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电路板金属非金属废PCB的物理回收及综合利用技术

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CPCA环保与清洁分会副会长 明果英

  如何有效地进行废弃电路板的资源化回收处理,已经成为当前关系到我国经济、社会和环境可持续发展及我国再生资源回收利用的一个新课题。

  印制电路板(PCB)由玻璃纤维、强化树脂和多种金属化合物混合制成,废旧电路板如果得不到妥善处置,其所含溴化阻燃剂等致癌物质,会对环境和人类健康产生严重的污染和危害,但同时,废旧电路板也具有相当高的经济价值。电路板中的金属品位相当于普通矿物中金属品位的几十倍,金属的含量高达10%~60%,而自然界中富矿金属含量也不过3%~5%。由此可见,废旧电路板同时还是一座有待开发的“金矿”。

  新型处理技术及其系统优势

  湖南万容科技有限公司是一家专业从事工业废弃物综合利用开发的科技企业,通过与北京航空航天大学等相关院所合作,在“废旧电路板综合利用处理”领域进行了全面的开发研究。在吸收国内外先进回收处理技术的基础上,进行自主创新,成功地研发出废旧电路板综合利用及无害化处理的整套设备及技术,并将该项技术产业化,在广东、江苏分别建成了年处理废旧PCB板3000吨的无害化综合处理生产线和非金属材料深加工示范生产线。

  在回收产生的金属深加工方面,万容科技与相关矿冶研究单位合作,针对废旧电路板回收处理后所产生的各类金属形成了整套深加工工艺体系。

  在非金属材料应用方面,万容科技通过与北京化工大学、湖南省塑料研究所联合攻关,已成功地将废旧电路板处理所产生的非金属材料应用于物流托盘、室外景观材料等新型复合材料领域,并形成成熟的生产工艺与设备成套方案。

  该系统的分离设备是采用目前最先进的涡流粉碎与微粉解离工艺来回收电路板中的铜以及其他稀有金属。经特殊设备处理与分选工艺,实现了金属与非金属的有效分离,整个生产过程中没有废水、废渣的排放,完全解决了焚烧、酸浸、水洗等处理方法所带来的严重二次污染问题。经实际运行检测,具有运转平稳、回收率高、自动化程度高、作业环境好等特点,金属回收率稳定在96%以上,单线年处理量可达到3000吨的规模。

  该技术较好地解决了废旧PCB板回收中的非金属粉料的综合应用这一难题,打造成一条完整的“绿色回收产业链”。该处理技术创新地实现了非金属粉料的直接材料化利用,真正做到零排放、零污染,处理成本较低,可以从非金属回收利用上获取更大的价值。

  主要技术难点和解决措施

  废印制电路板的物理回收及综合利用技术在开发和产业化过程中,有如下主要技术难点:

  1.金属与非金属的分离度及金属回收率指标

  根据金属和非金属的物理特性,我们采用剪切、冲击及气流粉碎相结合的粉碎原理,并把粉碎与重力分选、风力分级结合在一起,组装成一种针对电路板的粉碎分离设备,通过风压风量等参数控制,可以将金属几乎完全从非金属中分离开来,分离率达96%以上。

  2.金属粉末的纯度

  从粉碎分离设备金属下料口出来的金属粉末一般情况下其纯度只有60%-70%,公司采用组合式精选工艺,可以将铜的纯度从原来的60%提高到90%以上,最高可达99%,生产出来的金属铜粉可直接应用于其他领域,如烟花礼炮的生产等。

  3.粉尘与气味的控制

  我们在研发废旧电路板的回收设备时,考虑到电路板的生产过程中粉尘与气味的控制,要符合国家规定的环保标准。公司将原北京航空航天大学的电路板回收专利技术的工艺方案做了重新调整和补充,将原来的风力管道正压送料方式和螺旋送料及斗式升机送料等易产生粉尘泄漏的工艺方法全部改变为全封闭式管道负压输送方式。

  另外,电路板在破碎及粉碎的过程中,随着温度的升高和树脂、玻纤及塑料等材料的破坏分解,会产生一定的气味,若不进行及时处理,将会给生产环境和大气造成一定的污染。为此,公司研制出了除味剂的配方,将这种配方溶液按一定比例参入喷淋塔中的液体中,生产中引风机排出的有味气体再经喷淋塔多级喷淋处理后便能达到国家环保气体的排放标准。

  4.粉碎刀具的磨损

  由于电路板的特殊结构,其中既含有金属,又含有多种非金属复合材料,要将其粉碎到一定的粒度,其刀具的磨损是相当严重的,若使用一般工具钢或合金钢,不仅耐磨性差,使用寿命短,还会影响设备产能和维修制造成本,最终增加生产成本。针对这个难题,我们进行了摸索改进,现已在这个方面取得突破。我们采用了特殊合金材料及特殊表面处理,通过对不同种类的刀具及材料使用成本分析对比,其性价比在国内属于领先地位,甚至达到国际先进技术水平。

  5.非金属粉末中金属含量的控制与粉末的材料化应用

  从旋风集料器和除尘设备下料口中输出的非金属粉末中铜含量能控制在1%以下,这大大有利于非金属粉末的应用。由于我们采用完全的干法处理电路板,分离以后的非金属粉料的粒径分布比较适合于作为各种填料使用。我们通过对非金属粉料进行表面活化改性处理后,目前已经成功将其应用于木塑型材、室外景观材料、下水管、物流托盘等制品生产。
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