CN111014242A - 一种废旧线路板非金属组分的球磨脱溴方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于固体废弃物回收技术领域，具体涉及一种废旧线路板非金属组分的球磨脱溴方法。该方法将废旧线路板破碎、分选后的非金属组分与纳米零价铁一起进行球磨脱溴，可以显著地脱去非金属组分中的溴，并且保留着非金属组分中树脂的主体结构，同时纳米零价铁还能继续循环利用，节省成本，实现了对非金属组分的有效、安全回收利用，整个过程绿色环保，不造成二次污染，具有显著的经济效益。

Description

一种废旧线路板非金属组分的球磨脱溴方法
技术领域
本发明属于固体废弃物回收技术领域。更具体地，涉及一种废旧线路板非金属组分的球磨脱溴方法。
背景技术
随着经济和科学技术的不断发展，电子产品逐渐普及全球，并且在不断地更新换代，与此同时，电子废弃物的数量也随之迅猛增长。印刷线路板是各种电子、电器产品中较为重要的零部件，随着大量电子废弃物的产生，废旧线路板也成为了现代城市中最典型的固体废弃物。就中国而言，每年有超过50万吨的废旧线路板亟待处理。
废旧线路板由30％的金属组分和70％的非金属组分组成，蕴含着丰富的资源。早期采用人工拆解、酸洗及露天焚烧等技术处理废旧线路板，但是一方面，线路板存在的卤素在处理过程中会产生强致癌物二噁英，对环境会造成严重的污染；另一方面，上述处理方法大部分为销毁性处理，无法充分回收利用，造成资源的严重浪费。目前，废旧线路板的处理方式为：对分离后的金属组分中回收价值高的铜、镍、金和银进行回收，资源得到了充分的利用；但分离后的非金属组分中的是树脂、玻璃纤维、持久性有机污染物溴化阻燃剂等，因其回收价值低、成分复杂，溴化阻燃剂处理难度高，被堆存起来，并未得到妥善的处置和利用，而且堆存时的溴化阻燃剂在雨淋作用下将会进入到水土、食物链当中，对自然环境和人体健康存在着巨大的威胁。
可见，非金属组分安全、妥善处置的关键是对其进行脱溴无害化，这也是其后续回收利用的重要前提。经过热重分析可知，在500～700℃条件下才能比较彻底的将溴脱除，但是该温度较高，在脱溴的同时也会造成其他非金属组分的化学键断裂，破坏树脂分子的主体结构，造成脱溴后的非金属组分的损失较多，产物得率较低。为了解决上述问题，中国专利申请CN109093879A公开了一种废旧线路板非金属组分的脱溴装置，可以利用球磨过程中产生的巨大瞬间应力作用下，聚合分子链断裂产生自由基；另一方面，也可以通过球磨时物料之间的冲击、摩擦作用形成局部高温(可达300℃)，使粉末受热发生局部热分解；共同促使树脂中的含溴部分先分解出来，变成HBr或小分子有机溴化物，从而达到使线路板脱溴的效果。但是该方法采用的是物理脱溴，脱溴效果有限，脱溴后得到的非金属组分还残留较多的溴，无法回收再利用，影响后续的回收利用和经济效益。
因此，迫切需要提供一种针对废旧线路板非金属组分的保持树脂结构、提高脱溴效果的球磨脱溴方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术热解脱溴易破坏非金属组分树脂结构、球磨脱溴效果不明显的缺陷和不足，提供纳米零价铁在对废旧线路板非金属组分进行脱溴方面的应用，可以保持非金属组分的树脂结构、提高脱溴效果。
本发明的另一目的是提供一种针对废旧线路板非金属组分的球磨脱溴方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
纳米零价铁在对废旧线路板非金属组分进行脱溴方面的应用。
另外的，本发明还提供了一种废旧线路板非金属组分的球磨脱溴方法，将纳米零价铁和废旧线路板非金属组分混合、球磨后，分离出纳米零价铁，即得到脱溴后的非金属组分。
进一步地，包括以下步骤：
S1、将废旧线路板进行破碎、分选，得到金属组分和非金属组分；
S2、将步骤S1所得非金属组分和纳米零价铁按照重量比为(4～5):1混合，置于球磨机中球磨20～30h，同时抽出球磨机内的气体；
S3、收集步骤S2球磨后的物料，磁选分离纳米零价铁，得到脱溴后的非金属组分。
本发明中采用的纳米零价铁具有很强的还原性，在非金属组分球磨脱溴的过程中，纳米零价铁可以提供电子，改变非金属组分中含溴化合物的电子云密度，从而使含溴化合物中的碳溴键拉长，更容易断裂，结合球磨的瞬间应力和局部高温，达到显著提高脱溴的效果。并且，本发明中将球磨后的纳米零价铁和非金属组分分离后，纳米零价铁还可以继续循环再利用，脱溴后的非金属组分可以作为建筑、塑料、板材等原料再利用。
优选地，步骤S2中，所述非金属组分和纳米零价铁的重量比为4:1。发明人在实践中发现，在此重量比条件下，既可以达到显著脱溴的效果，又不会造成物料的浪费。
更进一步地，步骤S2中，所述球磨机为行星式球磨机。
进一步地，步骤S2中，所述球磨机的磨球直径为5～10mm。
优选地，步骤S2中，所述球磨机的磨球直径为5～8mm。
更优选地，步骤S2中，所述球磨机的磨球直径为5mm。实践中发现，采用此直径大小的磨球进行球磨可以充分地和非金属组分、纳米零价铁接触，达到较好的脱溴效果。
更进一步地，步骤S2中，所述球磨机的转速为200～300r/min，旋转方向每25～40min改变1次。
优选地，步骤S2中，所述球磨机的转速为220r/min，旋转方向每30min改变1次。
进一步地，步骤S2中，所述气体通过可溶性碳酸盐溶液进行处理。采用的无害化处理可以显著降低排除气体对人体和环境的危害性。
更进一步地，步骤S1中，所述非金属组分的粒径为2～5mm。
优选地，步骤S1中，所述非金属组分的粒径为5mm。
进一步地，步骤S1中，所述破碎方式包括剪切破碎和锤式破碎。
更进一步地，步骤S1中，所述分选方法包括磁选和高压静电分选。
本发明具有以下有益效果：
本发明将废旧线路板破碎、分选后的非金属组分与纳米零价铁一起进行球磨脱溴，可以显著地脱去非金属组分中的溴，并且保留着非金属组分中树脂的主体结构，同时纳米零价铁还能继续循环利用，节省成本，实现了对非金属组分的有效、安全回收利用，整个过程绿色环保，不造成二次污染，具有显著的经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例1一种废旧线路板非金属组分的球磨脱溴方法的流程图。
图2为本发明实验例1非金属组分的傅里叶红外光谱图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1 一种废旧线路板非金属组分的球磨脱溴方法
采用如下方法对废旧线路板非金属组分进行球磨脱溴：
S1、将废旧线路板进行锤式破碎，得到粒径为5mm的颗粒，采用磁选机分选回收铁、镍等磁性金属，用高压静电分选回收铜、锌等非磁性金属，得到金属组分和非金属组分；
S2、取步骤S1所得非金属组分0.96g和纳米零价铁0.24g混合，置于行星式球磨机中，设置球磨机的转速为220r/min，旋转方向每30min改变1次，采用5mm磨球球磨30h，同时抽出球磨机内的气体用碳酸钠溶液进行吸收处理；
S3、收集步骤S2球磨后的物料，采用磁选机磁选分离纳米零价铁，得到脱溴后的非金属组分。
实施例2 一种废旧线路板非金属组分的球磨脱溴方法
采用如下方法对废旧线路板非金属组分进行球磨脱溴：
S1、将废旧线路板进行锤式破碎，得到粒径为5mm的颗粒，采用磁选机分选回收铁、镍等磁性金属，用高压静电分选回收铜、锌等非磁性金属，得到金属组分和非金属组分；
S2、取步骤S1所得非金属组分1.20g和纳米零价铁0.24g混合，置于行星式球磨机中，设置球磨机的转速为220r/min，旋转方向每30min改变1次，采用5mm磨球球磨30h，同时抽出球磨机内的气体用碳酸钠溶液进行吸收处理；
S3、收集步骤S2球磨后的物料，采用磁选机磁选分离纳米零价铁，得到脱溴后的非金属组分。
实施例3 一种废旧线路板非金属组分的球磨脱溴方法
采用如下方法对废旧线路板非金属组分进行球磨脱溴：
S1、将废旧线路板进行锤式破碎，得到粒径为4mm的颗粒，采用磁选机分选回收铁、镍等磁性金属，用高压静电分选回收铜、锌等非磁性金属，得到金属组分和非金属组分；
S2、取步骤S1所得非金属组分1.08g和纳米零价铁0.24g混合，置于行星式球磨机中，设置球磨机的转速为220r/min，旋转方向每30min改变1次，采用8mm磨球球磨30h，同时抽出球磨机内的气体用碳酸钠溶液进行吸收处理；
S3、收集步骤S2球磨后的物料，采用磁选机磁选分离纳米零价铁，得到脱溴后的非金属组分。
对比例1 一种废旧线路板非金属组分的球磨脱溴方法
采用如下方法对废旧线路板非金属组分进行球磨脱溴：
S1、将废旧线路板进行锤式破碎，得到粒径为5mm的颗粒，采用磁选机分选回收铁、镍等磁性金属，用高压静电分选回收铜、锌等非磁性金属，得到金属组分和非金属组分；
S2、取步骤S1所得非金属组分1.2g置于行星式球磨机中，设置球磨机的转速为220r/min，旋转方向每30min改变1次，采用5mm磨球球磨30h，同时抽出球磨机内的气体用碳酸钠溶液进行吸收处理，得到脱溴后的非金属组分。
实验例1非金属组分的傅里叶红外光谱图测定
以实施例1为例与对比例进行对比分析，将实施例1、对比例1和未经球磨处理的非金属颗粒通过傅里叶红外光谱进行分析，得图2。
由图2可见：
(1)对比例1(非金属颗粒单独球磨)和未经球磨处理的非金属颗粒的傅里叶红外谱图总体变化不大，说明非金属颗粒单独球磨脱溴效果不明显；
(2)实施例1(非金属颗粒：纳米零价铁＝4:1)在500-700cm-1吸收峰处，峰值在561cm-1和663cm-1处的碳溴键吸收峰处的强度有明显的减弱，说明添加纳米零价铁球磨可以使含溴有机物中的碳溴键断裂，具有显著的脱溴效果；
(3)实施例1(非金属颗粒：纳米零价铁＝4:1)与未经球磨处理的非金属颗粒相比，其他吸收峰基本未产生变化，说明树脂基本结构未改变。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.纳米零价铁在对废旧线路板非金属组分进行脱溴方面的应用。
2.一种废旧线路板非金属组分的球磨脱溴方法，其特征在于，将纳米零价铁和废旧线路板非金属组分混合、球磨后，分离出纳米零价铁，即得到脱溴后的非金属组分。
3.根据权利要求2所述球磨脱溴方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将废旧线路板进行破碎、分选，得到金属组分和非金属组分；
S2、将步骤S1所得非金属组分和纳米零价铁按照重量比为(4～5):1混合，置于球磨机中球磨20～30h，同时抽出球磨机内的气体；
S3、收集步骤S2球磨后的物料，磁选分离纳米零价铁，得到脱溴后的非金属组分。
4.根据权利要求3所述球磨脱溴方法，其特征在于，步骤S2中，所述非金属组分和纳米零价铁的重量比为4:1。
5.根据权利要求3所述球磨脱溴方法，其特征在于，步骤S2中，所述球磨机为行星式球磨机。
6.根据权利要求5所述球磨脱溴方法，其特征在于，步骤S2中，所述球磨机的磨球直径为5～10mm。
7.根据权利要求6所述球磨脱溴方法，其特征在于，步骤S2中，所述球磨机的转速为200～300r/min，旋转方向每25～40min改变1次。
8.根据权利要求3所述球磨脱溴方法，其特征在于，步骤S2中，所述气体通过可溶性碳酸盐溶液进行处理。
9.根据权利要求3所述球磨脱溴方法，其特征在于，步骤S1中，所述非金属组分的粒径为2～5mm。
10.根据权利要求3所述球磨脱溴方法，其特征在于，步骤S1中，所述分选方法包括磁选和高压静电分选。
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