CN101417284A - 一种废弃电路板有价资源的回收方法 - Google Patents

Abstract

一种废弃电路板有价资源的回收方法，包括如下步骤：(1)真空裂解：将带有电子元件的废弃电路板置于真空裂解装置中，进行热裂解，收集热裂解挥发产物冷凝成液态油。(2)加热真空离心分离：将裂解后的固态产物置于真空离心机械中加热使焊锡与裂解渣高效分离。(3)收集步骤2所得裂解渣：分别回收贵金属和其他有价金属，分离回收铜箔、玻璃纤维、碳渣等物质。本发明根据废弃电路板的结构特性分阶段处理、优化废弃电路板处理的工序和条件、方法简单、使得废弃电路板的回收成本更低、效率更高、废弃电路板废弃资源回收率更高、更符合工业化的要求，适合废弃电路板的大规模回收。

Description

一种废弃电路板有价资源的回收方法

技术领域：

本发明公开了一种废弃电路板有价资源的回收方法，属于废弃电子电器产品资源回收与再利用技术领域。

背景技术

本发明是针对目前大量的废弃印刷电路板(printed circuit board，PCB)研究开发的回收工艺。随着经济和电子信息产业的迅速发展，电子电器产品更新换代日益加剧，产品使用年限缩短，导致大量的电子产品被废弃。废弃印刷电路板是电子废弃物的重大组成部分，它的回收处理已成为亟需解决的全球性问题。废弃电路板不同于一般的固体垃圾，它除了含有贵金属和其它有价金属外，还含有铅、镉、水银、六价铬、聚氯乙烯及含卤阻燃剂，处理不当将给环境造成严重污染。目前，回收废弃电路板最常用的技术有机械破碎、湿法冶金、火法冶金或几种技术相结合，但没有一种无污染、高效率、低成本的技术对废弃电路板资源化回收处理。

国内，申请号为98101834.3公开了一种用熔融态锡金属回收处理印刷电路板的方法及其装置。该发明首先将废弃印刷电路板投入锡液处理炉内，通过设置于锡液处理炉内的燃烧机、多组破碎搅拌装置，浮渣刮除装置和铜箔分离装置将其进行碳化和破碎搅拌分离，利用印刷电路板中的铜箔、热固性塑胶和玻璃纤维的比重不同，分别进行分离和收集，达到将废弃电路板回收处理的目的。该方法采用昂贵的锡金属作为加热介质处理电路板，成本较高；锡在处理过程易氧化，且熔融锡粘附性强，使废弃电路板组分分离困难；金属锡可与金、银、铂和钯生成金属化合物，因此该法容易造成这些贵金属回收困难和损失；此外，处理过程中产生的气体经燃烧后仍会污染环境。

申请号为99119731.3公开了一种以熔融态无机盐类处理印刷电路板的方法。首先将废弃电路板投入熔融的无机盐内，经破碎搅拌，使铜箔自印刷电路板上剥离。同时使热固性塑胶热解，从而分离其中的玻璃纤维及其他物质，产生的气体经燃烧后排出。这种方法以熔融态无机盐作为热媒，废弃电路板在处理过程中由于密度相对小浮在熔液上部，给下一步搅拌破碎带来困难。因此，这种方法处理废弃电路板效率很低，且没有解决气体污染环境的问题。

申请号为99102862.7公开了一种废印刷电路板的粉碎分离回收工艺及其所用设备。该发明首先将印刷电路板粉碎成碎料，再进一步细粉碎，在细粉碎的同时，粉末状出料通过风选，把非金属先分离出，再把剩下的金属与非金属粉末由空气分离器进行分离，粗粉则返回细粉碎机继续粉碎。这种采用机械粉碎的方法步骤多、流程长，设备投资大，回收过程需要消耗很大的能量，回收成本高，且在破碎和磨碎过程不但金属物质粘附严重，而且容易产生有毒气体，污染环境。

申请号为200310103403.0公开了一种回收废旧印刷电路板中有价资源的方法。该方法首先将废弃电路板元件拆除，分别进行粗碎细碎，然后采用干法磁选机选出铁磁性物质，高频振动气力分选机，分选出金属物质、非金属物质，采用湿法磁选机选出铁磁性物质，用浮选柱对选出的铁磁性物质的物料进行分选，最终产出铁磁性物质，铜、合金，以及塑料和树脂。这种方法在拆除元件步骤中多半采用手工拆卸，耗时且效率低。采用粉碎的方法也具有流程长、能耗高、成本高等缺点，而且粉碎过程中也有有毒气体产生。

申请号为200410014582.5公开了一种废弃电路板中金属富集体的物理回收工艺。该工艺整个流程全部采用机械和物理分选的方法，将废弃电路板经双齿辊剪切机、高效离心分选机，依次进行剪切、破碎、筛分、分选，最终分离多种成分的金属富集体和非金属富集体。这种机械破碎的方法处理电路板也具有能耗高、成本高、存在环境污染等缺点，且该工艺未全面考虑非金属的回收问题。

申请号为200510084196.8公开了一种废旧印刷电路板资源回收的方法。首先将拆除了电子元件的废旧印刷电路板投入双辊式剪切破碎机粗碎，然后将粗碎后的物料在氮气中通过常压热解系统进行热解，热解后固体物采用剪切细碎机进行细碎，使金属与非金属分离；用磁选机从细碎产物中选出铁磁性物质；对磁选后剩余物采用高频气力分选机按密度分离金属与非金属。进行机械破碎后再热解进一步粉碎分离，处理过程能耗较高；氮气气氛下热解电路板易发生二次裂解，产生大量含卤气体，现场环境条件差，前期粗碎时也会产生有害气体污染环境。

申请号为200610002019.5公开了一种回收废弃印刷电路板的方法。该发明首先加热废弃电路板，拆除所有电子组件；用真空吸锡装置将表层的焊锡去除，然后用硝酸剥锡液浸泡已去除表层焊锡的废弃电路板，以回收电路板内层的焊锡；然后用强酸溶解电路板，使电路板上的铜箔溶解在该溶液中；将处理后的废弃电路板投入熔融态硝酸钠熔液进行热裂解，使得玻璃纤维与有机物质及其他组分分离。这种方法处理电路板流程长，成本高。处理过程中产生大量的有害气体和废酸，对环境造成二次污染。

德国Daimler-Benz Ulm Research Centre公司开发了四段式处理工艺：预破碎、液氮冷冻后粉碎、分类、静电分选。该工艺先将废弃电路板拆卸后进行预破碎，然后进行磁选，液氮冷冻再粉碎，筛分，静电分选后使得金属与非金属分离。该公司研制的电分选设备可以分离尺寸小于0.1mm的颗粒。用低温破碎的方法减少了有害气体的产生并使得废弃电路板更易破碎，解决了传统的机械破碎产生有毒气体的问题，但这种工艺流程长，并且对设备要求极高，制冷过程消耗能量大，成本高。

德国Kamet Recycling Gmbh公司采用的处理工艺是通过破碎、重选、磁选、涡流分离的方法获得铁、铝、贵金属和有机物等几个组分。德国Trischler und Partner Gmbh公司的处理方法与之基本相同。这两种方法是目前最常用的机械处理工艺，一般经过这样的处理后，废电路板中90％的金属和塑料得以回收，10％左右的剩余物质(包括很难进一步处理的细粒物料、粉尘等)则根据成分的性质填埋或焚烧，造成环境污染。

日本NEC公司开发了一种废弃电路板处理工艺。该工艺首先利用红外加热和两级去除的方式(分别利用垂直和水平方向的冲击力作用)使穿孔元件和表面元件脱落，不会造成任何损伤。然后再结合加热、冲击力和表面剥蚀技术，使电路板上96％的焊料脱焊，再采用两段式破碎法分离回收电路板。分别使用剪切破碎机和特制的具有剪断和冲击作用磨碎机，将废板粉碎成0.1-0.3mm左右的碎块。特制的磨碎机中使用复合研磨转子，并选用特种陶瓷作为研磨材料。此项技术以空气作为加热介质去除焊锡和元件，热利用率相对偏低，且在空气中加热电路板会使一些有毒元素挥发，从而造成环境污染，需要进行密闭处理和有毒物质的处理；此外通过两级破碎分离金属与非金属，此过程中易产生有害气体造成环境污染，回收成本也高。

瑞典的Scandinavian Recycling AB(SR)开发了一种旋转式破碎机，在中间转筒周围安装着一套能够自由旋转的压碎环，依靠压碎环与设备内壁之间的剪切作用破碎物料。使用这种破碎机可以减小解离后金属的缠绕作用。瑞士Result技术公司开发了一种在超音速下将涂层线路板等多层复合制件破碎的新设备。它利用各种层压材料的冲击和离心特性不同，将多层复合材料彼此分开。不同材料的变形情况不同，脆性材料碎成粉末，金属则形成多层球状物。这两种设备依靠剪切、冲击和离心等方式破碎废弃电路板，虽对破碎效率有所改善，但仍具有能耗高、易造成环境污染等缺点。

上述方法对废弃电路板组分进行分离回收，其回收过程具有能耗高、易污染环境等缺点。废弃电路板的资源化应全面考虑金属和有机物质的无害化高效回收，焊锡的提前回收对其他金属的高效分离可以创造良好条件，因此，现有技术需要进一步完善，以提高回收效率和回收纯度；同时还需开发新的处理工艺及设备，寻找低成本的、更有效的适合大规模的废弃电路板资源化回收方法。

本发明人曾研发了一种回收废弃电路板的方法，此方法先用油作为介质加热废弃电路板焊锡熔化后，利用离心的方法将焊锡分离回收；脱除焊锡的废弃电路板基板及电子元件随后投入真空裂解装置进行热解，热解挥发物经过冷凝装置后冷凝成液态油；收集热解后的电子元件以便下一步的贵金属回收和其他有价金属回收，收集热解后的电路板基板以便进一步分离铜箔与玻璃纤维、碳渣等物质，收集裂解过程产生的气体待下次裂解时可导入热解系统进行循环利用。然而，这种方法存在以下缺点：

1.用油加热废弃电路板后回收焊锡的过程中，若加热温度过低焊锡则回收不彻底，过高则电路板在油中裂解，温度要求比较苛刻。

2.在油中处理废弃电路板，由于块状的电路板所占体积大，每次处理的量较少，回收效率不高。

为了解决这些问题，本发明优化废弃电路板处理的工序和条件，使得废弃电路板的回收成本更低、效率更高、更符合工业化的要求。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种根据废弃电路板的结构特性分阶段处理、方法简单、无污染、成本低、效率高、废弃电路板废弃资源回收率高的废弃电路板的回收方法。

本发明---一种废弃电路板有价资源的回收方法，其步骤如下：

1.真空裂解：将带有电子元件的废弃电路板置于真空裂解装置中，将装置抽至真空状态，加热至500℃～600℃，保温20min～40min，进行热裂解，收集热裂解挥发产物，于-20℃～-40℃冷凝成液态油。

2.加热真空离心分离：将裂解后的固态产物置于真空离心机械中加热至250℃～450℃，使焊锡熔化，然后，启动离心机械使焊锡与裂解渣高效分离。

3.收集步骤2所得裂解渣：将经热裂解、加热离心分离焊锡后的裂解渣中的电子元件、电路板基板分类收集，以便回收电子元件中的贵金属和其他有价金属以及电路板基板上的铜箔、玻璃纤维、碳渣等物质。

本发明中，所述加热离心分离步骤中，离心机械转速为600rpm～1200rpm，旋转时间5～15min。

本发明一种回收废弃电路板有价资源的方法，其优点如下：

1.利用真空热裂解的方法回收有机物质，使废弃电路板金属有机物质一步分离。并避免有害气体污染环境，而且具有产油率高、油品质好等特点。

2.利用真空离心分离的方法回收裂解后的废弃电路板焊锡，由于废弃电路板真空热解后体积明显减小，其效果等同于离心分离回收焊锡设备的处理量明显加大；离心分离过程为真空状态，所有金属没有氧化；提前回收焊锡为废弃电路板其他金属的分离创造了有利的条件。

3.基板和电子元件高效分离，给下一步分离回收金属与非金属组分创造了很好的条件。

4.整个回收过程没有造成二次污染，工艺简单、条件易于控制、适合废弃电路板大规模的回收。

5.本发明在每一处理程序都具有较高经济效益，每一程序所要求的设备简单、条件易于控制，能明显降低回收处理成本和设备投资。

6.回收效率高，能耗低，适合废弃电路板的大规模回收。

综上所述，本发明根据废弃电路板的结构特性分阶段处理、优化废弃电路板处理的工序和条件、方法简单、使得废弃电路板的回收成本更低、效率更高、废弃电路板废弃资源回收率更高、更符合工业化的要求，适合废弃电路板的大规模回收。

附图说明：

附图1为本发明工艺流程示意图。

附图2(a)为本发明实施例所使用的废弃电路板图片。

附图2(b)为本发明实施例中热裂解后的废弃电路板图片。

附图2(c)为本发明实施例中回收的热解油图片。

附图2(d)为本发明实施例中热裂解后的废弃电路板图片。

附图2(e)为本发明实施例中热裂解后的电子元件图片。

附图2(f)为本发明实施例中热裂解后离心分离回收的焊锡图。

具体实施方式：

1.真空裂解：将带有电子元件的废弃电路板置于真空裂解装置中，将装置抽至真空状态，加热至500℃～600℃，保温20min～40min，进行热裂解，收集热裂解挥发产物，于-20℃～-40℃冷凝成液态油。

2.加热真空离心分离：将裂解后的固态产物置于真空离心机械中加热至250℃～450℃，使焊锡熔化，然后，启动离心机械使焊锡与裂解渣高效分离。转速为600rpm～1200rpm，旋转时间5～15min。

3.收集步骤2所得裂解渣：将经热裂解、加热离心分离焊锡后的裂解渣中的电子元件、电路板基板分类收集，以便回收电子元件中的贵金属和其他有价金属以及电路板基板上的铜箔、玻璃纤维、碳渣等物质。

实施例

实施例1

将废弃电路板装入真空热解装置中，抽真空。设置以下实验条件：裂解终温500℃，终温保温时间20min，冷凝温度-20℃。对真空热解装置进行加热，收集所得的液体油和废弃电路板裂解固体产物；然后将废弃电路板裂解固体产物装入真空离心机械中，升温至250℃，待温度恒定后，旋转10分钟，旋转速度为600rpm。

结论：

①在真空热解步骤中，产油率为21.26％。

②在回收焊锡步骤中，电子元件大量脱落，只有少数电子元件附在电路板上；焊锡大量脱落，有少量焊锡残留在裂解后的基板上。

实施例2

将废弃电路板装入真空热解装置中，抽真空。设置以下实验条件：裂解终温550℃，终温保温时间30min，冷凝温度-30℃。对真空热解装置进行加热，收集所得的液体油和废弃电路板裂解固体产物；然后将废弃电路板裂解固体产物装入真空离心机械中，升温至350℃，待温度恒定后，旋转10分钟，旋转速度为800rpm。

结论：

①在真空热解步骤中，产油率为22.12％。

②在回收焊锡步骤中，电子元件大量脱落，只有极少数电子元件附在电路板上；焊锡大量脱落，有极少量焊锡残留在裂解后的基板上。

实施例3

将废弃电路板装入真空热解装置中，抽真空。设置以下实验条件：裂解终温600℃，终温保温时间40min，冷凝温度-40℃。对真空热解装置进行加热，收集所得的液体油和废弃电路板裂解固体产物；然后将废弃电路板裂解固体产物装入真空离心机械中，升温至350℃，待温度恒定后，旋转10分钟，旋转速度为1000rpm。

结论：

①在真空热解步骤中，产油率为22.58％。

②在回收焊锡步骤中，电子元件完全脱落，没有电子元件附在电路板上；焊锡脱落完全，没有焊锡残留在基板上。

Claims (2)

1、一种废弃电路板有价资源的回收方法，其步骤如下：

(1).真空裂解：将带有电子元件的废弃电路板置于真空裂解装置中，将装置抽至真空状态，加热至500℃～600℃，保温20min～40min，进行热裂解，收集热裂解挥发产物，于-20℃～-40℃冷凝成液态油。

(2).加热真空离心分离：将裂解后的固态产物置于真空离心机械中加热至250℃～450℃，使焊锡熔化，然后，启动离心机械使焊锡与裂解渣高效分离。

(3).收集步骤2所得裂解渣：将经热裂解、加热离心分离焊锡后的裂解渣中的电子元件、电路板基板分类收集，以便回收电子元件中的贵金属和其他有价金属以及电路板基板上的铜箔、玻璃纤维、碳渣等物质。

2、根据权利要求1所述的一种废弃电路板有价资源的回收方法，其特征在于：所述加热离心分离步骤中，离心机械转速为600rpm～1200rpm，旋转时间5～15min。

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