一種廢棄印刷線路板取制樣方法的應(yīng)用

楊紅建

（江西銅業(yè)集團有限公司，江西 南昌 330000）

1 研究背景及意義

印刷電子線路板是電子工業(yè)的基礎(chǔ)，是各類電子產(chǎn)品中不可缺少的重要部件。隨著信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，電子設(shè)備更新?lián)Q代速度不斷加快，印刷線路板產(chǎn)量也呈急劇增長之勢[1]，目前，我國已成為世界上最大的電子廢棄物產(chǎn)生國[2]，電子廢棄物呈逐年增長趨勢，我國對電子廢棄物的資源化、減量化和無害化處理迫在眉睫，當(dāng)前處理廢棄線路板有物理法、焚燒法、熱解法、熔煉法等多種方法，但國內(nèi)市場上有關(guān)廢棄刷線路板的交易制度卻不健全，基礎(chǔ)比較薄弱。在廢棄線路板的回收環(huán)節(jié)中，買賣雙方多數(shù)是通過目測和經(jīng)驗判斷對線路板價值進行估算，以達(dá)成交易，這種方式缺乏科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐，不具推廣性，也反映出了當(dāng)前國內(nèi)廢棄線路板的交易沒有成熟可循的市場規(guī)則，靠這種賭博式的交易行為，雙方無疑都承擔(dān)了很大的風(fēng)險。對于交易是否合算，買方通常做法是通過金屬產(chǎn)值進行倒推估算。而廢線路板在回收處理過程中存在不同程度的損失和損耗，因此對于倒推法估算有一定的誤差，指導(dǎo)性不強。

基于上述原因，研究了一種廢棄印刷線路板的取樣和制樣方法，旨在建立一種完整、合理的廢棄印刷線路板的取制樣標(biāo)準(zhǔn)和方法，提供可靠的數(shù)據(jù)支持，規(guī)范線路板的市場交易行為，引領(lǐng)市場逐漸走向標(biāo)準(zhǔn)化和正規(guī)化。

2 國內(nèi)外關(guān)于廢線路板的檢驗現(xiàn)狀

2.1 國外情況

德國的Aurubis 公司、日本的同和公司和比利時的優(yōu)美科集團是國際上公認(rèn)在電子廢料回收處理上非常成功的大型跨國公司。以優(yōu)美科公司為例，其旗下的霍博肯冶煉廠是專門處理電子廢料的工廠，關(guān)于其原料的抽樣和化驗方法經(jīng)過了幾十年的不斷研究、創(chuàng)新、改進，目前已經(jīng)擁有了一整套非常完善成熟的檢驗方法，其每種材料都有專門的抽樣流程，大部分有專門的抽樣設(shè)備，使人工干涉和抽樣風(fēng)險變得最小。另外其自動化和信息化為檢驗分析系統(tǒng)能夠達(dá)到最大的精確度提供了重要的技術(shù)支持。

2.2 國內(nèi)情況

國內(nèi)回收處理廢棄線路板的工廠還沒有廢線路板的取樣、制樣的標(biāo)準(zhǔn)和方法，樣品制備和分析方法也僅僅只停留在實驗室階段，所取得的成果與實際運用還相差甚遠(yuǎn)，同時行業(yè)里也沒有建立任何有關(guān)廢線路板的取制樣標(biāo)準(zhǔn)，該領(lǐng)域仍是一項空白，亟需填補。

3 研究方法

3.1 抽樣分揀

以每車為一個檢驗批，首先判斷每袋裝電路板的物理外觀是否一致，是否有混裝、實物與合同要求是否相符等；再按4%的抽樣比例隨機抽取樣品準(zhǔn)備進行破碎，開啟破碎機，皮帶輸送機輸送進料，經(jīng)一級破碎機破碎至5 cm 左右后（若一級破碎不能達(dá)到5 cm 的粒度要求，需再進行二級破碎），破碎后進行分揀，將其中的鐵、鋁、銅線包、電容等品種分揀出來，剩余的則作為去元器件的線路板品種（以下簡稱“線路板”）收集歸類，取樣流程見圖1。共對CRT 彩色顯示器線路板進行了5 批次樣品進行破碎分揀，分揀出的各品種質(zhì)量及比例如表1 所示。

表1 CRT 彩色顯示器線路板中各品種數(shù)量及比例

圖1 廢棄線路板的取樣流程

從各品種分揀情況來看，經(jīng)過破碎后，電路板中的鐵分離情況比較好，但破碎效果并不好，只造成了擠壓變形；鋁分離的效果也較好，有少量線路板，已分離的電容器做電容品種單獨收集稱重，而在線路板中未分離開的小電容器則全部作為線路板收集。由于鐵、鋁、電容品種分離情況較好，且銅、金、銀等主要元素的含量低，對分揀后的線路板和銅線包進行取樣、制樣、分析進行研究。

先將線路板經(jīng)轉(zhuǎn)堆混勻后按照圓錐四分法進行縮分，每次縮分留一半繼續(xù)縮分，另一半裝袋；直至縮分至40 kg 左右樣量作為下一步制備的樣品，銅線包用四分法縮分20 kg 左右作為下一步制備的樣品。

3.2 樣品制備

廢棄線路板樣品制備流程見圖2。

圖2 廢棄線路板樣品制備流程

3.3 粉碎分選

線路板樣品通過皮帶上料進入破碎分選一體機內(nèi)進行粉碎分選作業(yè)，選用錘式破碎機對樣品進行進一步粉碎，破碎機設(shè)定出料粒度為3 mm，破碎過程中防止物料飛濺灑落，并及時收集灑落的物料，全部通過3 mm 篩后，樣品進入氣流分選機內(nèi)進行分選，將金屬和非金屬物料進行有效分離，氣流分選機共設(shè)有5 個出口，分別收集粗粒級銅粉、細(xì)粒級銅粉及粗顆粒樹脂粉、樹脂粉細(xì)顆粒4 個樣品，其中脈沖除塵器中物料少，可作為非金屬物料從總量中扣除。粉碎分選后各品種的質(zhì)量見表2。

表2 線路板粉碎分選后的各品種數(shù)量 kg

由于粉碎分選的現(xiàn)場作業(yè)空間受限，未能對每批破碎過程中濺到地面上物料進行有效收集，本次實驗是在A、B、C 3 批物料粉碎完后，再對地面上的物料濺出的進行統(tǒng)一收集，3 批粉碎分選結(jié)束后，現(xiàn)場收集12.74 kg 物料，從總數(shù)比較，物料損失率約為1.8%，在設(shè)計的允差范圍內(nèi)，不會對樣品的整體品位造成影響。3 批樣品分選出的金屬物料分別占17.85%，23.89%，27.23%。銅線包由于表面是陶瓷狀的材料包裹，硬度大，用錘式破碎機粉碎銅線包效果不佳，改用剪切式破碎機進行破碎，破碎后粒度約1 cm，經(jīng)過過水床分選出金屬和非金屬兩種物料，干燥箱溫度設(shè)定60 ℃，烘4～5 h 至恒重后稱重記錄。

3.4 縮分制樣

本次試驗銅粉樣品采用直接打磨制樣，將線路板中的粗銅粉、細(xì)銅粉分別混勻后用二分器縮分，均縮分至200 g 后放入制樣粉碎機內(nèi)研磨30～40 s，用0.8 mm和0.44 mm 標(biāo)準(zhǔn)套篩，分篩上、篩下稱重裝袋，由于氣流分選率約85%，0.8 mm 篩上物料中仍含有非金屬物料，在裝袋前，盡量用樣勺將其取出單獨稱重裝袋；細(xì)銅粉用0.44 mm 標(biāo)準(zhǔn)篩分篩上、篩下分別稱重裝袋。

樹脂粉樣品先混勻后，然后用自動縮分機進行縮分，設(shè)定1/2 縮分比例逐步縮分至500 g 左右作為樣品裝袋分析。

銅線包根據(jù)烘干后的的質(zhì)量比例進行配樣，配樣量700～800 g，入高溫箱式電阻爐內(nèi)熔融，爐溫設(shè)定1 200 ℃，在1 200 ℃溫度下保溫4 h 后停爐冷卻取出，收集銅錠和銅渣鉆樣，銅錠鉆取樣屑后用磁鐵除去混入的鐵屑，放入制樣粉碎機內(nèi)打磨10 s 左右，用0.44 mm 標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，篩上、篩下分別稱量，取出篩上、篩下樣品分別按四分法混勻縮分成4 份[3]。爐渣樣品制備方法同銅錠樣屑制樣。

整個樣品制備過程所使用的破碎機、二分器、粉碎機等設(shè)備在使用前都進行了清掃，并用待檢樣品進行了清洗。

4 實驗分析

各品種樣品分析結(jié)果如表3 和表4。

表3 各品種分析結(jié)果

表4 三批廢線路板樣品綜合品位

5 小結(jié)

通過本次實驗開展，廢棄印刷線路板取制樣方法研究取得了階段性的成果，驗證了取樣和制樣流程和方法的可行性。

5.1 從一級破碎情況看，鐵和鋁經(jīng)過破碎后，分離效果比較好，可通過分揀將其揀出，鐵件經(jīng)過磁選分離，有效降低粉碎過程設(shè)備損耗和提高粉碎分選效率，銅線包等硬度大的物料可用剪切式破碎機破碎后入中頻爐熔融。

5.2 金屬與非金屬分選效率約85%，金屬中仍含有少量非金屬物料，由于考慮金屬物料用中頻爐熔融，因此金屬中含有少量非金屬對金屬物料樣品的均勻性影響不大。且物料損失率為1.8%，在允差范圍內(nèi)，因此粉碎分選過程的物料損失對電路板的成分結(jié)果影響也不大，故選用氣流分選技術(shù)用于金屬與非金屬的分離是可行的。

5.3 粗銅粉、細(xì)銅粉采用了直接打磨的方式制樣，樣品存在不均勻現(xiàn)象，在化驗分析成分結(jié)果有一點偏差，銅粉樣品將先用中頻爐融樣后打磨制樣，則完全可解決樣品不均勻的問題。

5.4 廢棄線路板的取樣量、取樣誤差、取樣精密度等方面有待進一步研究。