废弃电路板的资源特点及回收处理技术

上海交通大学许振明课题组对废弃电路板的机械回收处理进行了研究。其回收工艺主要包括两级破碎、静电分选、金属回收和非金属材料的再利用，如图2所示。首先采用剪切式旋转破碎机和冲击式旋转磨碎机相结合进行一级破碎和二级破碎，达到金属-非金属充分解离的程度，然后应用辊式电晕-静电复合电场高压电选机，对已破碎的废弃电路板进行金属颗粒与非金属颗粒的分选。
对于上述机械处理技术而言，各种材料尽可能充分地单体解离是高效率分选的前提。废弃电路板破碎程度不仅影响破碎设备的能耗，还将影响后续的分选效率，所以说破碎是关键的一步。由于印刷电路板基材硬度高、韧性强，要求细碎能耗大，破碎过程中部分机械能转变成热能，树脂、塑料等有机物由于局部高温产生有毒气体，还将不可避免地产生噪音和含有玻璃纤维、有机树脂的粉尘，对环境造成不利影响。

图3比利时Umicore公司的金属熔炼流程
德国Daimler-Benz Ulm Research Centre公司提出了一种液氮冷冻破碎的技术对电路板进行处理，具有四段式工艺：预破碎、液氮冷冻粉碎、分类、静电分选。这种用低温破碎的方法使废弃电路板基材脆化更容易破碎，减少了有毒气体的产生。但是，液氮冷冻使得处理成本大大增加，对设备的要求也很高。由此可见，机械法处理废弃电路板，在环境保护和资源化回收利用等方面还存在着一些问题。
2.火法冶金
火法冶金是一种回收废弃电路板金属尤其是贵金属的传统技术。在火法冶金过程中，废弃电路板首先被燃烧以去除塑料，然后对剩余金属进行熔渣和提炼。比利时Umicore公司提出用铜熔炼的方法处理电子废弃物，
其处理流程如图3所示。废弃电路板等电子废料经预处理后，送入Isa熔炼炉进行熔炼。产生的气体送硫酸厂处理；得到的粗铜送电解精炼回收铜、贵金属和稀有金属；炉渣送铅鼓风炉回收铅、锡等其他金属以及贵金属和稀有金属等。
高温冶金处理的最大优点是能够处理所有形式的电子类废品，但也存在许多缺点。单纯采用高温冶金处理废弃电路板存在一些问题：一是废弃电路板的有机塑料没有实现高附加值资源化；二是焊锡等金属在火法冶金过程中回收量很低或无法得到回收；三是火法冶金过程中产生大量的废气、废渣需要妥善处理与处置。
3.湿法冶金
湿法冶金也是一种传统的废弃电路板回收技术。Young Jun Park等提出了一种“机械破碎分选+湿法冶金”的方法处理印刷电路板，主要包括破碎、铁铝分选、焊料浸出回收、铜浸出回收、贵金属回收和镍锌分离几部分，如图4所示。分别用磁选和涡电流分选分离铁和铝后，用含有Ti（Ⅳ）的酸液处理废弃电路板使锡或含锡和含铅的合金溶解为Sn（Ⅱ）和Pb（Ⅱ），通过电积的方法把锡离子和铅离子还原为金属锡和铅而回收；最后采用硫酸铵溶液浸出、萃取、电积得到铜，再进行贵金属回收、锌和镍的分离回收。采用湿法冶金处理废弃电路板具有金属回收率高、金属纯度高等优点，然而湿法工艺流程复杂、化学试剂耗量大，在处理过程中产生大量的废水、废渣需要妥善处理。
4.热解
热解是在缺氧或无氧条件下将有机物加热至一定温度，使有机树脂中的化学键断裂，把网状的大分子分解成有机小分子，残留物为无机化合物，生成气体、液体(油)、固体(焦)并加以回收的过程。从PCB的组成能够看出，树脂塑料等高分子材料占废弃PCB重量的30%左右，由于这类材料直接或间接来源于石油产品，具有很高的热值，利用它们既可产生能源也可生产相关的化学产品，以一定的形式回收这部分材料具有经济和环境的双重价值。
近年来，随着工业的急速发展，人们逐渐意识到环境保护和开发再生能源的重要性，热解技术开始用于固体废物的资源化处理。由于热解法对固体废物特别是有机高分子聚合材料处理所具有的减量化、无害化和资源回收率高等明显优势，国内外已开展了采用热解方法处理废弃电路板的理论研究和工程实践。

图4废弃电路板的金属回收流程