废弃电路板的综合处理与回收利用技术

1、废弃电路板的综合处理与回收利用技术周益辉1曾毅夫1龙桂花2湛志华3I凯天环保科技股份有限公司长沙4101002湖南科技学院外语语言文学系永州4251003桂林师范高等专科学校化学与工程技术系桂林541001摘要:对废弃电路板的材料成分进行了分析,针对不同的两种废弃电路板提出了 资源化处理路线,并对废弃电路板金属和非金属资源的深加工处理技术进行了探 讨。关键词:废弃电路板:金属:非金属;回收中图分类号：X705文献标识码:AThe recycle technologies of waste printed circuit boards Zhou Yi-huilZeng Yi- fulLong G

2、ui-hua2Zhan Zhi-hua31 Kaitian Environmental Technology Co., Ltd, Changsha 4101002Hunan University of Science and Engineering, Foreign Languages Institute, Yongzhou 425100 3Guilin Normal College, Department of Chemistry and Engineering Technology, Guilin 541001 Abstract: The material characteristic o

3、f waste printed circuit boards was analyzed , and the recycle routes for the two types of waste printed circuit boards were put forward, and further processes for metals and nonmetals resources of waste printed circuit boardswas discussedKeywords: waste printed circuit boards; metals; nonmetals; rec

4、yclingo前言经济的发展和科技的进步使得电子工业迅猛发展，给人类的生产、生活方式带 来了深刻的变革。同时由于电子产品的更新换代周期不断缩短，大量的电子产品在 达到使用寿命后报废成为了电子废弃物，由此产生的电子废弃物每年以18%的速度 増长，成为世界上増长最快的垃圾之一lo废弃电路板是电子废弃物中成分和结 构最为复杂、同时也是最难处理的部件如果不加处理、任意堆放或填埋或处理不 当将给周围的环境带来很大的威胁;此外,我国正在大力发展循环经济、倡导建立资 源节约型社会，以缓解人口、资源、环境对社会可持续性发展带来的巨大压力。废 弃电路板的综合处理与回收利用已成为资源环境领域的一个重要课题。废弃电

5、路板中含有大量的可利用的塑料、玻璃、金属和稀贵金属等资源.若随 意处置废弃电路板不但会给环境带来潜在的危害，而且会造成资源的极大浪费。因 此废弃电路板的无害化与资源化处置，不仅能保护人类赖以生存的自然环境，同时 也能够实现资源的回收利用。本文综合废弃电路板的特点，分别探讨了不同废弃电 路板及金属与非金属资源的综合处理与回收利用技术。1废弃电路板的材料成分分析废弃电路板的回收处理在很大程度上依赖于对其材料组成与结构的认识,因此, 从定性1周益辉（1983-,男，硕士，环保工程师，主要从事固体废弃物的资源化与产业化 研究,Email: yihuizhou21 O基金项目:湖南省社会科技发展支撑计划

6、重点项目（项目编号:2009SK2004和定量的角度确定废弃电路板上各种物质的组成和含量非常必要。印刷线路 板的基板材料通常为玻璃纤维强化酚醛树脂或环氧树脂,其上焊接有各种构件，成分非常复杂， 其中含有多种金属，具有很高的资源回收价值。瑞典Ronnskar冶炼厂2算机中的印刷电 路板的组分进行了分析，结果如表1所示。表1电脑电路板的主要物质组成物质名称塑料铜铁湊化物铅锡鎳钱锌金、银比例/% 49.779 23.728 7.467 4.646 4.480 3.650 3.319 1.825 0.747 0.166物质名称镉钳耙钳跛钻篩钳镣I汞比 例 /% 0.066 0.032 0.021 0.

7、026 0.015 0.014 0.008 0.006 0.005 0.002从材料组成来看废弃电路板中含有大量可回收的金属和塑料等非金属物质，具 有很高的回收利用价值。废弃印刷电路板含有的金属分为两大类:基本金属:如铝、 铜、铁、葆、铅、锡等;贵金属和稀有金属:如金、银、钳、耙等。一般而言，废 弃印刷电路板中基本金属含量高,贵金属和稀有金属含量低。然而废弃印刷电路板还含有铅、汞、镉 等重金属和漠化阻燃剂等有毒有害物质，如果处理不当会对大气、土壤和地下水造成严重污 染，对人类健康造成巨大的危害。2废弃电路板整体综合处理技术废弃电路板是整个电子废弃物的核心，也是最难处理的部件。关于它的回收处 理

8、.国内外研究机构和企业已经做了广泛的研究。综合现有的产业化技术、根据废弃电 路板的实际情况，现提出废弃电路板的处理路线。2.1大中型电子产品废弃电路板处理路线来自于电脑、电视、冰箱等大中型电器的废弃电路板面积较大,含元器件相对 较多,成分复杂，如图1所示。因此有必要先进行元件和基板的分离，以提高回收效 率。图1大中型电子产品的废弃电路板图2大中型电子产品废弃电路板的处理路线图2是针对大中型电子电器产品提出的回收路线。废弃电路板首先采用专门 的设备实现基板和电子元件的分离，然后分别进行处理。元件进行真空炭化蒸镭, 目的是分离岀电子元件的有机物和蒸憾出低沸点金属（锌,还有少量的镉镌汞等。 炭化渣经

9、磁选分离出铁，再经破碎和涡电流分选后得到炭渣和混合金属粉末。3.2小型电子产品废弃电路板的处理路线小型电器的电路板形状各异一般来自于电子玩具、灯管、插座、手机等。虽 然同样含有各种元件，成分也比较复杂,元器件相对小，如图3所示。因此，此类废弃 电路板不便于进行元件和基板的分离应采用整体破碎分选的方法较为适宜。图3小型电子产品的废弃电路板图4小型电子产品废弃电路板的处理路线图4是针对小型电子产品的电路板提出的回收路线。废弃电路板整体破碎后， 经过破碎经过磁选除铁，再进行静电分选实现金属与树脂粉末的分离。金属粉体再 经过真空蒸镭后分离出低沸点金属，得到含有Cu、Pb、Sn和稀贵金属的混合金 属粉末

10、。3废弃电路板金属与非金属资源的深加工技术3金属资源的分离与提炼经分选后,金属粉末与非金属粉末基本上得到了分离但是非金属中不可避免地 存在少量的金属。Cu、Fe、Al、Pb、Sn、Zn、Ni、贵金属（如Au、Ag、 Pd、Pt,这些都是废弃电路板中的主要金属其中的铁可以用磁选机进行分离:A1 可以通过涡电流分离:Zn、Cd、Hg可以通过真空蒸镭分离:剩下混合金属粉末，主 体为Cu，还有少量的焊锡（即Pb和Sn、贵金属和极少量的其他稀有金属。对于废弃电路板中的焊锡（即Pb和Sn来说,若在处理废弃电路板之前将其分离 回收是最理想的。中南大学丘克强教授课题组3利用焊锡低熔点这一性质,开发了 种废弃电

11、路板焊锡回收的装置，几乎实现焊锡的完全分离回收。因此，处理大中 型电子产品的废弃电路板，在分离电子元件和基板的过程中，完全有可能实现焊锡的 同步分离。上面讨论过不同类型废弃电路板的处理方法，可知并不是所有的电路板适合于 分离元件基板，仍有大量的废弃电路板直接破碎分选，焊锡（即Pb和Sn进入混合金 属粉末。从混合金属粉末中分离回收焊锡，若能开发一种装置能采用焊锡熔化后分 离回收是废弃电路板资源化的一大技术突破:一般采用“浸出+电积”湿法冶金的方 法剥离焊锡4,浸出液可采用包含硝酸、硝酸铁,氨基苯甲酸的溶液或者含有Ti （IV 的酸液。含铜和贵金属的混合金属粉末的资源化,仍是一个难以解决的问题。混

12、合金属 粉末的主体是铜处理路线根据实际情况而定。若是市场铜价很高硫酸铜的价格低迷，则直接作为产品送冶炼厂处理:如果是硫酸铜的价格较高，可采用湿法冶金的 方法进行处理采取的路线一般是先浸出铜后进行贵金属提纯。如图5所示,废弃电 路板被破碎分选等一系列工序后得到铜粉。据有关文献5报道.采用稀硫酸、氯化 钠和硫酸铜的混合溶液对其中的铜进行浸出试验，处理工艺如图6所示。图5废弃电路板破碎分选得到富铜粉末破碎分选图6废弃电路板金属粉末湿法处理路线其浸出原理如下:Cu + Cu2+ = 2Cu+ (1Cu+ + Cl- = CuCl CuCl + Cl- = CuC12- (24CuCl 2- + 02

13、+ 2H2O = 2Cu(OH2 CuCl 2 + 4C1- (34CuCl + 02 + 2H2O = 2Cu(OH2 CuCl 2 (4Cu(OH2 CuCl 2 + H2SO 4 = CuSO4 +CuC12 +2H2O (5CuSO 4 + 5H2O = CuSO4-5H 20 (6经过蒸发结晶后可得到纯硫酸铜产品，如图7所示:破碎分选图7硫酸铜产品实现铜的分离回收后，剩余的金属主要为贵金属（如金、银、钳、耙等，如图8所 示,可采用现有的湿法成熟工艺，实现其资源化。图8废弃电路板中贵金属可分离回收3.2非金属粉末的资源化电子废弃物中的 非金属，大多为有机塑料和纤维树脂。有机塑料，一般来

14、自于电子废弃物的外 壳，经破碎分选后，可以直接作为产品出售给塑料再生厂家，也有的企业将热塑性 塑料和木屑混合，加入添加剂，热压成塑木制品，如图9所示。还有一部分热固性 树脂，多指废弃电路板中的玻璃纤维环氧树脂粉末，由于玻璃纤维和环氧树脂解 离难度大，目前还不能得到分离，因此，废弃电路板非金属粉的利用受到了限 制。有研究人员将其作为沥青或其他制品的添加剂，但再生资源厂家产出的非金 属粉末量非常大，这种做法满足不了大规模工业需求。在广东清远等地，堆积如 山的非金属粉由于没有合适的方法处理，露天堆放在路边，由于非金属粉中还有 少量未选尽的重金属，下雨冲淋后部分重金属浸出，给当地环境造成严重污染。 还

15、有研究人员加入増塑剂等添加剂压制成再生材料，很显然，这种处置方法有一定 的优势，但我们可以看到，添加的化学制品成本很高，得到的制品目前还不能得 到广泛使用，目前还很难推广。木质纤维挤出机热塑性塑料冷却挤出成型定型 挤出成型PCB非金属切割牵引肋剂图9废弃电路板非金属材料制备再生型材工 艺路线对于树脂粉末来说，分离出玻璃纤维和树脂是理想化的资源化路线。若能 采用“机械解离+气流分选”或者溶剂溶解法分离，非金属粉体的再生价值将显著提 高，这也是进一步研究的方向，但目前这种技术要实现非金属粉末的产业化应用 还有很长的路要走。以非金属材料作为填料制备建筑材料是其再生利用的方法之 也是实现非金属材料无害

16、化处理和大规模产业化应用的重要途径。4结论本 文综合废弃电路板自身特点和产业化技术的现状，为废弃电路板整体回收利用提 出了“量身定做”的资源化路线，并对金属和非金属资源的深加工处理提出了对 策，为废弃电路板的合理化综合回收利用提供了新思路。参考文献1 Basdere, Bahadir, Seliger, Guenther. Disassembly Factories for Electrical and Electronic Products to Recover Resources in Product and Material Cycles. Environmental Science a

17、nd Technology, 2003, 37(23: 5354-5362. 2 Maixi Lu, Cuihong Zhou Recover metals from electronic scrap by dry separation. Proceedings of Hie 1st International Symposium on Dry Coal Cleaning, Clean Coal Technology, Xuzhou, China, 2002, 259-2623 Yihui Zhou, Keqiang Qiu. A new technology for recycling materials from waste printed circuit boards Journal of Hazardous Materials, 2010, 175(1-3: 823- 828. 4 RW. Gibson, D.J. Fray, J.G. Sunderland, I.M. Dalrymple, Recovery of solder and electronic components from pr