廢電路板非金屬材料再生利用技術(shù)現(xiàn)狀分析

賈偉峰，段華波，侯坤，劉雙躍，李金惠

(1.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083;2.清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，北京100084)

摘要：廢電路板金屬成分分離回收過程中產(chǎn)生了占其質(zhì)量近50%~80%的非金屬材料廢物，其已成為電子廢物處理的難題。文章首先對(duì)廢電路板非金屬材料的產(chǎn)生特性、處理和處置、資源化利用技術(shù)和方法現(xiàn)狀進(jìn)行了對(duì)比分析。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)非金屬材料的來源特征、成分組成和界面微觀特性等各方面分析研究，提出了非金屬材料制備復(fù)合材料再生利用的技術(shù)工藝方案。

關(guān)鍵詞：廢電路板;非金屬材料;利用;復(fù)合材料

廢電路板基板以環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或聚四氟乙烯等為粘合劑，以紙或玻璃纖維為增強(qiáng)材料而組成的復(fù)合材料板，在板的單面或雙面壓有銅箔。非金屬材料廢物是指來自廢電路板通過物理、化學(xué)及其組合等方法分離銅金屬和其他貴金屬物質(zhì)后產(chǎn)生的廢渣。廢電路板在分選分離出銅等有價(jià)金屬成分后的，會(huì)產(chǎn)生占其質(zhì)量近50%~80%的非金屬材料，其中有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)組分約分別占40%和60%。有機(jī)物通常為樹脂、溴化阻燃劑、雙氰胺固化劑、固化促進(jìn)劑等。無機(jī)物通常是以SiO2、CaO、Al2O3為主體的多種氧化物制成的玻璃纖維[1]。對(duì)于裝載有元器件的廢電路板處理后產(chǎn)生的非金屬材料而言，可能含有極少量的銅金屬和其他貴重金屬(如金、銀、鈀等)外，還可能同時(shí)含有少量的鉛焊錫材料及含溴阻燃劑。對(duì)于邊角料處理產(chǎn)生的非金屬材料，以塑料和增強(qiáng)材料為主，危害物質(zhì)主要為含有少量的銅等重金屬以及溴化阻燃劑[2-3]。通過X射線熒光光譜儀對(duì)FR-4(阻燃型)線路板非金屬粉料進(jìn)行元素分析情況見表1。

1非金屬材料產(chǎn)生特性和處理現(xiàn)狀分析

1.1來源及成分組成

廢電路板金屬成分分離回收過程中產(chǎn)生了占其質(zhì)量近50%~80%的非金屬材料廢物，其已成為電子廢物處理的難題。根據(jù)廢電路板的基板類型以及處理利用方式不同，非金屬材料從外觀結(jié)構(gòu)到內(nèi)在成分組成均存在較大差別，見圖1。

1.2處理和利用過程存在的問題

相對(duì)于電路板中的銅金屬等高值成分，非金屬材料回用價(jià)值低，再生利用難度大。在發(fā)達(dá)國家，由于建有完善的焚燒和填埋處置系統(tǒng)，并且廢物處理企業(yè)享有各種補(bǔ)貼和優(yōu)惠政策。而在我國，由于目前符合環(huán)境保護(hù)要求的安全填埋場(chǎng)和焚燒處置場(chǎng)處理能力十分有限，處理成本相對(duì)較高;并且電子廢物拆解和處理集散地以及部分中小回收企業(yè)以回收提取有價(jià)金屬為主，非金屬材料一般以堆置、簡(jiǎn)易填埋、或進(jìn)行露天焚燒處置為主，是重要的環(huán)境污染源。目前，非金屬材料處理和利用過程主要存在以下問題。

(1)產(chǎn)生量大，易產(chǎn)生二次污染。電子廢物被是增長(zhǎng)速度最快的固體廢物之一，比城市生活垃圾量的增長(zhǎng)速度快近3倍[4]。電路板作為電子電器設(shè)備必不可少的組成部分，其廢棄量逐年遞增。隨著廢電路板中銅等貴重金屬機(jī)械物理回收方法的日趨成熟和廣泛應(yīng)用，大量非金屬材料廢物隨之產(chǎn)生。非金屬材料的種類和物質(zhì)成分隨電路板廢料的基板材料類型差異而各不相同，而其中存在的少量危害成分難以再分離，包括含溴系阻燃劑、含鉛焊料和其他少量貴重金屬。

(2)成分復(fù)雜，回收利用價(jià)值低。由于廢電路板回收工藝過程復(fù)雜，包括熱處理(焚燒/熱裂解)和機(jī)械物理等方法，各種方法所產(chǎn)生的非金屬材料成分組成和物理化學(xué)性質(zhì)差別大。例如，濕法冶金技術(shù)，用強(qiáng)酸等溶劑溶解回收金屬，剩余的殘?jiān)饕獮闊o機(jī)物料;而使用機(jī)械物理法分離高值金屬產(chǎn)生的非金屬材料，為熱固性樹脂塑料和無機(jī)增強(qiáng)材料的混合物，即使對(duì)于機(jī)械物理方法而言，由于破碎分選組合工藝和設(shè)備的不同，非金屬材料性質(zhì)本身也存在差異。

(3)利用過程中缺乏管理規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。在我國對(duì)于廢電路板非金屬材料廢物的環(huán)境管理規(guī)定尚不明確，是否按照危險(xiǎn)廢物管理需通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)鑒別確認(rèn)，相關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)有待出臺(tái)或進(jìn)一步研究。這使得非金屬材料的回收利用和資源化產(chǎn)品的開發(fā)面臨困境。