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廢電路板處理技術(shù)評(píng)析
發(fā)布日期：2011/5/3 11:32:52 已閱讀：1069 次
廢電路板的回收是一個(gè)新興行業(yè)。隨著大量家用電器的報(bào)廢，廢電路板的數(shù)量越來(lái)越大，其回收利用價(jià)值也引起眾多投資者關(guān)注，成為很有發(fā)展前途的產(chǎn)業(yè)。廢電路板的成分復(fù)雜，回收處理難度大，且電路板在生產(chǎn)過(guò)程中加入了大量的有機(jī)物質(zhì)，在廢電路板的回收處理過(guò)程中稍有不慎就可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。目前，我國(guó)廢電路板的回收處理技術(shù)還比較落后，開(kāi)發(fā)先進(jìn)的廢電路板處理技術(shù)已成為眾多技術(shù)人員研究的對(duì)象。本文擬就目前的廢電路板回收處理技術(shù)作一介紹和評(píng)析。
一、廢電路板的組成
廢電路板包括廢覆銅板（CCL）、廢印刷線路板(PCB)、帶有集成電路和電子器件的印刷線路板卡（一般稱(chēng)為廢電路板）。
�。�.廢覆銅板
覆銅板是生產(chǎn)印刷線路板的原材料，主要由基板、銅箔、粘合劑組成�；宓闹饕牧鲜呛铣蓸�(shù)脂和增強(qiáng)材料，其中合成樹(shù)脂主要有酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚四氟乙烯等，增強(qiáng)材料一般有紙質(zhì)和布質(zhì)兩種。
基板的表面是銅箔，銅箔采用機(jī)械加工和電積法生產(chǎn)，目前以電積法生產(chǎn)為主，銅箔厚度一般為18µm、25µm、35µm、70µm、和105µm。銅箔用粘合劑牢固地粘覆在基板上，就形成了覆銅板。
目前我國(guó)大量使用的覆銅板有酚醛紙質(zhì)覆銅板、環(huán)氧紙質(zhì)覆銅板、環(huán)氧玻璃布覆銅板、聚四氟乙烯覆銅板、聚酰亞胺柔性覆銅板，其中中檔以上的民用電器、儀器儀表采用環(huán)氧（紙質(zhì)或玻璃布）覆銅板，用量較大。中低檔次的民用電器多用酚醛紙質(zhì)的覆銅板。
廢覆銅板是在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的殘次品、邊角料，由于表面有壓制的銅箔而呈現(xiàn)黃色，一般稱(chēng)之為黃板。廢覆銅板含銅量不一，低的約15%，高的可達(dá)70%以上，是一種回收銅的重要資源。
2. 廢印刷線路板
印刷線路板簡(jiǎn)稱(chēng)PCB。通常把在絕緣材上按預(yù)訂設(shè)計(jì)制成印制線路、印制原件或兩者組合而成的導(dǎo)電圖形稱(chēng)之為印制電路，把在絕緣基材上提供元器件之間電氣連接的導(dǎo)電圖形稱(chēng)之為印制線路。印制電路或印制線路的成品板即稱(chēng)為印刷線路板。
印刷線路板主要用于給集成電路等各種電子元器件固定裝配提供支撐、實(shí)現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接或電絕緣等，同時(shí)為自動(dòng)錫焊提供阻焊圖形，為元器件插裝、檢查、維修提供識(shí)別字符和圖形。
我們能見(jiàn)到的電子設(shè)備幾乎都有PCB，如計(jì)算器、電腦、通訊電子設(shè)備、軍用武器系統(tǒng)等，只要有集成電路等電子元器件，它們之間的電氣互連都要用到PCB。常見(jiàn)的電腦板卡基本上是環(huán)氧樹(shù)脂玻璃布基雙面印制線路板，其中一面是插裝元件，另一面為元件腳焊接面，焊點(diǎn)一般很有規(guī)則。
印刷線路板在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的殘次品就是我們常說(shuō)的廢印刷線路板，因主要呈綠色，因此又稱(chēng)為綠板。在制作印刷線路板時(shí)，盡管一部分銅已經(jīng)被腐蝕掉，而使印刷線路板的含銅量比覆銅板要低，但是印刷線路板仍然是回收銅的資源之一。
�。�. 廢電路板卡
廢電路板卡主要來(lái)自各種報(bào)廢的電器，種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有綠板和黃板，其中綠板主要是從廢電視機(jī)、電腦、通訊設(shè)備中拆解下來(lái)的，價(jià)值較高；黃板則主要是從錄音機(jī)、音響設(shè)備、洗衣機(jī)、空調(diào)中拆解下來(lái)的，價(jià)值較低。
廢電路板卡的成分比較復(fù)雜，除印刷線路板之外，還含有集成電路和各種電子元器件，主要成分是二氧化硅、銅箔、鉛、錫、鐵微量的貴金屬和塑料、樹(shù)脂、油漆等有機(jī)物質(zhì)，因此處理難度比廢覆銅板、廢印刷線路板的處理難度大。
二、重力選礦技術(shù)處理廢電路板
該技術(shù)基于重力選礦的原理，首先將廢板破碎到一定的粒度，然后以水為介質(zhì)，采用搖床對(duì)其進(jìn)行處理，最終達(dá)到銅與玻璃纖維等增強(qiáng)材料分離的目的。
搖床是一個(gè)傾斜的縱向有許多平行的來(lái)復(fù)條或溝槽的床面，工作時(shí)借助機(jī)械動(dòng)力做不對(duì)稱(chēng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)和薄層斜面水流聯(lián)合作用，使顆粒在床面上松散、分層、分帶，并使礦物按照密度不同進(jìn)行分選的過(guò)程。重力選礦法處理廢覆銅板的最終產(chǎn)品是銅粉，嚴(yán)格地講是一種直徑大約20~40目的銅碎料。由于搖床是一種選礦設(shè)備，在選礦過(guò)程中的最終產(chǎn)品是精礦，不是純金屬，因此采用此法處理廢電路板得到的銅粉含銅大約85%~95%。如果處理不含集成電路和元件的電路板卡，則銅粉中含有少量的鐵、鉛和錫。
原料首先經(jīng)過(guò)破碎機(jī)進(jìn)行粗破碎，然后進(jìn)入第二道破碎，使之成為粒度大約為20~40目的碎料。破碎過(guò)程中持續(xù)加水，不僅起到冷卻設(shè)備的作用，而且使碎料與水形成漿料，既避免了破碎過(guò)程粉塵的污染，也便于碎料直接流入下一道工序。破碎之后形成的漿料進(jìn)入搖床進(jìn)行重力分選，在震動(dòng)和重力的作用下，銅顆粒和碎玻璃纖維分離，銅顆粒溜入專(zhuān)門(mén)的收集池，定時(shí)從水中取出，通過(guò)甩干機(jī)甩干，再經(jīng)過(guò)干燥后得到最終產(chǎn)品銅粉。為提高回收率，通過(guò)第一次搖床的物料還要經(jīng)過(guò)第二次搖床，進(jìn)一步回收其中的銅。第一次搖床得到的銅粉質(zhì)量較好，含銅量在85%~95%之間，第二次得到的銅粉雜質(zhì)較高，一般含銅量在80%以下。分離完銅粉之后的碎玻璃纖維漿料進(jìn)入多級(jí)沉降槽自然沉淀，水循環(huán)使用。
經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐證明，重力選礦技術(shù)處理廢覆銅板效果最好，處理印刷線路板效果次之，但不能處理廢電路板卡。目前一些企業(yè)在處理廢電路板卡前，往往先采用人工在簡(jiǎn)單的脫錫爐中脫錫，去掉電子元件后，再進(jìn)行破碎處理。
隨著電子工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，覆銅板的成材率與印刷線路板的合格率都在不斷提高，產(chǎn)生的廢覆銅板量逐漸減少。同時(shí)，由于報(bào)廢機(jī)電產(chǎn)品的增加，廢電路板的數(shù)量也在迅速增加，今后處理量較大的將是廢電路板卡。
采用重力選礦技術(shù)處理廢電路板具有投資少、工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但不能直接處理廢電路板卡。該技術(shù)產(chǎn)生的銅粉含雜質(zhì)高，不便于直接利用，而且銅中含有鉛錫，金屬回收率低。此外，產(chǎn)生的玻璃纖維碎料難以處理，堆積過(guò)程中會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。目前一些企業(yè)嘗試將其制成磚等建筑材料或加工成其他材料，但這些使用有機(jī)粘合劑制成的材料壽命較短，一旦損壞，又將重新成為污染源。
三、火法熔煉技術(shù)
火法熔煉技術(shù)主要包括了鼓風(fēng)爐熔煉、卡爾多爐熔煉。火法處理廢電路板的優(yōu)點(diǎn)在于充分利用了廢電路板中的玻璃纖維，使其在熔煉過(guò)程中起到熔劑的作用，并在熔煉過(guò)程中與雜質(zhì)和其他熔劑形成穩(wěn)定的硅酸鹽爐渣，解決了濕法處理被動(dòng)處理玻璃纖維碎屑的問(wèn)題。
1.鼓風(fēng)爐熔煉技術(shù)
鼓風(fēng)爐熔煉技術(shù)主要用于熔煉低檔次的廢銅，是傳統(tǒng)的三段法中的一種，也是目前國(guó)內(nèi)處理廢電路板的主要方法。該法可以同時(shí)處理廢覆銅板、廢印刷線路板和廢電路板卡。將廢電路板直接加入鼓風(fēng)爐中，以焦炭為原料，加入石灰石（或石灰）等熔劑，其中鐵、鈣分別與二氧化硅直接造渣，形成熔融狀態(tài)的爐渣。銅則在還原氣氛中被回收，最終形成粗銅錠。
廢電路板卡中含有微量的貴金屬，主要是金和銀，銅是金銀的良好捕集劑，因此，在熔煉過(guò)程中貴金屬熔于銅熔體中進(jìn)入爐缸。電路板卡中含有鉛、錫合金焊料，在還原氣氛中，大部分錫可以很好的溶解在銅中，而鉛則一部分進(jìn)入爐缸，另一部分進(jìn)入爐渣。鼓風(fēng)爐的最終產(chǎn)物是粗銅錠，含銅量一般在80%~90%之間，含有微量的貴金屬。銅錠由銅熔煉企業(yè)作為爐料，進(jìn)一步回收銅和貴金屬。
廢電路板中的玻璃纖維主要成分是氧化硅，在熔煉過(guò)程中起到熔劑的作用，因此可以減少或基本不加氧化硅溶劑。在熔煉過(guò)程中，玻璃纖維與鐵等雜質(zhì)形成硅酸鹽渣，熔融的鼓風(fēng)爐渣主要成分是硅酸鹽（硅酸鈣和硅酸亞鐵），經(jīng)過(guò)爐前水淬處理之后，形成直徑大約為5~10毫米的水淬渣。水淬渣成分穩(wěn)定，可直接作為生產(chǎn)水泥的原料，也可作為造船工業(yè)除銹的噴砂。不僅消除了其他方法產(chǎn)生的碎屑污染問(wèn)題，也提高了廢玻璃纖維的利用價(jià)值。
目前鼓風(fēng)爐處理廢電路板存在的主要是環(huán)境問(wèn)題。廢電路板中含有大量有機(jī)物，在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二惡英，對(duì)環(huán)境造成影響。二惡英的生成溫度大約是400℃-800℃,當(dāng)溫度大于800℃是，二惡英分解，但在煙氣緩慢降溫時(shí)，有重新合成的可能性，因此必須建立良好的環(huán)保處理系統(tǒng)。
2.卡爾多爐處理廢電路板
卡爾多爐處理廢電路板的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在金屬回收率高和環(huán)境效益好等方面，廢電路板不經(jīng)任何處理就可以直接作為爐料加入卡爾多爐。采用氧氣頂吹的卡爾多爐以油或天然氣為燃料，熱效率高，同時(shí)利用有機(jī)物料燃燒產(chǎn)生的熱量，使能耗大幅度降低。產(chǎn)生的煙氣不外溢，能得到良好的收集，還配備了完善的環(huán)保系統(tǒng)，使高溫?zé)煔庠谒查g冷卻至400℃一下，消除了二惡英的污染。為了解決廢電路板燃燒煙氣的異味，環(huán)保系統(tǒng)配備了活性炭吸附設(shè)施，消除了煙氣的惡臭。
卡爾多爐是間斷操作，原料的含銅量可高可低，很適應(yīng)處理廢電路板，尤其是處理帶有電子元件的電路板卡效果更好，免去了人工拆除電子元件的過(guò)程。在熔煉過(guò)程中，金、銀等貴金屬全部熔于銅中，提高了貴金屬的回收率�？柖酄t的最終產(chǎn)物是粗銅，需要繼續(xù)精煉才能得到精煉銅。
卡爾多爐優(yōu)點(diǎn)很多，但由于投資大，設(shè)備折舊費(fèi)高，只適宜大規(guī)模處理電子廢料，在中國(guó)很難應(yīng)用于電子廢料處理。
四、焚燒、熔煉工藝處理廢電路板
廢電路板熔煉過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染物主要來(lái)自有機(jī)物的燃燒，因此，該技術(shù)的重點(diǎn)是在廢電路板入爐之前對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，將有機(jī)物燃燒掉，并對(duì)煙氣進(jìn)行有效的處理，消除其對(duì)環(huán)境的污染，然后再對(duì)焚燒料進(jìn)行熔煉處理。
日本一些銅熔煉企業(yè)采用焚燒—熔煉技術(shù)處理廢電路板，收到了良好的效果。首先將廢電路板在特制的焚燒爐中進(jìn)行焚燒，溫度約為800℃，保證在焚燒過(guò)程中銅、貴金屬和玻璃纖維不熔化，使有機(jī)物充分燃燒。燃燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入二次燃燒室，在1200℃的溫度下繼續(xù)燃燒，使二惡英分解。通過(guò)二次燃燒室的煙氣迅速進(jìn)入快速冷卻設(shè)施，使煙氣溫度在幾秒內(nèi)降到400℃以下，避免了二惡英的再次合成，消除了污染。
經(jīng)過(guò)焚燒之后的廢電路板已經(jīng)不存在有機(jī)物的污染問(wèn)題，最簡(jiǎn)單的處理方法是作為再生銅的原料，可以作為配料加入陽(yáng)極爐中，經(jīng)過(guò)陽(yáng)極爐熔煉、電解、陽(yáng)極泥回收貴金屬等工序，使有價(jià)金屬得到有效回收，其中銅、貴金屬的回收率達(dá)到98%以上，是目前處理電路板回收率較好的技術(shù)。
再生銅熔煉過(guò)程中，需要加入造渣劑二氧化硅，廢電路板中的主要雜質(zhì)玻璃纖維即二氧化硅，可以替代部分溶劑，熔劑與雜質(zhì)造渣后形成硅酸鹽，是生產(chǎn)水泥的良好添加劑，也是造船工業(yè)的除銹劑（噴砂）。
焚燒過(guò)程的，熱能主要是廢電路板中有機(jī)物的燃燒，可以大大降低能耗，達(dá)到節(jié)能的效果。在焚燒開(kāi)始時(shí)和溫度低時(shí)需要補(bǔ)加少量的柴油作為燃料。
焚燒—熔煉法已經(jīng)成為日本再生銅企業(yè)處理廢電路板的經(jīng)典工藝。目前采用的焚燒爐有兩種一種是固定式的焚燒爐，另一種是回轉(zhuǎn)式的焚燒爐，兩者焚燒的基本原理相同。
五、其他方法
目前一些單位正在研究干餾法處理廢覆銅箔板技術(shù)，使廢覆銅箔板在高溫下干餾，其中的環(huán)氧樹(shù)脂在高溫下?lián)]發(fā)，并在冷凝器中回收。干餾之后的廢電路板已經(jīng)不存在有機(jī)物，經(jīng)過(guò)熔煉，得到的是粗銅，粗銅再繼續(xù)進(jìn)行陽(yáng)極爐和電解精煉，并從電解陽(yáng)極泥中回收貴金屬。該法的優(yōu)點(diǎn)是回收了環(huán)氧樹(shù)脂，不僅避免了有機(jī)物燃燒產(chǎn)生的污染問(wèn)題，而且綜合回收了其中的環(huán)氧樹(shù)脂。該技術(shù)目前正處于實(shí)驗(yàn)階段。
電路板是電子電器的基礎(chǔ)材料，中國(guó)已經(jīng)成為電路板的生產(chǎn)大國(guó)，在覆銅板、印刷線路板的生產(chǎn)制造過(guò)程中，殘次品、邊角料的數(shù)量逐年增多。同時(shí)，隨著我國(guó)家用電器已經(jīng)進(jìn)入報(bào)廢高峰期，廢電路板數(shù)量在快速增加。因此，研究開(kāi)發(fā)無(wú)害化處理廢電路板技術(shù)已經(jīng)成為再生資源領(lǐng)域的重大課題，希望上述介紹和評(píng)析對(duì)中國(guó)廢電路板處理技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)有所啟迪。北京物資回收網(wǎng) cqstjd.cn
上下篇：
·廢塑料的種類(lèi)和應(yīng)用范圍知識(shí)介紹
·什么是聚砜（PSU）
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