探究廢舊電路板中非金屬材料的處理與回收

李 征

廣東省梅州市梅江區(qū)園區(qū)服務(wù)中心，廣東梅州 514071

近幾年來(lái)，隨著社會(huì)發(fā)展與社會(huì)需求，電路板的需求量與生產(chǎn)量迅速擴(kuò)張，呈現(xiàn)出暴漲趨勢(shì)，各種樣式的電路板出現(xiàn)在人們的生活當(dāng)中。同樣的，電路板的使用必定有損壞，每年都會(huì)出現(xiàn)大量的廢舊電路板。廢舊電路板直接丟棄，不僅會(huì)浪費(fèi)大量的金屬與非金屬材料，還會(huì)對(duì)我國(guó)環(huán)境產(chǎn)生破壞，造成污染。所以，需要采用合理的方式對(duì)廢舊電路板當(dāng)中的非金屬材料進(jìn)行回收和利用。廢舊電路板成分復(fù)雜，是進(jìn)行回收利用的一大難點(diǎn)，對(duì)此，本文主要談?wù)搸追N常見(jiàn)的非金屬材料回收利用的方式。

1 非金屬材料回收利用的意義

電路板是電子產(chǎn)品必不可少的關(guān)鍵部位，應(yīng)用非常廣泛，一旦發(fā)生損傷，將會(huì)直接影響電子產(chǎn)品的使用。隨著科學(xué)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，市場(chǎng)中電子產(chǎn)品的需求量越來(lái)越高，電路板的生產(chǎn)量越來(lái)越大，產(chǎn)生的廢舊電路板數(shù)量也逐漸增多，回收廢舊電路板成為了一個(gè)新興的行業(yè)。根據(jù)材料的屬性，電路板的組成材料可以分為金屬材料與非金屬材料兩種，具有很高的回收價(jià)值。

在電路板中，金屬材料占據(jù)的比例為40%，非金屬材料占據(jù)的比例為60%，大多數(shù)都是回收金屬材料，而對(duì)于非金屬材料則是直接進(jìn)行焚燒或者是掩埋處理。由于廢舊電路板當(dāng)中含有大量的鹵素，在燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生破壞，污染環(huán)境。這樣不僅浪費(fèi)了非金屬資源，還污染了土地資源。如果采用合理的方式與技術(shù)，對(duì)廢舊電路板當(dāng)中的非金屬材料進(jìn)行回收利用，不僅能減少材料的浪費(fèi)，還能夠再次利用廢舊電路板當(dāng)中的非金屬材料，減少對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)，廢舊電路板當(dāng)中的非金屬材料回收利用也成為當(dāng)前社會(huì)研究的重點(diǎn)，獲得大量學(xué)者的關(guān)注。

2 廢舊電路板的組成

常見(jiàn)電路板主要有廢覆銅板（CCL）、廢印刷線(xiàn)路板（PCB）和廢電路板卡。廢覆銅板主要材料有基板、銅箔及粘合劑，其中，可以回收的非金屬材料是基板中的酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂和聚四氟乙烯等。將廢印刷線(xiàn)路板粉碎，可以得到基板及各種電路、封裝材料等組成的非金屬粉，這種非金屬粉具有良好的抗耐酸堿腐蝕性，幾乎不受任何有機(jī)溶劑的影響，同時(shí)不與無(wú)機(jī)物反應(yīng)，是一種非常穩(wěn)定的材料。廢電路板卡的成分較為復(fù)雜，不僅包括印刷線(xiàn)路板，還含有一些集成電路和電子元件，含有較多的微量重金屬元素，其回收難度也較大。

3 廢舊電路板回收利用現(xiàn)狀研究

目前，我國(guó)廢舊電路板中非金屬材料回收技術(shù)主要有物理與化學(xué)兩種回收方式。

3.1 非金屬材料物理回收法

如圖1所示，展示的是廢舊電路板非金屬材料物理回收工藝流程。物理回收法主要是通過(guò)物理手段，將廢舊電路板粉碎成為不同大小的顆粒粉，再通過(guò)金屬檢測(cè)設(shè)備將粉粒當(dāng)中的金屬分離出來(lái)，剩余的材料為非金屬材料。廢舊電路板非金屬材料物理回收流程如圖1所示。

圖1 廢舊電路板非金屬材料物理回收流程

之所以采用物流回收方法處理廢舊電路板當(dāng)中的非金屬材料，是因?yàn)樵摲椒ň哂泻艽蟮膬?yōu)點(diǎn)，可以直接將這些塑料顆粒作為塑料制品使用，不用對(duì)非金屬材料進(jìn)行二次加工利用。而且該技術(shù)的可行性非常高，處理效率快，污染比較小。但是具有一定的缺點(diǎn)，顆粒的范圍具有限制，直徑在1～3mm，甚至更小，很容易產(chǎn)生團(tuán)聚效應(yīng)，影響塑料材料的性能。其材料當(dāng)中還有一些溴阻燃劑，在產(chǎn)生的過(guò)程中很可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生威脅。

3.2 非金屬材料化學(xué)回收法

化學(xué)回收法分為熱裂解回收法與溶劑回收法兩種。

3.2.1 熱裂解回收法

熱裂解回收法也叫熱解法，是利用無(wú)氧環(huán)境將廢舊電路板金屬與非金屬分離。熱解法是將非金屬粉料進(jìn)行無(wú)氧處理，將非金屬中的環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行熱分解，從而將非金屬材料分解成小分子有機(jī)物聚合物單體，完成回收。

圖2 廢舊電路板熱解回收工藝流程

廢舊電路板熱解回收方法的優(yōu)點(diǎn)是所有熱解產(chǎn)物都可以以不同的形式使用，在減少和回收廢物方面具有優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)是熱解回收方法對(duì)設(shè)備性能要求較高，尤其是耐高溫、耐腐蝕等；能耗高、運(yùn)行成本高：在熱解過(guò)程中更難控制有毒有害氣體的產(chǎn)生，無(wú)機(jī)物質(zhì)（主要是玻璃纖維）熱解后容易在反應(yīng)器底部堆積，不均勻現(xiàn)象引起的傳熱對(duì)反應(yīng)器壽命的影響更大。此外，熱解產(chǎn)物的產(chǎn)量、品種和性質(zhì)可能受溫度、熱解氣氛、載氣速度、升溫速率、顆粒大小等因素的影響。此外，如果溫度不夠或廢氣處理方法不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生一種有害化合物，不僅會(huì)影響熱解產(chǎn)品的質(zhì)量和特點(diǎn)，導(dǎo)致其應(yīng)用范圍有限，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成不必要的危害。因此，熱解回收方法大多處于實(shí)驗(yàn)階段，工業(yè)應(yīng)用較少。

3.2.2 溶劑回收法

使用有機(jī)或者無(wú)機(jī)溶劑將廢印刷線(xiàn)路板的交聯(lián)高分子通過(guò)水解成為小分子，然后溶解在溶劑中以回收。相對(duì)于熱解法，溶劑回收法較為溫和，對(duì)設(shè)備要求較低，但是其需要對(duì)回收的材料有特異性，即需要了解材料的組成再選擇相應(yīng)的溶劑。另外，其回收效率較低，時(shí)間較長(zhǎng)，不適合大范圍提取。所以現(xiàn)在溶劑提取法并沒(méi)有廣泛應(yīng)用，還需要工程技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改良。

4 國(guó)內(nèi)外廢舊線(xiàn)路板回收利用技術(shù)研究進(jìn)展及技術(shù)展望。

我國(guó)現(xiàn)階段主要回收廢舊電路板的手段是物理回收法，主要用于回收環(huán)氧樹(shù)脂或者聚丙烯之類(lèi)的非金屬材料。但是，在回收的過(guò)程中往往出現(xiàn)不同材料發(fā)生團(tuán)聚的現(xiàn)象，同時(shí)提取的材料不純，摻雜較多的金屬顆粒，不僅是對(duì)金屬材料的浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)影響再生產(chǎn)品的性能。針對(duì)這些問(wèn)題，研究人員進(jìn)行了一定程度的改進(jìn)。（1）采取多級(jí)破碎-分選工藝。利用多種破碎方法及渦流、離心、靜電等手段，將金屬與非金屬分開(kāi)。這種方式針對(duì)每種不同的電路板有不同的組合方式，需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終找出最優(yōu)的運(yùn)行條件。（2）通過(guò)對(duì)非金屬粒徑進(jìn)行篩查，增加粉料的分散性，減少團(tuán)聚效應(yīng)，提高回收效率。（3）利用物理和化學(xué)相結(jié)合的方式，在非金屬材料中加入特殊的化學(xué)物質(zhì)，避免在處理過(guò)程中聚乙烯等高分子有機(jī)物及溴助燃劑裂解為烴類(lèi)化合物、苯等有毒化合物，減少環(huán)境污染。

在使用熱解回收法進(jìn)行非金屬材料的回收也引起了廣泛的關(guān)注。據(jù)報(bào)道在低真空條件下對(duì)廢電路板進(jìn)行熱分解實(shí)驗(yàn)，最終得到的液體產(chǎn)物中溴含量高達(dá)13.47%，所以得到的回收液只能用于分離提純的化工原料而非染料，同時(shí)，得到的氣體產(chǎn)物也有較多的有害物質(zhì)，不利于環(huán)保。所以，現(xiàn)在主要探究的方向是對(duì)回收后的產(chǎn)物進(jìn)行分離提純，并且減少?gòu)U氣產(chǎn)生，避免環(huán)境污染。

超臨界流體回收法是現(xiàn)階段一種新型的回收印刷電路的方式。這種方式主要是以超臨界的二氧化碳流體為介質(zhì)，逐步溶解粘合材料，從而將路線(xiàn)版層層分離，最后對(duì)金屬和非金屬材料分別進(jìn)行處理。使用這種回收方式不僅可以保證金屬材料和非金屬材料不會(huì)混合在一起，提高了非金屬材料的回收率，同時(shí)精簡(jiǎn)了工藝流程，充分節(jié)約人力、物力。但是這種方式對(duì)于設(shè)備要求較高，同時(shí)需要檢測(cè)各組分在超臨界二氧化碳流體中的溶解度區(qū)別，其擁有較好的研究前景，是現(xiàn)階段較為重要的探索方向。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)在廢舊電路板的非金屬材料的回收和利用方面有著較大的研究進(jìn)展。本文主要對(duì)物理回收法、熱裂解回收法、溶劑回收法的流程、應(yīng)用現(xiàn)狀及展望進(jìn)行探討，非金屬材料的有效回收不僅可以減少環(huán)境的污染，同時(shí)還可以節(jié)約資源，提高社會(huì)穩(wěn)定性。希望在未來(lái)的研究中，我國(guó)學(xué)者可以逐步克服現(xiàn)階段存在的問(wèn)題，尋找一種安全有效的回收途徑。