电子废弃物中环氧树脂的无害化和资源化处置现状和对策研究

摘要：随着电子信息等高科技产业迅猛发展，电子废弃物的产生量迅速增大。另一方面，国内电子废物的飞速增长和国外电子废物的大量涌入，成为中国环境安全重大隐患。电子垃圾成分复杂且其污染物众多，不恰当处理势必造成了严重的环境污染，而其中最难以无害化和资源化，且所占比例最高（大于50%）的材料是环氧树脂。就电子废弃物中环氧树脂处置技术、国内外处置现状进行了分析，从可持续性发展的环保战略高度，结合承担国家科技部相关项目的研究进展情况，介绍了利用电子废弃物中环氧树脂的新工艺，并根据国情提出了一些建议和对策。
关键词：电子废弃物；环氧树脂；现状；对策
0 引言
电子信息类产品和其他使用线路板的电子材料生产过程中，环氧树脂等高分子材料用量约占产品量的50%以上。在生产、使用和报废过程产生的板状废弃物和碎屑，通常分为三大类型，即：废覆铜板、线路板边角料、废电路板。其中废覆铜板、线路板边角料是生产线路板过程中产生的下脚料和残次品，特点是相对集中，收集较为容易，也是目前国内外废线路板再生利用的主要对象。随着电子信息产业的飞速发展，以废家电为主的电子废弃物的大量产生，成分复杂的各类废电路板（即带有各种电子元器件的废线路板）逐步成为废线路板的主要类型和再生利用对象。废电路板来源渠道多，物质组成较其他两类废线路板复杂，因而处理难度较大，主要表现为资源再生利用过程中的资源利用率较低，二次污染严重。其中最难以资源化的材料是环氧树脂，废线路板的全组分高值化清洁利用技术已经成为电子废弃物处理处置的关键和核心技术，也是世界各国普遍关心和竞相开发的技术。
江苏常州和苏州地处长江三角洲地区的中心位置，电子信息产业（尤其是电子元器件产业）是支柱产业之一，生产企业和用户报废的电子产品的数量日益增多。目前江苏省拥有危险废物经营许可证的处理处置废覆铜板、线路板的企业近60家，年处理量达16万t，由此产生的以环氧树脂为主的非金属废料12万t左右。因此，对电子废弃物中环氧树脂的无害化处置和资源化利用状况进行研究，率先找出并制定相关对策，是实现江苏乃至全国经济社会可持续发展所需，是构建资源节约型和环境友好型国策的呼唤，必须引起重视。
1 无害化和资源化处置现状
目前，国内外对报废线路板等的处置方法主要有两种：一是通过焚烧方式，将包括环氧树脂在内的大部分有机物变成气体，从焚烧渣中提炼铜等有色金属。
由于焚烧不完全，排放的烟尘中含有大量有毒有害物质，严重污染环境。同时焚烧过程本身所耗能源较大；二是通过机械粉碎，将大部分金属从环氧树脂等非金属材料中分离出来。环氧树脂等非金属粉末填埋或者送到当地固废中心进行焚烧处理。
1.1 处置技术现状
电子废弃物中环氧树脂的无害化和资源化处置技术上来划分，则主要有以下几种方法[1]：
1.1.1 热解回收法
热解也称第三级回收，是在无氧的条件下加热将高分子聚合物材料转化为低分子化合物，以燃料或化工原料的方式获得回收利用，同时使聚合物与金属、填料得到分离[2]。热固性环氧树脂在热解作用下，化学键断裂，交联网状的大分子被分解为有机小分子，以液体和气体的形式回收利用，残留物主要是玻璃纤维等无机化合物。对于经过热解回收法得到的液体油和气体经过一定处理后可以作为燃料直接利用，能量利用效率比直接燃烧高的多，同时由于热解油的成分主要是异丙基苯酚和苯酚，又可提取高附加值物质作为化工原料合成其他物质。
热解回收法用于处理电子废弃物中的环氧树脂具有很大的优势：热解所需的设备相对较简单；热解过程中释放的有毒气体收集后可集中处理；处理效率高；可避免二次污染[3]。
1.1.2 物理回收方法
物理回收方法即机械回收技术，机械回收技术包括拆解、粉碎、物料分选等处理过程。处理后物质再经过冶炼、填埋、焚烧等处理后可获得的金属、塑料、玻璃等再生原材料。机械回收技术具有污染小，可以进行综合回收利用，并且还可以在设计阶段将可回收利用的性能融入产品中等优点，因此得到广泛的应用[4]。
文献[5]采用物理方法对废印刷电路板进行回收处理，将其中的金属材料和非金属材料分别加以回收利用。选用300目以下细的非金属粉作为填料填充PP，PP复合材料的力学性能得到了很好的提高，填充量为50%时弯曲模量最大增幅为143%，弯曲强度最大增幅为69%，拉伸屈服强度最大增幅为59%。实验结果表明，将非金属粉作为填料填充聚丙烯复合材料是一种可行的非金属粉利用方法。不仅能够提高聚丙烯复合材料的力学性能，还可以达到减少环境污染，实现资源再利用，降低复合材料成本的多重效果。
文献[6]利用破碎废旧印刷电路板的基板材料颗粒为原料制备的再生板材，可用来制作家具、组合板、地板砖、等建筑装饰材料，也可以用作绝缘材料。将废弃物粉碎成粒度不同的粉末，作为填料使用。这种方法，生产成本最低，处理方法简单，但在制造微粉时，粉碎成本相对较高，作为微粉添加到bmc、smc或其他玻璃钢产品中，往往随着添加量的增加，降低新制品的强度。因此，回收利用的经济性、回收后材料的综合性能（如品质的稳定性）等方面还存在一些问题，尚需进一步改进。