電子廢棄物現(xiàn)狀及處理方法

1、電子廢棄物現(xiàn)狀及處理方法作者:日期:電子廢棄物現(xiàn)狀及資源回收方法廢電路板概況電子廢棄物簡介電子廢棄物主要由塑料、玻璃、金屬等組成，最大的特點是金屬含量很高。據(jù)報道，全球每年產(chǎn)出電子垃圾 30004000萬噸，且以每年6%的速度增長，比 總廢棄物的增長速度快6倍，已成為世界上增長最快的垃圾i。這給全球的生態(tài) 環(huán)境造成了巨大的威脅，成為困擾全球可持續(xù)發(fā)展的新問題。 一些發(fā)達國家向境 外轉移的電子垃圾，其中 90%進入亞洲，其中80%進入中國，我國正在逐漸演 變?yōu)槭澜珉娮永鴪觥眎i o廢電路板資源印刷電子電路板（Printed Circuit Board, PCB）是電子工業(yè)的基礎，是各類電 子產(chǎn)

2、品中不可缺少的部件。廢電路板的主要成分為Cu 20%、Fe 8%、Sn 4%、Ni2%、Pb 2%、Al 2%、Zn 1%、Sb 0.40%、Au 500 g/t、Ag 1000 g/t、Pd 50 g/t、有 機物25%左右、難熔氧化物約30%、添加劑約5%3,4?？梢?，廢電路板中蘊藏著 大量的寶貴資源，是一座名副其實的城市礦山廢電路板回收利用研究現(xiàn)狀目前研究較多的回收方法大體上可分為機械處理法、熱處理法、濕法冶金、 生物處理和超臨界法等昨硯。機械處理法機械處理法是處理廢電路板實現(xiàn)其不同組分預分離的有效方法，過程一般分為拆解、破碎和分選三個步驟間。1）拆解拆解是將一些有回收價值的元器件和有害

3、物質從廢電路板上拆除下來的系統(tǒng)過程。廢電路板的自動拆解一直是各國研究人員努力開發(fā)的目標。目前機械拆卸方法主要有日本NEC公司的紅外加熱和兩級去除方式 岡，德國FAPS的液體融 化焊料SCARA分檢構件技術刈，以及我國的液體加熱超聲波振動拆卸技術xii,xiii o2）破碎將廢電路板基板經(jīng)機械物理作用破碎為顆粒狀或粉末，不同的破碎方法所得顆粒的粒徑不等。3）分選3主要是利用物質間的物理性質差異，如密度、磁性、電性、表面性質及光學 性質等來實現(xiàn)不同物質的分離。重選常用于密度差異較大的金屬和塑料顆粒的分離，有風力分選、搖床分選、 跳汰分選及重介質分選等xiv。電磁分選是利用混合物料在磁場或高壓電場中

4、磁性或電性的差異進行分離 的一類方法。Veit等卬利用低強度磁選機從廢線路板破碎粉末中回收了含鐵 43%,鍥15.2%的鐵磁性物質。靜電分選具有分離效率較高，污染較小的優(yōu)點。表面分選是根據(jù)物質表面性質差異進行的分選，有利用表面潤濕性差異的浮 選技術和利用各組分摩擦系數(shù)和碰撞系數(shù)的差異的摩擦與跳汰分選技術。光學成像分離較新穎，是通過測量顆粒的顏色、材質、形態(tài)、傳導性等性質 借助電腦進行高質量的分類，從而將混合物料分離。止匕外，根據(jù)處理流程的不同，還可以將廢線路板的機械處理工藝分為干法和 濕法兩類。干法回收不必考慮產(chǎn)品的干燥和污泥處置問題，產(chǎn)品符合市場需要，是研究和應用較為廣泛的技術方法。日本NE

5、C公司開發(fā)了圖1-1所示的廢電路板白干法處理工藝xvi o該工藝采用 兩段式破碎法，利用特制破碎設備將廢電路板板粉碎成小于1 mm的粉末，銅可以很好地解離，經(jīng)過兩級分選可以得到銅含量約82%（重量）的銅粉，其中超過94% 的銅被回收，樹脂和玻璃纖維混合粉末尺寸主要在100-300以必問，可以用作油 漆、涂料和建筑材料的添加劑。溫雪峰等xvii研究了千法破碎+靜電分選+離心分選”的回收處理工藝，如 圖1-即示。廢電路板經(jīng)過雙齒輾破碎機粗碎、 沖擊式破碎機細碎后分級為三部分。 然后 采用靜電分選回收、高強度離心分選回收等方法，得到品位為95.42%的金屬富集 體，綜合效率可達86.92%;濕法的分

6、離精度比較高，但存在著產(chǎn)品干燥以及廢水和污泥難以處理等問 題。乂川等以硯開發(fā)了濕法破碎+水力搖床”的廢電路板回收工藝。金屬回收率超 過95%。流程中設計了折流式配水槽和兩級過濾裝置，廢水中大部分細微顆粒沉 淀到水槽中，經(jīng)過濾后出水可以回用，因此工藝水在整個回路中達到閉路循環(huán)， 沒有廢水排放。物理分離技術可以有效避免化學手段（如濕法浸出等）產(chǎn)生的環(huán)境污染，是 一種較理想的金屬回收工藝，但其難以實現(xiàn)不同金屬，特別是相似金屬的分離。1.2.2熱處理技術熱處理技術包括傳統(tǒng)的焚燒法、熱解法，以及新興的微波處理法和等離子體 技術。1）焚燒法焚燒法是先將廢印刷電路板粉碎至一定粒徑， 然后送入溫度約為6008

7、00C 的焚化爐中焚燒，線路板中有機成份在氧化氣氛下分解被破壞， 焚燒后的殘渣為 裸露的金屬或其氧化物及玻璃纖維，經(jīng)粉碎后可由物理和化學方法分別回收。含 有機成分的氣體則進入二次焚化爐（溫度約10001200c ）燃燒后，再經(jīng)急冷塔堿 液、除塵過濾處理后排放。由于電路板阻燃劑中含有氯、澳等成分，焚燒過程中 溫度控制不當會產(chǎn)生二嗯英等劇毒物質，因此對焚化爐及其空氣污染防治設施的 要求極為嚴格。2）熱解技術熱解技術是利用缺氧或無氧條件使有機物裂解生成氣、油、或焦而與金屬分 離。先拆除廢電路板上的元件，然后將板材粉碎至一定尺寸送入反應器中熱解。 環(huán)氧樹脂等聚合物材料在惰性氣體保護下加熱到一定溫度發(fā)生

8、熱分解，生成低分子量物質。冷凝由反應器出來的熱解油氣，得到不凝性氣體和液態(tài)熱解油。金屬 和玻璃纖維等成分基本不發(fā)生性質變化， 留在反應器中作為固相殘渣，采用簡單 的物理方法即可分離回收。熱解技術不僅避免復雜的金屬與聚合物材料分離過程，而且還能從熱解產(chǎn)物 中回收熱能和化學原料，環(huán)境污染小，極具吸引力。但是，該技術過程復雜，尚 未實現(xiàn)工業(yè)化應用，且國內研究不多，離真正工業(yè)化應用還有一段距離。3）微波處理法利用微波直接加熱廢棄線路板物料，微波爐中產(chǎn)生的玻璃和金屬在高溫下形 成一種玻璃化物質，冷卻這種物質后，金、銀和其他金屬就以小珠的形式分離回 收X岡。這種處理工藝的處理成本低，廢棄物體積減少50%,

9、利用微波加熱下的碳化 硅床分解有機廢氣，最終的玻璃化產(chǎn)物可將有害成分牢牢地包固在其中，能夠很好地符合環(huán)境排放標準，不會造成二次污染。目前這一技術在實驗室取得了很好 的效果，但其成本較高，對設備要求嚴格，距離投入工業(yè)應用還有很長的路要走。4）等離子體技術中科院等離子體所研制成功了等離子體高溫無氧熱解爐回收處理廢電路板 工藝網(wǎng)。通過高效電弧在等離子體高溫無氧狀態(tài)下，將電子垃圾在爐內分解成 氣體、玻璃體和金屬三種物質，然后從各自的排放通道有效分離。 整個過程高溫 無氧分解，不和氧氣接觸，不會對空氣造成污染。排放出的玻璃體可以用作建筑5材料，金屬可以回收使用，真正實現(xiàn) 零污染”排放。此項技術目前仍處于

10、研究階 段，技術不夠成熟，成本高，對設備、操作等條件要求苛刻，工業(yè)應用前景不明 朗?；鸱ㄒ苯養(yǎng)yung-Su Kim等xxi研究了一種新型的不加任何捕集金屬的熔煉過程，從廢電路 板和汽車催化劑中同時提取貴金屬。流程中使用廢電路板中的金屬組分，如銅、 錫、鐵，作為捕集金屬，廢汽車催化劑作造渣劑。這個過程比常規(guī)過程簡單、經(jīng) 濟，并且在從廢電路板中提取貴金屬方面有額外的好處，適合大規(guī)模從固體廢物提取貴金屬。濕法冶金一般與機械拆卸相結合，將金屬富集體或經(jīng)破碎處理后的電路板進行造液，進而通過多級化學反應逐步將各種金屬提煉回收。1）酸洗法酸洗法是用強酸或強氧化劑將廢電路板溶解， 得到貴金屬的剝離沉淀物和含

11、 銅及其它賤金屬的酸性溶液，再用王水等處理沉淀物，最終分離出金、銀、珀等 金屬產(chǎn)品，一般流程如圖1-5所示。硝酸-王水法是比較經(jīng)典的酸洗工藝，重點在回收金，也可回收柏、鉗等其他貴金屬。先用硝酸溶解廢電路板，濾出金、鋁、鉗等不溶的貴金屬，將其浸泡 在王水中加熱溶解，再將濾液蒸發(fā)濃縮并分批加鹽酸趕硝，最后分別依次提取銀、 金、柏、鉗xxii，xxiii。2）鼓氧氟化法鼓氧氟化法是回收金銀的另一濕法回收工藝。 其原理是利用堿金屬氟化物將 金、銀溶解而進入溶液，而與其他大部分物料分離，再將氟化溶液中的金、銀還 原出來。采用氟化法回收金銀時，必須在氟化溶液中鼓入空氣，并在氟化物溶液 中加入適量保護堿，以

12、降低氟化物的消耗量及避免氟化物變成氟化氫污染空氣。該方法只能回收暴露的金和銀xxiV 03）溶蝕法溶蝕法是用弱氧化劑溶液將廢電路板中的銅等賤金屬溶解以分離貴金屬，再逐步回收銅及貴金屬。例如用氯化銅溶蝕法回收含有銅的電路板材料，將破碎分選所得金屬粉料置于氯化銅溶液中，在適當?shù)碾娢豢刂葡聦~溶蝕并利用適當配 位劑將其回收，貴金屬不溶而被過濾回收xxv,xxvi。另有報道可使用一種酸性溶液 將整塊電路板溶蝕，即完成樹脂的降解和銅的溶解過程， 貴金屬不溶而被過濾回收XXVii o4)溶劑萃取法溶劑萃取法適合處理較低品位原料，可以分離相似元素，操作條件好，直收率高,規(guī)模限制小，較靈活。實驗室證明乙酸乙酯

13、、乙醴、異丙醴、異戊醇、乙 酸異戊酯、甲基異丁基酮、磷酸三丁酯、二丁基卡必醇、酰胺N5O3等均可實現(xiàn)金與柏族金屬分離，但在工業(yè)生產(chǎn)中得到應用的只有二丁基卡必醇(DBC)和甲基異丁基酮(MIBK)。可萃取鋁的萃取劑有磷酸三丁酯、三正辛基氧化瞬等含磷 萃取劑，叔胺、三正辛胺等胺類萃取劑及二亞碉、聚碉等含硫萃取劑。5)離子交換法離子交換法適用于對物質的精提取，有選擇吸附、選擇淋洗及色層分離等方 法，可以處理金屬離子質量分數(shù)為10X10-4%甚至更低的溶液，但對于金屬離子質量分數(shù)大于1%的溶液，使用意義不大。離子交換多數(shù)需配合溶劑萃取聯(lián)合使 用xx硯。離子交換法對交換樹脂以及反應體系的溫度、pH等條件

14、要求嚴格，吸附率變化較大。6)電解法電解法在流程上可承接上述處理方法， 將經(jīng)浸出、凈化處理的浸取液中的待 提金屬離子在陰極被還原，從而得到純金屬。電解法的優(yōu)點是具有高的選擇性， 可獲得高純金屬，生產(chǎn)也較易連續(xù)化和自動化。缺點是耗能較高，大多只針對某 一種金屬，且貴金屬分離后的溶液可能會導致二次污染。綜上所述，廢電路板金屬資源濕法處理工藝還面臨如下難題：(a)對化學成分波動的適應性差，不能直接處理成分復雜的電子廢棄物；(b)只能針對電路板中的部分貴重金屬，而無法連續(xù)系統(tǒng)地回收各種有價金 屬；(c)浸出液及殘渣具有腐蝕性和毒性，如果設備落后或者處理工藝不當，則 容易引起嚴重的二次污染。生物處理生物

15、處理是指利用微生物細胞或其代謝產(chǎn)物，通過物理、化學、生物等作用 吸附金屬離子的過程，常用微生物為硫桿菌和真菌xx岡。該方法具有白優(yōu)勢有：1)在低濃度條件下，生物吸附劑可以選擇性地吸附 金屬；2) pH值和溫度適應范圍寬；3)回收貴金屬的效率較高xxx。該方法的缺 點是：1)處理過程中浸出反應時間長；2)目的金屬需完全暴露；3)對適用藻類 及菌種的篩選或改造難度較大。目前，生物法回收金屬的研究多處于實驗室階段，工業(yè)應用中還需要解決各種微生物的物理狀態(tài)、最大吸附量、吸附動力學、吸附金屬的回收、生物吸附劑 的再生等問題。超臨界技術超臨界流體是指處于臨界溫度和臨界壓力以上的無氣液相區(qū)別的均相流體， 它具有與氣體相當?shù)母邤U散系數(shù)和低粘度， 又具有與液體相近的密度和良好的溶 解能力。目前應用于回收電路板的研究有超臨界CO2萃取和超臨界水氧化。超臨界CO2流體可使整塊電路板中的樹脂層分解并溶解，從而分離出銅箔 層和玻璃纖維層，這一過程類似于熱解法，但使電路板表面沒有高溫熱解時產(chǎn)生 的輕重石腦油等液體，更加有利于材料層的分離及高純化xx刈。利用超臨界CO2萃取金屬，以金屬離子為起點，加入絡合劑生成中性絡合物，再結合極性改性劑， 增強其溶解度進行萃取。Fraunhofer化工高分子學院與彳惠國Daimler-