废弃电路板物理法资源化研究现状

摘要：对国内外资源化处理废弃电路板的物理方法进行了阐述、分析和比较。提出了存在的难点和需要解决的问题。
关键词：废弃电路板；物理法；资源化
中图分类号：X76文献标识码：A文章编号：1008-9500(2007)06-0010-04
在废弃电路板的物理法资源化回收领域，就技术而言，国外处于领先地位，特别是欧洲、美国、日本等地区和国家产生了许多专利，有些已经实现了工业化。从工艺方法来说电路板的物理法处理可分成两大类：干法和湿法。干法指的是根据物料间的电、磁、形状、密度等特性差异，利用单个或组合设备加以有效处理的技术方法，其间没有液相的存在，这也是研究较多应用较广泛的技术方法。湿法多是利用物料的密度差异性质结合液相的动力及运动特性进行有效的成分分离。干湿法的前提都需要粉碎过程，只有相应组份经有效粉碎达到较高的解离度，才会有下一步较好的分离效果。
1干法分选
1.1直接筛分法
由于组成电路板材料间的力学性质差异，破碎过程在相同的外力作用下，材料性质的不同会造成它们破碎后颗粒形状上的差异。这种特性为直接采用筛分的方法实现金属与非金属的初步分离提供了可能，但这种方法分选精度很低。日本的YOKOYAMASADAHIKO等人[1]曾研究采用破碎、分级流程从电路板中回收金属富集体。
1.2磁、电选工艺
这类工艺的一般流程是废弃物料先经过预处理，再对物料进行必要的技术处理后，进入锤式破碎机破碎。破碎后的物料经过筛分分级，通过磁选除去铁磁性物质后，分级别经过电选机得到金属富集体和非金属富集体。
Melchiorre M在文献[2]中介绍了Daimler Benz Ulm Research Centre在不断研究的基础上开发的结合液氮冷冻破碎、静电分选的四段式处理工艺，如图1所示。该工艺的主要特点：一是低温可以加强破碎效果；二是避免机械破碎产生过热，从而导致电路板中塑料等物质的氧化、燃烧，形成有害气体。

图1Daimler Benz Ulm Research Centre的废电路板处理工艺
未来科技(the Future Technology，FUBA Gmbh)[3]利用机械物理方法处理和回收电路板在20世纪90年代取得了显著的成绩，在工艺中，电路板经两级破碎加以适当分级，最后经过两级电选得到含铜92%的铜粉。Tenorio Soares[4]等利用破碎、筛分、电选和磁选的方法实现金、银、铁、铝、锌及锡的分离；Zhang Shun li利用电动滚筒静电分选机进行了回收铜的研究[5]，通过设计和操作参数的优化，达到了铜精矿品位93%～99%、回收率95%～99%的良好效果；温雪峰[6]分粒级研究了静电分选机处理0.074～5mm的废弃电路板颗粒金属与非金属的分离效果。
涡流电选机也是根据颗粒电性的差异实现分选的，这一技术在固体废物处理中回收50mm以上颗粒的金属铝取得了不错的效果。随着强力涡电流及稀土永磁的出现和发展，涡流分选技术已成功应用于电子废弃物包括电路板物料的分离中。
德国Kamet Recycling Gmbh及Trischlerund Partner Gmbh公司相继开发了用涡流分选的废弃电路板机械处理工艺[7-8]：通过破碎、重选、磁选、涡流分离获得铁、铝、贵金属及有机物等组分。经该工艺处理后的废电路板中90%的金属和塑料得以回收，10%左右的剩余物质(包括细粒物料、粉尘等)被另行处理。
瑞典[9]利用一种新开发的涡流分选机从废弃线路中回收金属铝，获得的铝品位达到85%，回收率达到90%。日本IZUMIKAWACHIAKI[10]采用破碎——涡电流——电选联合流程从电路板中回收金属富集体的发明专利中，在物料采用锤式破碎机破碎到0.8mm左右后，粗颗粒以涡电流分选，细颗粒则用静电分选进行处理。
静电分选及涡电流分选的工艺方法近年来被更多地研究和运用于废弃电路板的资源化回收，特别是物理法机械处理的工艺中，该工艺具有较好的分离效果，并且分选过程洁净，有一定的优点。但这种电选工艺还是有其不足之处，主要表现在一是对微细粒级及粉尘物料的处理效果不理想；二是它的分选原理决定物料必须与作用面有充分的接触，也就是进料颗粒要求规则、平整，最好是单层。这些缺点大大制约了设备的使用效率。
1.3气流分选工艺
气流分选属于密度分离技术，它是利用材料间比重的差异实现不同颗粒间有效分离的。目前利用气流分选方法进行电路板破碎物料分离的研究很多，所用核心设备包括：风力分选机、旋风分离器、脉动气流分选装置、空气摇床、流化床等。
在固体废弃物分类处理、城市垃圾分选方面，气流分选也有一定的研究与应用。如日本国家资源环境研究所(NIRE)利用风力摇床及气流柱式分选机分离塑料和铝。温雪峰[6]等人在进行废弃电路板中铜的回收研究中利用了以气流分选为主的工艺。废弃电路板经二次破碎后，对0.074～3mm粒径间物料，控制铜颗粒与其余组份颗粒等沉比大于2，分批次用气流分选实验装置分选，实验对于0.25～0.125mm粒级铜的回收率达到了90.76%，1.0～0.5mm、0.5～0.25mm及0.125～0.074mm粒级铜的回收率也在60%以上。风力摇床现已广泛地应用于电子废弃物的分选过程中。资料显示[11]，在德国有以气力摇床为分选主要环节的电子废弃物处理工厂，破碎后10mm以上物料破碎后利用涡流分选技术、10mm以下则分级用气力摇床分选，年处理量达5万t。Zhang Shunli使用KamasLA-K空气摇床从废旧电路板中回收金属，得到了较高的金属品位，入料量为6kg/h时，铜、金、银的回收率分别为76%、83%、91%，品位分别高达为72%、328g/t、1908g/t。