是各不相同的。一个个案研究表明了在旧PCB,新PCB和AV设备之间,铜平均浓度分别是29800,37000和44900ppm,而金的数量分别为1050,750和870ppm。1C当前PCB回收的方法和问题根据使用的原料回收工艺,当前PCB回收工艺可以分为两种类型:1)热工艺:这个包括高温分解,水合作用和冶金方法。2)非热工艺:这个包括拆卸,破碎,分离和化学处理。非热工艺的产品通常经历更多的化学处理。PCB回收的最大问题是涉及它复杂的结构和物质成分。一些相关的问题罗列如下:取得详细的物质成分的信息是相当困难的,因为PCB是到目前为止在电子产品中最复杂的东西。PCB的成分上差异很大,而且很难建立一种有很高精度的全面的分析方法。从PCB出现的材料考虑,由于在技术和材料方面的固定改变热应该谨慎地接受。大多数成熟的回收方法只能移除PCB废料占总体重量的28%的金属成分,超过70%的PCB废料不能有效地回收和重新利用,只能烧弃或者土埋。根据EPA(美国环保署)在1997年,超过3.2百万吨的电子垃圾在美国以土埋销毁,因此,发展一种更高回收效率的回收方法很重要。基于努森工艺的现有大多数的PCB回收工艺提供了竞争的资源恢复,但是,它不是最好的环境论的选择的办法。对于PCB高度异化的结构和旧的设计原理使得实行自动化拆卸和分离工艺很困难。稀缺的原料如钽,在PCB里被分散成为小部分,这使他们的回收尤其困难。尽管回收者现在明白了贵重材料回收的价值,但是他们没有有效的从PCB废料中回收贵金属的方法,根据一个粗略估计,比如,一吨PCB中出产大约284g金。39. PCB回收A回顾PCB回收工艺通常包括三阶段:预处理,分散/集中和机械/化学精炼,如图1,PCB回收通常由预处理阶段开始,这里包括一个可选择的成分分析和可重新使用和有毒部分的拆卸。可重新使用的部分重新回到市场或OEM来投入重新使用,而有毒部分分开处理。预处理以后,PCB作为个体单独作进一步处理,不过在大多数机械和化学处理中,在进一步工艺可以实施前,是要求分离/集中工艺的。通过撕裂和分离,PCB减小到尺寸很小的点,最后,原料最终在机械或化学精炼工艺后被回收。图1. PCB再循环的草图B预处理阶段1)成分分析:PCB回收的主要目标是将由危险物质引起的有害的环境影响最小化和确保最大化材料回收。为了达到这些目标,PCB和电子部件细节信息被要求来选择合适的回收方法和工具。PCB材料成分的信息可以给出一些关于需要的花费和从PCB回收中得益的认识。从研究的观点,这信息在发展新回收方法和提高现有工艺上很有用,但是,甚至PCB的制造也没关于材料成分的完整信息,因此化学和分析学普遍地应用来获得质量和数量的信息。在材料分析上的第一步是准备,利用切碎和离心粉碎机,就有可能产生微粒尺寸小于500um的均匀粉末,这就如讨论的可以用许多方法分析。在PCB上的金属成分的确切数量数据可以有原子吸收光谱测试法(AAS)或感应耦合等离子或原子发射光谱(ICP/AES)来获取。这个工艺也含了用硝酸、盐酸、硫酸、氟化氢,用适当比例和顺序配置的酸和腐蚀液来滤取元件的粉末。所有的原料可以用AAS或者ICP/AES来萃取和提炼。既用火焰或氢化分解成原子。尽管AAS可以分析集中在百万分之一和百亿分之一范围内的很大数量的元素,但它比EDRFA(能量分散X射线荧光分析)需要更多时间和花费,而EDRFA是另一种更好的做PCB废料化学分析的方法7。EDRFA/EDXRF是一种同时非破坏性检测化学元素的方法。在这种非破坏性方法里,样品的表面被强烈的X射线照射,让化学元素处于激发态。在返回他们稳定态之后,每种元素发出独特的X射线光子,这种X射线在一个硅-锂探测器中探测到,电子转换成一个RFA光谱,这种方法提供了质量数据的细节和一些数量数据的细节,另一些应用在原料分析特别是塑料和添加剂比如阻燃剂、润滑剞和色素分析的方法,包括热量分析法(TG),派生热量分析法(DTG),积分热量分析法(DTA),傅立叶变换光谱学(FTIR),气体套色版/光谱分析法(GC/MS)和高性能液体套色版(HPLC),采集的数据可以由一个名叫“元件和材料(COMA)”的计算机程序来做进一步处理,它是为了计算材料的成分,建议回收工艺和给出可能的利润和环境影响信息而设计的8。2)拆卸/分解:拆卸/分解工艺的目标上一移除可以重新使用和有毒的部件来把它们从后续的处理隔离开来。目前人工拆卸工艺最普遍,但这不是一个经济可行的选择。不同国家的许多研究项目正在进行中开发明一种自动话或半自动化的工艺,电子元件用不同类型的连接安装在PCB板上,这些连接典型的有如下类型:底座插孔,通孔技术(THD),表面安装技术(SMD),螺纹连接和铆接,破坏这些连接也同样有很多办法,举个例子,用底座插孔连接的元件可以直接用非破坏性的力,而用来拆卸THD或SMD连接的方法通常是破坏性的,包括移除焊料和引脚。以PCB的装配为基础,两种办法用来自动拆卸:选择性拆卸和同时拆卸。在选择性拆卸中,一些特定零件按照拆卸目标来定位和移除,连接的类型和与之相匹配的连接决定下来后,元件就开始单独的拆卸下来,这法则叫“看后再选择look and pick9”为了将鉴定元件需要的时间最小化,就要求信息必须是来自一个强力的即时辨识系统的精确的信息,并且尽快地转换为执行控制指令。在同时拆卸时,整块板都加热来使元件从板上脱焊并且所有元件是同时被“移除”的,然后这些元件是按几何物理标准来识别和分类的,这法则叫做“分散然后挑选evacuate and sort”同时拆卸有很高的效率,但同时也有损坏元件的高风险,这方法同样需要一个附加资料排架工艺,这就增加了这工艺的花费和时间,在“evacuate and sort”系统中,元件基于几何形状密度或磁性之上来做识别和分类。这种辨识系统不同于选择性拆卸,但是辨识系统的基础原理结构在两种拆卸方法中是相同的。物质识别工艺分为三块:物质的配对,识别的理论准备和通过利用在理论基础中储藏的品质比较物质来分类。现代辨识系统用光学测量,比如:一维,二维和三维扫描。X光照片和红外图片来识别3D扫描工艺提供了密度上的质量信息和在测量范围内的最低花费。在look and pick法则应用中,这是很突出的,但是对于同时拆卸,1D信号对于获得好结果来说足够合适了。K.Feldmann 和H.Scheller在1994年提供了一个自动拆卸单元模块,如图2所示,在自动工艺之前,在PCB上可以重新使用和有毒的部分是人工拆卸下来的。对于选择性拆卸,接下来的步骤是利用3D扫描来识别和获得信息。合适的扫描运算法则提供了你有兴趣的元件的信息,然后这个选中的元件用有限的局部的外力和热供应来拆卸,剩余的元件继续同时拆卸的步骤,如果不包含选择性拆卸,PCB就直接用同时拆卸,热源比如红外辐射放置在板的两侧来加热它们。当焊料熔化时,挂着的元件会由于地心引力而移除,然而在表面的元件就要借助刷子的帮助来移除了。所有拆卸下来的元件被转到有辨识单元,在这里,将元件分离成不同的组别,包括可以重新使用的元件,有毒的元件,有贵金属的元件等等。这个辨识系统用模式识别来把元件区分成不同的种类。图2. 自动拆卸单元模型9Stobbe 和 Griese提议了一个用重新获得的元件的质量控制的自动回转制造系统10。这个系统有个包括一个识别系统,一个自动脱焊单元和机械系统的模块结构。这个自动识别模块定义了零件的类型、尺寸和位置,另外,基于元件模型的数据库也被创建起来,这个数据库被用做自动定位元件的价值。脱焊是用热空气来实现的,然后元件由机械系统来分类挑选。为了控制已拆卸元件的质量,自动化光学观察系统投入了使用,它从一个使用图象处理软件以分析在3D中所有相关的集合参数为目的的标准规范测量终端尺寸和偏差。如图3所示的柔性半自动拆卸单元是由Zebedin et al.所提供的11。这个单元由四台电脑和许多PLC控制模块组成,包括:一个视察系统,一个传输系统,一个脱焊系统和一个机械系统。观察系统将元件分成有价值,对环境有害的和其他由高质量探测系统隐射的元件。属于头两组的元件用脱焊机器人技术的联合来移除。脱焊系统是被用作移除这些SMD元件的。对于THD和其他复杂连接,机械系统被应用上了。在拆卸后,机械系统同样也可以收集这些元件并将他们转运到后勤系统。另一种自动拆卸系统有NEC公司发明12,如图4所示,PCB在水平和垂直方向由一个PCB容器来固定。这个系统中没有辨识模块。但是,在拆卸工艺之前,根据连接类型和方向构造,移除元件所需要的力可以计算出来。这个系统中包括两个加热单元和两个移除单元。第一个移除单元装备着冲击推进器和PCB回动手臂。第二个移除单元装备剪切推进器。PCB首先在空气用高于焊料熔点的温度(大约180)加热大约10秒,主要部件在第一个移除单元中与推进器和手臂提供的撞击力来移除。PCB的其余部件然后在第二个加热单元中用同样的温度重新加热大约30秒,剩余部分和焊料由剪切推进器全部移除。在这个系统中,选择性和同时拆卸的法则在第一个和第二个移除单元中应用。图3. 半自动化拆卸单元11图4 自动化部分移初设备123)焚化/压碎:焚化/压碎经常为减轻重量和均匀化而使用。包含有机材料比如塑料,纸和特等纸板的PCB废料由焚化所移除。在后来的熔炼阶段,碳和碳化钙可能形成一中粘性的混合炉渣。为了克服金属含有灰或炉渣这个问题,通常发生在焚化阶段,通常用一个振动磨粉机来使材料均匀化,并且碾碎大块的陶瓷,否则陶瓷会浮在溶液上面。C分离/集中PCB回收中在拆卸之后任何进一步工序之前的工序是分离/集中。在碾压机中的粉末颗粒的离心分离技术达到了97%铜回收的效率13。这种有小尺寸的微粒可以有很分离方法来分离,比如:尺寸、密度、磁性、静电、涡电流和重力分离。在尺寸分离中,滤网用来过滤不同尺寸的微粒。滤网的孔的尺寸可以按照微粒尺寸而多种多样。密度分离是基于每一种物质微粒有一个特定的密度这一事实,用不同的重质液体,金属可以从塑料中分离开来。不同金属微粒可以进一步分离。磁性分离可以从非磁性微粒分离出磁性微粒。静电分离是基于每一种类的材料都有一个特定的传导率,或是绝缘的,分离能力取决于要分离的微粒的极性的不同和已得电荷的数量。电荷感应可以成功的分开在传导率上有巨大差别的混合微粒。摩擦电或接触交换在交换和分离有相似传导率的材料。涡电流分选的原理是在分离区域重力、离心力、摩擦力和倾斜力作用下落的微粒,作用在含铁微粒上的磁转偏向力必须比其他所有的力都要大。一个得到铜和贵金属的流行方式一初步熔炼由适当从非金属中分离金属,这个工艺更经济和对环境无害。重力选矿方法是通过对于重力的相对运动灵敏度来分离有不同比重的材料。除了重力或更多其他类似外力,借着粘性液体(如水或空气)挥发的力也可以看作是分离的媒体,为了这个目的,PCB选料是在选矿摇床上进行操作的。摇床用了特定重力和微粒尺寸来达到需要的分离。在实际操作中,使用不同的分离方法组合来达到高分选率。美国矿业署(USBM)整合动手整合尺寸分离,磁性和涡电流整理,另一个例子是由德国的Resortek GmbH提供的。他给了磁性分离和静电分离都用到的商业工艺流程,滤网和流化床同样在这个工艺中应用。在NEC回收系统中,在拆卸后树脂有碾碎系统碾碎。在第一个碾碎机中板由剪切力碾碎将尺寸减小到10mm。第二个碾碎机中用压力和剪力将微粒碾压成粉末。分离工艺同样由两种类型分离器组成。第一种工艺用重力离析器来更重的微粒上移除玻璃纤维和细树脂粉末,剩余的是富铜微粒,然后反馈到分开铜和树脂粉末的转子型静电分离器。风动工作台正在研究中为了从磁铁加速分离过滤的7mm破碎的PCB碎片微粒的流入得到把金属和塑料元件更有效的分离。影响分离有三种主要因素:形状、尺寸和元件的试验样品和材料。在几乎所有类型的分离中,微粒形状有相当大的影响。颗粒形状同样也决定了需要的外力、速率和配置的工具。微粒的尺寸主要被材料的自由度影响。自由度定义是一种得到的材料中自由威力在相中材料中的整个自由和锁定微粒的比率。通常,好的微粒在分离工艺中有更好的自由度。试验的微粒同样在很大程度上影响自由度。这些类型基本可以分为两类:附加和内含。附加的方式包含系扎,插入,焊接,捆绑,包装和涂料/电镀。内含的方式包含填充,加入合金,压缩和包装。非常规的,通过系扎(螺钉,敲打,铆接等),堵漏,包装纸和包装,可以更容易将通过涂料,电镀,焊接和压缩方法连在一起的材料分开,但用炼制合金和填充方法在一起的材料不能通过机械的方法来分离。在分离之后,一些重新获得的小部分可能包含某些材料。这材料可以自己从主浆流中分离开来。对于剩余的,可能需要进一步的回收或精练。D精炼/重新获取一个再循环工艺的结果可以从两个方面来评价:材料重新得到的效率和工艺对环境的影响。广泛应用的材料回收的量花工具是资源恢复潜能(RRP)和资源恢复效率价值(RRE)7。这里E是回收系统得的百分比,F是在1吨废料中资源的数量,P是主要资源的年产量,C是主要资源的年消耗量,R是资源的世界储备量,I是废料资源类型的数量。寿命循环评估(LCA)是环境影响评估的标准方法。许多LCA模型已经建立了并且在许多国家广泛的应用。但是所有的LCA模型有四阶段:目标定义和范围,寿命循环目录。影响评估步骤上有很大同15。在工业中使用的回收技术可以分为两类:非热能方法和热能方法。非热能方法包括机械分离工艺和湿法冶金方法的正式外延来另一种分离的状态和净化金属材料。热能方法包括焦碳冶金工艺来和非热能方法达到相同的目标。1)非热能方法论:自动拆卸/半自动拆卸在拆卸部分讨论的自动拆卸和半自动拆卸单元只提供部分回收,从这些单元获得的部分分类为:可以重新利用的元件,有毒的元件,含金属元件和光板。除了可重新利用元件之后的所有元件都需要进一步处理,通常是热处理。NEC方法在元件和焊料移除工艺之后,剩余的材料由可以重新利用的部分,含金属部分和焊料原料。在研磨和分离工艺之后,包含有富铜微粒和GR(玻璃纤维和树脂微粒)而富铜微粒是精练的高水平铜资源并可以直接销售。在实验中,GR微粒由质量分数65%的玻璃纤维,32%的树脂和一些杂质组成。它可以用作树脂产品的填充剂,比如颜料,黏合剂和建筑材料,此外,GR微粒也有潜力被用作ABS产品的填充剂。在NEC,回收工艺是围绕这个工艺的最初产品GR开展,超过90%的铜作为富铜微粒从树脂板(含铜量18%)重新获得,同时,其他原料如Pb,Sn,同样也以很高的比率来重新获得。这个工艺的回收率是65%,剩下的参与炉渣可以用做建筑材料。涡电流分选 涡电流分选技术,是用来回收铝的。铝大约占一个典型PCB废料重量的2.8%。它利用一个强力涡电流,来从破碎的PCB分离铝。一个环形撕碎机用来切碎PCB。这个机器以一个强力涡电流分离器(HFECS)而为大家所知,如图5所示。已破碎的碎片通过一个料斗送到一个振动进料器,在这里将碎片卸在一个回转脱壳器上,。回转脱壳器由一组转动式磁组。在通过脱壳器后,微粒被卸在一个料斗里,料斗由两个不同的室组成,来分离含铁和不含铁的微粒,由一个分裂机来分离。用这个技术,在HFECS回收一次性通过超过90%是有可能的并且包含85%纯度的铝。湿法冶金工艺湿法冶金工艺主要工在金属铁的部分,这一部分金属的提炼是有利可图的,根据基体物质(陶瓷、玻璃或聚合体)有不同的湿法冶金工艺可使用。对于非金属基体,金属是在溶液过滤的工艺中回收的,但是对于金属基体,电气化学的工艺用于复原金属。因此,回收的纯金属可以不做任何进一步处理而销售,剩下的非金属基体在重新使用或倾销前仍旧需要热处理。焊料回收阶段利用一个焊料分析(非铜刻)基于氟硼酸来重新产生过滤。这个可能会也可能不会在机械预处理之前使用。从这里溶解的焊料可以被电解回收成纯金属状态。在这个工艺选择的过滤铜PMG之后原料就被带出了。在美国用的商业湿法冶金方法中,用PCB废料在硫酸或硝酸中分解,接下来就是电解回收铜13。在现行实践中非热能分离PCB废料中大多数都是为了重新获得贵金属而回收的,这些废料在高温处理(熔炼)之前都要机械处理,现今商业上用高级机械处理技术来寻找增加在高温处理之前的价值。德国的Fuba,举例来说,已经把通过机械工艺包括粉碎、碾压成块、磁石分离分类和静电分离从无人用的PCB废料生产出92%到95%的金属商业化。一些商业上可用的机械回收系统提供了一个唯一的解决方案,包括粉碎、磁性和涡电流(针对铁和铝部分)、分类、静电分离和二级处理等等来从PCB装配废料中产生金属部分和绝缘和铁的部分。德国的Noell Abfall and Energietechnik GmbH用铁磁物质移除的三级释放和连续路径,超过了永磁体和涡电流技术,因为处理5-200mm微粒尺寸范围内废料的能力。气动工作台分别最优化使用在5-10mm,2-5mm和小于2mm的颗粒部分的分离。在德国Ulm的Daimler-Benz已经用某种机械方法来增加金属分离的效率,甚至从PCB废料的处理后产生粉碎微粒中的残渣。这个工艺包括最初粗糙尺寸减小到-2cm2cm的小尺寸部分和接下来用磁性分离铁材料,这个分离之后,接下来是低温磨碾工艺。聚合物元件至少在70度脆化使当锤式粉碎机中受到磨碾后从非金属元件中分离能够提高。在这个操作中,锤式粉碎机在196度时与固体氮放一块,这个可用于给塑料进料以及能使工艺冷却。另外,在这种惰性气体中的原料磨拈消除了任何由塑料组成的产品的氧化的可能性,比如二氧钇和呋喃。后来的对可提高的磨碾步骤,金属和非金属部分由筛选和静电步骤来分离。2) 热能回收方法论大多数热工艺输出(特别金属材料)在他们可以被销售或土埋之前需要进一步处理,对于金属精炼有三个关:1)铜2)铅3)锡。现今最流行的是铜的回收方案,但它环境方面要主要生产锡和铅的方案少好。焦碳冶金工艺可以被用做在熔化后将碎片做焚化处理。高温分解主要用在实验阶段,同样用顶部吹风氧化或减轻体重的熔化工艺在这部分将要介绍。二级炼铜炉典型的回收铜方案是基于努森工艺,一个典型铜方案的方案有五个主要特征:竖炉、转炉、阳极铸件、电解和阴极铸件。这个操作的次序在全世界的典型的铜回收中很流行,精炼铜是这个工艺的最初产品,这个工艺在处理期间会引起对空气的辐射。两个侧流形成了,即一个过滤灰尘,另一个是阳极残渣。湿法冶金被应用在处理这些侧流。用湿法冶金贵金属和基础金属都包含着2。在铜方案中产生的对环境的影响可以分为如下种类: 产生的副产品:炉渣和灰烬,大量浪费 环境影响:全球变暖、酸雨、光化学、臭氧空洞和富营养化 资源:煤矿、天然气、原油、煤、铝、铜和锌铅和锡的方案铅的方案通常由熔炉和同样需要精炼复杂的方铅矿来实行。许多不同熔炼技术在复杂铅矿石的熔炼里都用到了。瑞典的Kaldo熔炉生产每吨嵌消费的能量最少。Kaldo熔炉同样被瑞典的Boliden AB15用于PCB废料的处理。在这方案中主要的工艺是Kaldo熔炉来融化,焦碳冶金法精炼,最后是精炼过的锭铅铸成件。在这个工艺序列中有许多边流,包括富铜残渣,铅和锡盐的混合物和贵金属的集中。单独的精炼工艺应用在这些边流来回收金属原料。在Kaldo熔炉中,从PCB废料中来的紧块用典型焦碳精炼铅方案来精炼。这在全世界广泛地应用在铅块精炼。环境影响分类和铜方案相同,但是在实验中整体环境影响比铜方案小很多。锡的回收方案主要用于回收PCB和锡合金的混合物,这个工艺在全世界广泛的应用,特别是在亚洲和南美洲。在这个工艺链中有一个单边流,即电解来的阳极残渣,包括锑,铜和贵金属。湿法冶金处理用于取得精炼的贵金属环境影响分类与铜和铅方案相似。既然不管熔炼还是精炼都没有大金属的投入,所以铁,锌资源为零,同样褐煤资源是很低的,因为在世界平均水平上,这种能量载体在发电中用的不是很多。锡和铅方案比铜方案有更小的环境影响。焦碳冶金法在这个方法中,线路板、连接器和其他压缩材料。废料包括金、银和铂系金属的混合物也被处理。两个众所周知的焦碳冶金的方法是在旋转熔炉中焚化和紧接着被氧气焰枪熔化的焚化1。特别的,第二种工艺被认为环境上更高级,因为除了无毒气体,还产生三种适合于销售的产品:一个包含锌-铅-锡的氧化物,一个与环境和谐的炉渣和一个铜-镍-锡合金。这个工艺重要的冶金数据是不知道的,当用这个工艺十,必须要考虑氧化物、炉渣和合金的数量和成分。这个工艺在其他工艺链中为一些边流炉渣或黏液作为精炼步骤而使用。顶部吹风反应堆这个回收技术是1997年由柏林技术大学冶金研究所提供的。在这个方法中,PCB转变铜-镍-锡合金,一个主要是铅和锌的氧化物和环境可接受的炉渣,金属的匮乏和建设目的的使用。PCB的热处理是在一个被提高了的温度以两个不同工艺步骤做的,这两个步骤是焚化(700)和熔化(1250)。在第二个步骤中,PCB被加热上升至熔点、氧化性熔化、燃烧半焦碳和锌铅的熔化、紧接着是包含着流动炉渣和合金减少的熔化。这两个工艺步骤都需要不同的系统来清理废气。PCB重量的30%的钙超量对于将像硅铝铁的炉渣形成元件转换为定相炉渣是必须的。额外费由于再流通熔渣而被增加。熔渣主要由二氧化硅,三氧化二铝,CaO,MgO和3%杂质的铁组成。熔渣在过滤中到达高温检测价值,所以溶渣毫无疑问的被用做建筑材料。高温分解PCB废料主要成分只一,树脂最初是从原油中生产出来的,并且可以热分解为燃料和石化产品,因此PCB废料在可以回收的原油方面有可观数量的能量。高温分解是处理PCB废料一个经济和环境选择性的资源回收17。高温分解是固定床反应堆在623-1073K在1000h的气时空速的高纯度氮(99.9%)中持续30分钟来实行的。在高温分解中产生的气体通过水冷,不可压缩的气体排放前通过1M 的NaOH溶液清洗。这个工艺的产品viz油在鼓中分离和收集。高温分解调查在实验阶段,并且已经在真空、熔盐、流体床、回转窑、气泡、固定和移动床反应堆中实行。 总结和提高PCB回收方法中大多数都不能回收在PCB废料中的塑料和陶瓷,而这存在潜在的环境不利的影响。大多数分离的材料都是环保不倡导的土埋法。在一些情况下,这些材料甚至不能当作填充剂或建筑材料而重新使用。因此发明一个贵金属的重新得到和再循环的对环境友好的方法是有很大空间的。另一个对现行PCB回收工艺的挑战是拆卸的自动化。在这个领域已经做和很多实验,但是由于PCB原料成分和结构的复杂性。自动拆卸不能广泛地应用。为了解决这个问题,新的认识和鉴别技术应当被发明来提高这个工艺,一些基于可以应用于回收工艺的自学,模糊逻辑和神经网络等方法也需要不断发展。没有单独的处理对于处理PCB废料是足够的,因为PCB不同价值的不同材料,因此应当发明一个完整的方法包括拆卸、机械和湿法冶金。在低端应用和焦碳冶金精炼的无毒给料需要下更多努力。即将报废产品的分析可以在产品设计中带来显著的提高,举个例子,塑料燃烧会加重全球变暖,因此设计者必须找出更安全的包括这些材料的碾压和元件包装的选择。有毒物质也应当在PCB制造工艺中消除。为了完全的环保,PCB应该只包含可以再循环的部分和可重新得到的金属。参考资料1A.Bernardes, I.Bohlinger, and D.Rodriguez, “Recycling of printed circuit boards by melting with oxidizing /reducing top blowing process, ”in Proc. Sessions and Symposia Sponsored by the Extraction and Processing Division, TMS Annual Meeting, B. Mishra, Ed., Orlando, FL , eb.913,1997,pp.363375.2J.B. Legarth, “Recycling of electronic scrap,” Ph.D.dissertation, Tech. niv. Denmark Lyngby,2002.3S.Ehrler, “Properties of new printed circuit board materials,” Circuit World,vol.28,no.4,2002.4S.Wilkinson,N. Duffy, and M.Crowe, “Waste from electrical and electronic equipment in Ireland :A status report, ”EPA, EPA topic report,2001.5J.A.Shields, “Tantalum: The refractory metal with low-and high-temperature pplications ,” J.Metals, Minerals and Mater. Soc.(JOM),vol.49,no.1,pp.2525,1997.6W.Kck and P.Paschen, “TantalumProcessing, properties and applications,” J.Metals, Minerals and Mater. 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