废印刷电路板(PCBs)处理技术

文摘：新的立法鼓励回收电子废物，并在电子制造业进一步实施可持续发展，该立法已经关注到大量的被运往填埋场的印刷电路板（PCB）。而且，在最近的英国贸易与工业部进行的一项调查中，对处理废电路板的新技术的需求被认为是首要问题。在英国国内，估计目前每年产生约50000吨的废印刷电路板，调查指出，只有约15%的PCB受到了任何形式的回收，剩余的均运往填埋场。本文报告了研究结果，该研究的目的是为了确认可用于从废印刷电路板中回收材料的技术和工艺。
1.引言
对电子废物总量的担忧日益增加，事实是，大部分电子废物被运往填埋场。可利用的填埋场的有限性以及对耗材采取更可持续的方法的需要，已经导致对电子废物相关的问题给予了越来越大的关注。此外，出现的立法如报废电气电子设备（WEEE）指令，对增加电子废物中材料的回收和再利用提出强制要求。在最近的一项研究中，一个突出的问题是，废印刷电路板的处置及缺乏能够应对产生的不断增加的总量的有效方法和基础设施。目前，只有那些具有固有的价值废电路板才被回收，（因为它们含有贵金属），而这仅限于通过熔炼回收。随着回收越来越多的废印刷电路板的压力不断增加，显然必须开发并实施综合的回收方法。本文所报告的工作，是为了确认并评价可用于回收废电路板及其元件的现有的及潜在的技术。
2.现状综述
2.1概述
尽管电子回收工业委员会(ICER)公布了产生的电子废物总量的信息，但专门针对废印刷电路板的具体数字却不易得到，而且定量的差别很大。从与回收工业的重要人士讨论，似乎可以认为目前英国国内每年产生约50000吨废印刷电路板，其中每年约40000吨是由普通集成电路板组成的。其余的10000吨或者是非集成电路板，或者是相关的板制作的。在50000吨废电路板中，进一步的估算为，只有约15%的电路板受到了任何形式的回收，而剩余的均被运往填埋。主要是填埋的部分中有一定的比例被通过海上运到中国进行拆解和热解。
2.2回收
普通集成印刷电路板一般都有如表1所示的各种成分，而且通常的回收路线包括通过拆解回收元件、通过机械加工、火法冶金、湿法冶金（或这些方法的组合）回收材料。
表1：普通PCB的成分

从PCB中回收元件的专业市场是存在的。然而，尽管机械人技术为成本有效地识别和拆解提供了能力，但制造新元件的低成本和高技术可能限制了回收的可行性。然后，还是不断出现了用于拆解的新技术，如那些通过开发剪切辊采用热方法除掉焊锡的技术，。
高温热解处理涉及通过射入空气将磨碎原料在约1200℃熔炉中点燃和熔化。在这些温度下有机成分被破坏，并且通过后燃烧炉处理有毒排放物。产生的摵谏鹗魯是富含铜的，并可进行电精炼处理。最终通过滤取、熔化和沉淀路线将贵金属从阳极淤渣中回收出来。目前进入回收路线（主要是为了回收其中的贵金属）的绝大多数PCB废物或冗余PCB组件，都要通过一个初级机械处理之后进行高温热解处理（熔化）。然而，为了实施真正的回收，还有强化的机械处理方法能够在热解前增加价值，并产生一个分离的聚合成分。在德国，例如，Fuba已经从废弃非集成PCB中商业化生产出92%-95%的金属流，采用的机械工艺路线包括破碎、粒化、磁分离、分类和静电分离。从该厂生产出的聚合物流已经在挤出铸塑方面找到了应用，以及作为建筑材料的填充剂。分离出来的塑料部分的这些下游应用最近已被Fuba自已开发的新应用所取代，将它们组合用在耐化学性聚合物基垫片中。现在他们还提供商用机械回收系统，作为一缆子工厂提供，采用精磨、磁和涡流分离（对于铁类金属和铝金属部分）、分类、静电分离和二次处理，以便从废弃PCB组件中生产出金属部分、非导电的和铁类部分。尽管废弃层压板材料可以更准确地定义为相关的PCB废物（并且可以进行热解最终回收铜，或产生铜灰用于肥料的生产），湿法冶金在美国已经商业化。
2.3目前的处置体系
废弃PCB来源于原始设备制造商（OEM）、PCB制造商、最终用户（单位或个人）和设备拆解商。从这些来源产生出的废弃PCB或者直接送到回收商、或者送到专业回收运作厂、或者通过处置承包商接间到回收商。元件的拆解可以由OEM实施（在供应链内重新销售或重新使用），或者由回收商实施，但一律是靠手工拆解的。手工拆解的成本使元件的回收只有在回收高价值的元素时才是可行的，或者在回收商的情况，元件的存在可能有损于熔炼厂最终的剩余价值，或者阻止任何破碎、颗粒化过程。较大的回收商一般都承担一定程度的废PCB拆解，接着进行分选、分级、破碎操作。利用磁和涡流分离除掉铁和铝成分，这样可增加最终磨碎的产品的价值。回收商的输出物，或者送到填埋场，或者送到熔炼厂，只有被转送到熔炼操作的电路板才是那些含有足够数量贵金属使回收可行的部分。所有含非贵金属的废电路板被运送到填埋场。目前，填埋场的输入占到产生的所有PCB废物的85%，一般是来源于回收商、处置承包商或专业回收运作厂的综合。废PCB一般被分等成三类：与其内部贵金属的含量是相对应的。这些分等是指H（高）、M（中）和L（低）级废物，甚至低级材料趋于含有非常少量的贵金属。在英国，少量的废PCB确实经过了可以称为专业回收运作厂的机构的回收。然而，在德国除FUBA外，这些废PCB也是被限于仅仅与贵金属回收有关的操作。也有将废PCB出口到中国进行回收。在欧洲，在一个三级水平基础上，废PCB的最新价格达到每吨5000欧元。在中国所采取的方法是，使用便宜的劳动力以不受控的方式拆解，随后对集成减少的板组件进行熔炼。