当用机械方法回收废旧印刷电路板的研究上

用机械方法回收废旧印刷电路板的研究(上)

摘要 研究了用物理方法处理回收废旧印刷电路板的设备和工艺，主要包括废旧印刷电路板的破碎和解离、用干法和湿法分选技术分离金属和非金属等。研究发因此我们深入地了解客户在平常工作中所面临的挑战现，破碎到1.2 mm时，废旧主板可以基本解离，破碎产物中约含有6%的铜、18%的其他金属、76%的非金属；铜主要分布在 0.5 mm粉末中，金属主要在 0.5 mm粒级中；高频气力分选机可以有效地将非金属和金属分离，而且其分选粒度范围宽、分选下限低、运行费用低，是比较理想的干法分选设备。

关键词 废旧印刷电路板 机械方法 破碎 干法分选 浮选

印刷电路板(PCB)主要用于计算机、、消费类电子产品和电信产品等。随着经济和信息技术的发展，我国PCB工业也迅速发展，生产企业已经超过500家[1]。

当前，世界已有1.25亿台旧计算机等待处理，而家用电器、、寻呼机等设备的报废问题也十分突出。专家预测，从2003年起，我国已进入第一个废旧电器高峰年，每年进入更新换代期的冰箱、洗衣机、电视机都在500万台左右；个人电脑的经济寿亚洲地区建筑玻纤复合材料保持了34%增长速度命只有2年左右, 每年需要报废700万台；同时未来3年内，上千万部也会进入淘汰期。加上在PCB的生产过程中产生的边角料与废品，废旧PCB的产量比较可观，而且与日俱增。

废旧电路板是典型的电子废弃9.冷热冲击实验机在操作前应先将内部杂质(物) 清除物，填埋时占用大量空间，其中的金属及高分子有机物在自然条件下很难降解，有害成分通过水、大气、土壤进入环境，给人类健康和生态环境造成潜在的、长期的和不可恢复的危害。

固体废弃物减量化、无害化和资源化是我国的国策，物理方法具有投资少、环境污染小等特点，是化学、火冶、热解方法的前Y轴表示应力期处理技术，是电子废弃物处理的发展趋势。但目前我国缺少系统的技术和设备，回收利用比例低，迫切需要加强相关理论，工艺与设备方面的研究。

1 PCB的破碎解离特性

PCB的种类较多，基板主要是单层或多层，玻璃布基或复合基环氧树脂覆铜板，上面有塑料引脚。PCB所含的金属包括基本金属（铝、铜、铁、镍、铅、锡和锌等）、贵金属和稀有金属（金、银、钯、铑、硒）等，其中铜的含量较高。塑料的主要成分主要为25%左右的C-H-O聚合物（聚乙烯、聚丙烯、聚脂、聚碳酸脂和酚醛等）、含量小于5%的卤化物和含量小于1%的含氮聚合物。惰性氧化物的主要成分为约15%的硅酸、约6%的氧化铝及约6%的碱和碱性氧化物、约占3%的其他氧化物如碳酸钡和云母等[2]。

不同电子设备的电路板中元素的组成和含量不同。如电视机中PCB的贵金属含量比计算机少，铁、铅和镍的含量多。据笔者研究，电脑主板和线路板中的主要成分是树脂和玻璃纤维、塑料、铜、铁、合金等。显而易见，用物理方法分离不同物料的前提是使不同组分破碎解离。

机械破碎施力种类因物料性质、粒度及粉碎产品的要求而不同。对韧性物料，一般用剪切或高速冲击；对多组分物料，一般用冲击作用下的选择性破碎。废旧电路板与煤炭、脉石的性质明显不同，主要表现在以下几方面：电路板的硬度较高、韧性较好；有良好的抗弯曲性能；多为平板状，很难通过一次破碎使金属与非金属分离；所含物质种类较多，解离后金属有缠绕现象等。这些特点决定了PCB的破碎与天然矿石破碎不同。选矿常用的圆锥破碎机、颚式破碎机、辊式破碎机不适合破碎电路板，冲击式破碎机和锤式破碎机采用冲击破碎的原理，可以用于电路板的细碎，但国内仍没有技术成熟的可用于废旧电路板粗碎的破碎机。为此笔者开发了ZK-1剪切破碎机进行粗碎，再利用冲击破碎机细碎。

图1为ZK-1剪切破碎机的外形图，图2为电路板破碎产物中 0.5 mm不同粒度不同组分占全样的比例。表1为废旧电路板破碎物中金属与非金属在不同粒级中的分布。结合图像分析结果，得到的结论是：破碎到1.2 mm时废旧主板可以基本解离；解离后得到的塑料主要来自插槽，由于塑料相对较脆，容易破碎，在大于0.5 mm粒级中所占的比例最大；树脂是基板的主要成分，但韧性较大，在细粒级中的比例较高；大于0.5 mm物料中的金属主要是针状引脚，以1.2～0.5 mm粒级最多，小于0.125 mm物料中金属含量很低；铜是废旧电路板中数量较大、价值较高的金属，富集在0.50～0.25 mm与0.250～0.125 mm两个粒级中，其含铜量分别为20.33%和22.77%。

由表1废旧电路板破碎物中金属与非金属在不同粒级中的分布可知，破碎产物中，铜的含量为5.78%，其他金属的含量为18.02%，非金属含量为76.2%。铜主要分布在 0.5 mm粉末中，其他金属主要分布在 0.5 mm粒级中。

回收废旧主板中的铜和其他金属有显著的经济效益和环境效益。以铜为例，我国铜矿多为贫矿，品位大约0.5%，炼出1 t金属铜需要200 t铜矿石，而开采1 t铜矿石的同时要产生3 t废石。因此，从废弃物中回收1 t废铜相当于减少600 t废渣。