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，隨著社會發(fā)展與社會需求，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，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，每年都會出現(xiàn)大量的廢舊電路板。廢舊電路板直接丟棄，不僅會浪費大量的金屬與非金屬材料，還會對我國環(huán)境產(chǎn)生破壞，造成污染。所以，需要采用合理的方式對廢舊電路板當(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，對此，本文主要談?wù)搸追N常見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，市場中電子產(chǎn)品的需求量越來越高，電路板的生產(chǎn)量越來越大，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，在燃燒的過程中會產(chǎn)生有害物質(zhì)，對環(huán)境產(chǎn)生破壞，污染環(huán)境。這樣不僅浪費了非金屬資源，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，還能夠再次利用廢舊電路板當(dāng)中的非金屬材料，減少對環(huán)境的污染。同時，廢舊電路板當(dāng)中的非金屬材料回收利用也成為當(dāng)前社會研究的重點，獲得大量學(xué)者的關(guān)注。

2 廢舊電路板的組成

常見電路板主要有廢覆銅板（CCL）、廢印刷線路板（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脂、環(huán)氧樹脂和聚四氟乙烯等。將廢印刷線路板粉碎，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，幾乎不受任何有機溶劑的影響，同時不與無機物反應(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，再通過金屬檢測設(shè)備將粉粒當(dāng)中的金屬分離出來，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，是因為該方法具有很大的優(yōu)點，可以直接將這些塑料顆粒作為塑料制品使用，不用對非金屬材料進(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，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)生的過程中很可能對環(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)行無氧處理，將非金屬中的環(huán)氧樹脂進(jìn)行熱分解，從而將非金屬材料分解成小分子有機物聚合物單體，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。缺點是熱解回收方法對設(shè)備性能要求較高，尤其是耐高溫、耐腐蝕等；能耗高、運行成本高：在熱解過程中更難控制有毒有害氣體的產(chǎn)生，無機物質(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)，會產(chǎn)生一種有害化合物，不僅會影響熱解產(chǎn)品的質(zhì)量和特點，導(dǎo)致其應(yīng)用范圍有限，還會對環(huán)境造成不必要的危害。因此，熱解回收方法大多處于實驗階段，工業(yè)應(yīng)用較少。

3.2.2 溶劑回收法

使用有機或者無機溶劑將廢印刷線路板的交聯(lián)高分子通過水解成為小分子，然后溶解在溶劑中以回收。相對于熱解法，溶劑回收法較為溫和，對設(shè)備要求較低，但是其需要對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，時間較長，不適合大范圍提取。所以現(xiàn)在溶劑提取法并沒有廣泛應(yīng)用，還需要工程技術(shù)人員對其進(jìn)行優(yōu)化改良。

4 國內(nèi)外廢舊線路板回收利用技術(shù)研究進(jìn)展及技術(shù)展望。

我國現(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)氧樹脂或者聚丙烯之類的非金屬材料。但是，在回收的過程中往往出現(xiàn)不同材料發(fā)生團(tuán)聚的現(xiàn)象，同時提取的材料不純，摻雜較多的金屬顆粒，不僅是對金屬材料的浪費，同時也會影響再生產(chǎn)品的性能。針對這些問題，研究人員進(jìn)行了一定程度的改進(jìn)。（1）采取多級破碎-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。這種方式針對每種不同的電路板有不同的組合方式，需要對其進(jìn)行實驗，最終找出最優(yōu)的運行條件。（2）通過對非金屬粒徑進(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)，避免在處理過程中聚乙烯等高分子有機物及溴助燃劑裂解為烴類化合物、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)報道在低真空條件下對廢電路板進(jìn)行熱分解實驗，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，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回收后的產(chǎn)物進(jìn)行分離提純，并且減少廢氣產(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，從而將路線版層層分離，最后對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混合在一起，提高了非金屬材料的回收率，同時精簡了工藝流程，充分節(jié)約人力、物力。但是這種方式對于設(shè)備要求較高，同時需要檢測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

近年來，我國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，同時還可以節(jié)約資源，提高社會穩(wěn)定性。希望在未來的研究中，我國學(xué)者可以逐步克服現(xiàn)階段存在的問題，尋找一種安全有效的回收途徑。