电子废弃物回收利用的物理分选技术

摘要：电子废弃物在未来5一l0年的年增量估计为25％左右，电子废弃物环境污染问题和潜在资源价值须高度重视。分析了电子废弃物的主要特点及其与物理分选相关的性质，详细介绍了物理分选的研究现状及发展方向。认为正确界定电子废弃物，做好电子废弃物分类、拆解，实现减吝减重，充分利用电子废弃物中物质成分和物理、化学性质差异，发展亚微米尺度金属粉末、玻璃纤维、塑胶粉末的物理分选技术，是实现电子废弃物合理回收利用待解决的技术问题。
关键词：电子废弃物；回收利用；亚微米尺度；物理分选
电子废弃物是世界上增长最快的垃圾，在未来5-10年的年增量估计为25％左右。一方面，电子废弃物中含有大量可利用的铝、铁等金属及金、银、铂等贵金属和玻璃、塑料等材料，具有很高的回收价值。电子废弃物组成见表1。另一方面，电子废弃物中含有重金属和其它有害、有毒成分，如铅、汞、镉、多氯联苯等。若随意丢弃、堆放或不合理处理，会严重污染环境和危害人身健康_3J。因此，如何使电子废弃物无害化和资源化成为环境工程领域研究的重要课题。在此通过分析电子废弃物的主要特点及与分选相关的性质，详细介绍物理分选的研究现状及发展方向。
表1电子废弃物组成％

1电子废弃物分类收集及合理拆解
电子废弃物的组成多样，成分复杂。如计算机制造使用了40多种塑料，多块电路板和多种电子元器件，如变压器、电池、电容、晶体管、集成电路、芯片、电阻等。印刷线路板的成分见表2，正确界定电子废弃物，区分设备的机械部件和电子部件，合理拆分设备和器物的箱体、壳体、机械零部件，做到电子废弃物分类收集和合理拆解，分捡电容器、电池、电缆、塑料、印刷线路板、阴极射线管、金属构件，对可能引起爆炸的元器件，含有铅、汞、镉等有害物质的元器件进行单独处理。这样不仅能实现减容减重，初步富集有价物质，还可以提高后续处理工艺的效率，简化处理流程，减少污染和处理成本。
表2印刷电路板成分％

电子废弃物自动拆解技术是上世纪研究开发的热点。半自动拆解生产线已有工业应用的报道l4I，如浴洗或热空气加热等方法熔化焊锡，再用真空夹或机器人拆除线路板元器件。利用红外加热和垂直和水平方向的冲击力，结合表面剥蚀技术，使元件脱落和焊料脱焊。不同金属在印刷电路板中的分布粒度是不同的。电路板中铜箔的厚度为几微米到十几微米，宽度为几微米至1mm不等，铜箔通过胶粘剂与基板粘接；电路板上插槽中的金属多以铝为主，集成电路中框架材料和外引线材料多在毫米级，而内引线则为微米级。大部分金属的粒径在0.074mm以上，这为采用传统的物理分选富集金属提供了可能。
金属与非金属之间、金属与金属之间的结合主要通过胶接、焊接等方式，利用硬度差别和结合不牢的特性进行选择性破碎，使金属与非金属解离。破碎产品粒度的选择以金属与非金属的基本解离为依据，通过调节筛网的网孔控制。常用的破碎设备主要有锤碎机、锤磨机、切碎机和旋转破碎机等。根据物料的物理特性选择破碎设备、流程和合理的破碎产晶粒度，可提高破碎效率，减少过粉碎和能源}肖耗，并为物料的有效分选创造条件。
电路板的基板主要是由玻璃纤维和树脂复合而成，具有一定的强度和很高的韧性，需要采用以剪切为主的破碎设备。
温雪峰等人测定电路板粉碎产品铜、铝的解离度。金属铝很容易解离，5mm单体解离度即接近100％，而金属铜随着破碎物料粒度的减小，解离度逐渐增加，在0.25mm左右可以认为基本达到解离(解离度达98.65％)。值得注意的是，电子废弃物的材料组成和结合方式日趋复杂，其中的贵金属赋存粒度极小，不容易实现单体解离。为了满足物理方法分选贵金属得到高纯产品的需要，采用阶段研磨作业，将物理分选粗选得到的金属富集体磨至5m以下或亚微米级是必要的。因此，需加强磨削作用，研制适合金属粉末粉碎的设备。这种设备研究开发将成为废电路板物理分选和综合利用的关键问题，因为解离度很大程度决定物理分选过程、回收物质的品位以及能量消耗。
2电子废弃物的性质及物理分选方法
电子废弃物最常用的技术主要有物理分选、湿法冶金(包括生物浸出)和火法处理。
火法处理将电子废弃物焚烧去除塑料和其他有机成分而富集金属。该法存在以下问题：(1)有毒气体易逸出，且电子废弃物中金属，特别是锡、铅等易以氯化物或其它形式挥发，某些金属熔于陶瓷及玻璃熔融形成的炉渣造成金属的损失；(2)不能回收大量非金属成分如塑料等。湿法冶金包括浸出和提取工序，是将粉碎后的电子废弃物在酸性或碱性条件下浸出金属，浸出液经过萃取、沉淀、过滤、置换、电解等过程回收金属。缺点是部分金属的浸出率低，特别是金属被覆盖或敷有焊锡时，包裹在陶瓷中的贵金属更是很难浸出，产生的含强酸和有剧毒的氰化物等废液，对环境危害较大，无害化成本较高。生物浸出的主要缺陷在于浸出时间过长，而且苛刻的运行条件使其应用受到限制。