廢棄印刷線路板的預處理技術

　　在對廢棄印刷線路板進行預處理之前,要注意將不同種類的印刷線路板分開。Yamane等[7]對電腦和手機中廢棄印刷線路板的特性做了研究。結果表明,電腦中廢棄印刷線路板較手機中廢棄印刷線路板有更高含量的稀有金屬及更低含量的銅,這決定了前者以回收稀有金屬為主要目的,而后者的側重點是銅的回收。

　　1拆解

　　拆解是為了將電阻電容等元器件與廢棄印刷線路板的基板分離,以回收一些經過檢測能再次使用的電子元器件,并為后續環節中對不能循環使用的部分進行分類處置奠定基礎。過去一般采用手工拆解,勞動強度高,工作效率低,而且線路板中的溴和重金屬的析出也危害人體健康。近年來各國研究人員都致力于自動拆解裝置的開發,并取得了一些成果。日本NEC公司研制了一套自動拆解線路板中電子元件的裝置,主要采用紅外加熱和兩級去除的方式使穿孔原件和表面原件脫落。Feldman等采用浴洗或熱空氣加熱等方法熔化焊錫,再用真空夾或機器人拆除線路板表面元器件。

　　2破碎

　　破碎是通過機械作用把線路板轉變為一定尺寸的顆粒,以滿足焚燒、熱解等后續環節對給料尺寸的要求,或者使不同組分相互分離而實現高效分選。研究發現,線路板被破碎到08mm以下時金屬與非金屬組分基本可以達到100%的解離。常溫干法破碎具有成本低、運轉周期短、再生資源效果好等優點,但是印刷線路板中的含溴阻燃劑易分解釋放出有毒氣體和粉塵,破碎過程中產生的熱量還可能使線路板軟化或誘發爆燃。低溫破碎技術利用液氮等介質將電路板冷凍變成脆性物質后破碎,可以大大減少溴等污染物的析出,但是成本也會增加。段晨龍等提出了一種濕法破碎技術,它具有粉碎效率高、過粉碎少、無二次污染物等優勢,但處理過程中會產生一定量的廢水,且增加線路板顆粒的水分,不利于采用焚燒等后續處置方法。相比之下,低溫破碎技術具有較好的應用前景。

　　3分選

　　線路板破碎后的粉末狀混合物含有多種金屬和非金屬成分,通過分選可得到各種物質的富集體,分別進行后續利用。常用的分選方法有氣流分選、磁選和電選等。氣流分選是根據各種組分密度的不同借助流體動力和各種機械力的作用,使不同組分分層。主要用于分離塑料和金屬。該法操作簡單,不易對周圍環境造成二次污染,但不能進一步分離不同的金屬。磁選是利用各物質的磁性差異在不均勻磁場中進行分選,磁性較強的顆粒會吸附到產生磁場的磁選設備上,而磁性弱的和非磁性顆粒就會受自身重力或離心力的作用掉落到預定的區域內。它只能分選出鐵、鎳等鐵磁性物質,不適合廢棄線路板中銅等金屬顆粒與非金屬顆粒的分選。電選是根據不同物質的導電差異,在物料經過電場時,利用作用在金屬和非金屬成分上的電場力以及機械力的差異來進行分選的一種方法。它對于金屬具有較高的回收能力,對能量的需求較低,且不會造成二次污染,但回收的金屬純度不高。在實際應用中,通常采用多種分選技術的組合工藝,以提高分選效果。

廢棄印刷線路板的處置技術

　　1冶金處置技術

　　火法冶金。火法冶金技術的基本原理,是使線路板中的有機材料在冶金爐的高溫環境中燃燒而轉化為氣體,玻璃纖維等成分轉化為浮渣而分離去除;金屬熔融于熔煉物料或熔鹽中,呈合金態流出,富集后的金屬制作成陽電極,通過電解法進一步提純[15]。該法主要應用于電子廢棄物中貴金屬的提取,在20世紀80年代得到廣泛應用。火法冶金提取貴金屬方法簡單,操作方便,但是由于有機物在焚燒過程中會產生二英和呋喃等有害氣體,嚴重污染環境,且金屬回收率低,處理設備昂貴,目前該方法已經逐漸被淘汰。

　　濕法冶金。濕法冶金技術是利用硝酸等強氧化性介質浸取線路板顆粒中的金屬,使絕大多數金屬進入液相而與其他成分分離,然后通過對浸出液進行萃取、沉淀、置換、離子交換、過濾及蒸餾等過程,從浸出液中回收金屬。Rath等[18]利用熱等離子體和酸液浸出聯用的方法回收廢棄印刷線路板中的金屬,得到銅的浸出率為91%,鎳和鈷的浸出率分別為944%和933%。李晶瑩等[19]采用硫脲浸出廢棄印刷線路板中的金、銀,在pH≈100的條件下,硫脲質量濃度為24g/L,Fe3+的質量濃度為6g/L,反應溫度為25℃,浸出時間為2h,物料粒徑為015mm時,金、銀的最高浸出率可達到90%和50%。該方法環保低毒,操作簡便,材料價廉易得,是一種應用前景廣泛的環境友好型浸金方法。濕法冶金技術存在工藝復雜、化學試劑消耗量大等缺點,而且在處理過程中會產生大量有毒和腐蝕性過濾溶液,可能導致嚴重的二次污染。該方法目前也較少采用。

　　2超臨界流體技術

　　超臨界流體技術是利用超臨界流體的特殊性質來破壞印刷線路板中的黏結層,使線路板層與層之間失去粘連而完全分離,從而實現對廢棄印刷線路板中各個組分的回收。超臨界流體法主要包括超臨界水氧化法、超臨界CO2流體法等。超臨界水氧化技術是利用超臨界狀態下水與氧或空氣能完全融合在一起的特點,使廢棄印刷線路板中難處理的物質與水中的氧反應生成CO2、N2、水和無害的鹽類。研究表明,采用超臨界水氧化法可使印刷線路板等廢棄物的分解率幾乎達到100%。超臨界CO2流體技術則是利用超臨界CO2的高溶解性、高擴散性和良好的流動性、滲透性來破壞廢棄印刷線路板中起黏結作用的樹脂,從而使廢棄線路板的各組成材料分離。超臨界流體法處理廢棄印刷線路板能夠較好地滿足線路板回收過程的環保要求,同時材料回收率較高,能耗少,符合可持續發展的需要。但是,超臨界流體法需要在高溫、高壓下,經過長時間處理才能達到回收的目的,因此,設備需要耐受很高的壓力,投資較大,安全性要求高,且設備處理能力較小,目前尚不能大規模應用于廢棄印刷線路板的回收處理。

　　3微生物技術

　　微生物技術是利用微生物活動使金等貴金屬合金中的其他非貴金屬氧化成可溶物而進入溶液,使貴金屬裸露出來,通過進一步分離、富集和純化而提取貴金屬的高新技術。周培國等利用從煤堆積水中分離得到的氧化亞鐵硫桿菌對印刷線路板中的銅進行了浸出研究,當添加量為10g/L和20g/L時,在15d內印刷線路板中的銅幾乎全部浸出。利用微生物回收廢棄印刷線路板中的金屬組分,是一種經濟、環保的處理方法。它具有工藝簡單、費用低、操作方便等優點;缺點是浸出時間長,對除了銅以外其他金屬浸出率低,很難找到特定的微生物實現廢棄印刷線路板中各組分金屬的分離。目前,該技術還不成熟]。