CN116571544A - 一种分离废印刷线路板金属及非金属组分的水热处理方法 - Google Patents
一种分离废印刷线路板金属及非金属组分的水热处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116571544A CN116571544A CN202310445092.3A CN202310445092A CN116571544A CN 116571544 A CN116571544 A CN 116571544A CN 202310445092 A CN202310445092 A CN 202310445092A CN 116571544 A CN116571544 A CN 116571544A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- waste printed
- printed circuit
- circuit board
- reactor
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 52
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 52
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 38
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 24
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 21
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 38
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 34
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 25
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 19
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 12
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 10
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 claims description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 8
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 5
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 claims description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 19
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 15
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 11
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000010793 electronic waste Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 3
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- RLSSMJSEOOYNOY-UHFFFAOYSA-N m-cresol Chemical compound CC1=CC=CC(O)=C1 RLSSMJSEOOYNOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000306 component Substances 0.000 description 79
- 230000008569 process Effects 0.000 description 25
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 18
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 12
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 12
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 6
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 230000036541 health Effects 0.000 description 4
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 4
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 2
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 2
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 2
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910001503 inorganic bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 231100000219 mutagenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003505 mutagenic effect Effects 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 231100000378 teratogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003390 teratogenic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/30—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving mechanical treatment
- B09B3/35—Shredding, crushing or cutting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/30—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving mechanical treatment
- B09B3/38—Stirring or kneading
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/70—Chemical treatment, e.g. pH adjustment or oxidation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B2101/00—Type of solid waste
- B09B2101/15—Electronic waste
- B09B2101/17—Printed circuit boards [PCB]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明属于电子废弃物资源回收领域，是一种采用水热处理技术对废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂进行有效分离的方法。本发明的方法包括：将机械预处理后的废印刷线路板颗粒与过氧化氢溶液及氢氧化钾混合，然后在反应釜中通过水热反应，使溴化环氧树脂无害化降解，实现金属及非金属组分的有效分离。使用本发明的方法，Cu的回收率可以达到100％，环氧树脂的降解率可以达到99％以上，液相产物中TOC的含量可以达到35.89％，且主要为苯酚、3‑甲酚等小分子有机物，可回收作为化工原料。本发明实现了废印刷线路板中非金属组分的资源化目标，降低回收成本，减少回收过程对环境的污染和对资源的浪费。
Description
技术领域
本发明属于电子废弃物资源回收领域，是一种采用水热处理技术对废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂进行有效分离的工艺。
背景技术
随着经济的快速发展和科技水平的不断进步，电子电器产品(Electric andElectronic Equipment，简称EEE)逐渐成为全球增长最快的行业之一。印刷线路板作为电子工业的基础，是几乎所有电子装置的核心部件，广泛存在于电子产品中。随着电子电器设备更新换代速度的不断提高和印刷线路板生产需求的急剧增长，印刷线路板的废弃量也在急剧增长，大量结束功能并报废的印刷线路板逐渐成为电子废弃物的重要组成部分。
在废印刷线路板中主要有28％的金属(主要是Cu)和72％的非金属，而非金属主要有玻璃纤维(65％)、环氧树脂固化物(32％)和杂质(铜<3％,焊接物<0.1％)。研究表明，废印刷线路板中的金属元素含量是相应金属矿床工业品位的几十倍甚至上百倍，并且与传统的金矿石相比，从废印刷线路板中提炼各种贵金属的过程要简单得多。除了种类繁多的金属元素外，废印刷线路板中还含有60-70％的非金属，大多数是具有较高热值的聚合物高分子材料，合理利用他们既能够产生能源又能生产相应的化工原料。废印刷线路板在具有资源性的同时，也具有很大的危害性。废印刷线路板中的重金属元素会污染土壤和地下水，在生物体内沉积，给生物体造成严重的危害，给环境带来巨大的风险。除此之外，废印刷线路板中还含有酚醛树脂、环氧树脂、卤素阻燃剂等各种有机物，若将线路板随意焚烧，则会在焚烧过程中产生大量的污染物质，如粉尘、重金属和有机污染物等，污染大气环境，破坏臭氧层并形成酸雨，特别是还会产生如二噁英(PCDDs)，呋喃(PCDFs)，多氯联苯(PCBs)等强致癌物质，对生活环境和身体健康造成巨大的威胁。
印刷线路板通常是由纸基或玻璃布基预浸酚醛或环氧树脂，表层一面或者两面粘上铜箔再层压固化而成。半固化片中的环氧树脂通过融化、流动、凝固，将各层电路粘合在一起。因此，为便于芯板中金属组分的后续回收处理，需要采用合适的方法将金属组分与粘结剂环氧树脂分离开。目前对于废印刷线路板金属及非金属组分的分离预处理技术主要有机械处理法、热解处理法及湿法处理等。
机械处理技术的工艺主要是以回收金属作为主要目的，基本工艺流程包括拆解、破碎、分选等，分选得到的非金属粉末可作为填充材料直接加入目标材料中去，应用范围很广，不仅避免了资源的浪费，也能使建筑材料具备非金属材料的优良的性能，但在非金属组分中所含的镉和溴化环氧树脂等大量致畸、致突变、致癌物质可能会从复合材料中溶出，对环境和人类健康产生严重的危害。此外，由于后续常见分选工艺如静电分选、流化床分选等对粒径要求较高(一般在0.5mm以下)，但线路板硬度高、韧性强，一般的破碎机很难将其完全破碎，使其达到后续工艺要求，因此该方法对工艺设备、工况参数及操作人员均有较高要求。
热解处理法即在无氧条件下对破碎、分离好的废印刷线路板颗粒进行加热裂解，使基板上的非金属有机物裂解转化成液态或气态的低分子烃类或其他化工原料，剩余的固体残渣为金属富集体、陶瓷和玻璃纤维的混合物，通过进一步分离回收，实现金属与非金属的高效分离。热解虽然对金属与非金属的回收都有很好的效果，但是其缺点也是很明显的，溴化环氧树脂的存在使热解所得气相产物和液相产物中均含有浓度较高的有毒溴化物，因为有毒溴化物的存在降低了液相和气相产物的品质，限制了其应用范围。
湿法处理通常是将破碎后的废印刷线路板置于强酸或强碱溶液中，溶解掉金属组分后再对其他非金属组分进行回收处理；或是使用溶剂溶解有机粘结剂再通过过滤分离得到金属和非金属组分。目前湿法处理中使用的化学试剂成本较高，虽然有机溶剂可以在使用后通过蒸馏的方法继续回收利用，但工艺较为复杂和耗能，容易产生二次污染。
综上所述，目前的处理技术虽然可以达到较高的组分分离效率，但分离过程中仍然不能避免易造成二次污染、工艺复杂、能耗较高等问题。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种能耗较低，污染较少的对废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂进行高效分离的工艺，降低回收成本，减少回收过程对环境的污染和对资源的浪费。
本发明提出一种将废印刷线路板中的金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂高效分离的水热处理工艺，将机械预处理后的废印刷线路板颗粒与过氧化氢溶液及氢氧化钾混合，在反应釜中通过水热反应，使溴化环氧树脂无害化降解，实现金属及非金属组分的有效分离。
具体步骤如下：
(1)先将电子设备拆解分离出废印刷线路板，将其破碎成颗粒；
(2)将废印刷线路板颗粒放置于清水中，加入过氧化氢溶液，混合后倒入水热反应器中，往反应器内充氮气，迅速将反应器密封。开启搅拌桨，控制搅拌速度为50-80rpm，使反应物和水充分混合。将反应器投入已达到设定温度的盐浴装置之中进行反应；
(3)反应10-90min后，立即将反应器从盐浴装置中取出，放入冷水槽中止反应并冷却；
(4)打开反应器，倒出反应器中物料。过滤产物，获得含非金属组分溴化环氧树脂降解产物的液相产物。使用丙酮清洗滤纸上的固体残余物后，再用去离子水清洗，所得残渣烘干，获得含金属组分Cu的固相产物。
本发明中，步骤(1)中所述废印刷线路板颗粒的粒径不小于0.5mm，优选控制在0.5-10mm。较好的，破碎后颗粒的横截面不大于6mm2或者破碎后颗粒的体积不大于10mm3。
本发明中，步骤(2)中所述的过氧化氢可以使用常规市售的过氧化氢溶液，例如在本发明的一个优选例中，使用的是30％的过氧化氢溶液。过氧化氢的投加量为50-90mL，可以为60、70、80mL，例如在本发明的一个优选例中，使用了30％的过氧化氢溶液60mL。
本发明中，步骤(2)中加入过氧化氢的同时可以加入碱，所述的碱选自但不限于：氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠。优选地，所述碱的添加量为0.03-0.7g，较好的是0.05-0.5g，例如0.1g、、0.3g。
本发明中，步骤(2)中充氮气可以按照实际情况测算，例如充氮气2-5分钟即可达到要求。在本发明的一个优选例中，充氮时间为3分钟。
本发明中，步骤(2)中所述反应温度控制在200-350℃。
本发明中，步骤(2)中所述搅拌速度控制在50-80rpm，也可以是60rpm或者70rpm。例如，在本发明的一个优选例中，采用的搅拌速度为50rpm。
本发明中，步骤(4)中残渣烘干温度不低于100℃。较好的，不低于110℃。
本发明工艺可以实现废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂的高效分离：Cu的回收率可以达到约100％，有利于金属组分的后续回收处理；环氧树脂的降解率可以达到99％以上，液相产物中TOC的含量可以达到35.89％，且主要为苯酚、3-甲酚等小分子有机物，可回收作为化工原料，实现废印刷线路板中非金属组分的资源化目标；废印刷线路板中96％的溴元素由固相迁移到液相中，由有机溴化物(溴化环氧树脂)转化为无机溴化物(溴化钾)，实现废印刷线路板非金属组分的无害化。
本发明的优越性在于：
(1)水热处理技术反应彻底且绿色高效，不产生二次污染；
(2)不需要对废印刷线路板材料进行复杂的破碎预处理，减少了能源消耗，降低了操作要求；
(3)该方法可以实现废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂的高效分离，利于后续的资源化处理；
(4)该方法在降解环氧树脂的同时，实现了将固相中的有机溴转化为液相中的无机溴，利于其无害化处置；
(5)反应耗时短，物质回收率高，适合工业生产；
(6)反应体系设备的构建较为容易，且操作简便，便于工业化推广。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的每一幅附图针对本申请的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的实验装置示意图。
图2为本发明一较佳实施例的金属Cu的分离情况。
具体实施方式
本发明提供了一种将废印刷线路板金属及非金属组分高效分离的水热处理工艺，将经过机械预处理的废印刷线路板颗粒置于清水中，加入过氧化氢溶液后倒入水热反应釜中，以200-350℃的温度反应10-90min，获得含非金属组分溴化环氧树脂降解产物的液相产物及含金属组分Cu的固相产物。本工艺通过将废印刷线路板非金属组分水热资源化降解的方式，实现金属和非金属组分的有效分离，同时对非金属组分中的溴系阻燃剂进行无害化处理，降低环境和健康风险。本方法具有简单、可操作性强、无二次污染的特点，具有良好的社会效益、经济效益和环境效益。
下面将通过本申请的实施例对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分优选实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本申请的保护范围。
实施例1
本发明采用水热处理技术对废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂进行有效分离，可以采用图1所示的装置。图1的实验装置包括盐浴炉、温控装置、加热器、反应器和冷却水装置。加热器置于盐浴炉的内部、盐浴的底部。反应器安插在盐浴中，反应器上部可开合，用于放入反应材料，反应器上部安装搅拌器，搅拌器伸入反应器的下部，用于搅拌反应材料，反应器的下部埋于盐浴中。温控装置一端与盐浴炉连接，另一端通过热电偶与盐浴接触，用于监测盐浴的温度。如果发现盐浴温度过高，可以使用冷却水进行降温。
实施例2
本发明提供了采用水热处理技术对废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂进行有效分离的方法，一种优选的步骤和参数如下：
(1)先将电子设备拆解分离出废印刷线路板，将其破碎成粒径约2mm×2mm的碎片；
(2)取步骤(1)中的碎片5g、60mL 30％的过氧化氢溶液和0.3g氢氧化钾，配制成100mL的混合液后倒入水热反应器中；
(3)往反应器内充氮气3min，迅速将反应器密封。开启搅拌桨，控制搅拌速度为50rpm。将反应器投入已达到320℃的盐浴装置之中进行反应；
(4)反应30min后，立即将反应器从盐浴装置中取出，放入冷水槽中止反应并冷却；
(5)打开反应器，倒出反应器中物料。过滤产物，获得含非金属组分溴化环氧树脂降解产物的液相产物。使用丙酮清洗滤纸上的固体残余物后，再用去离子水清洗，所得残渣110℃烘干，获得含金属组分Cu的固相产物。
通过对以上操作过程的严格把控，可以实现废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂的高效分离，其中金属组分Cu的回收率为100％，溴化环氧树脂的降解率为99.28％，溴的迁移转化率为93.58％。
实施例3
本发明提供了采用水热处理技术对废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂进行有效分离的方法，第二种优选的步骤和参数如下：
(1)先将电子设备拆解分离出废印刷线路板，将其破碎成粒径约2mm×2mm的碎片；
(2)取步骤(1)中的碎片5g、90mL 30％的过氧化氢溶液和0.5g氢氧化钾，配制成100mL的混合液后倒入水热反应器中；
(3)往反应器内充氮气3min，迅速将反应器密封。开启搅拌桨，控制搅拌速度为50rpm。将反应器投入已达到320℃的盐浴装置之中进行反应；
(4)反应30min后，立即将反应器从盐浴装置中取出，放入冷水槽中止反应并冷却；
(5)打开反应器，倒出反应器中物料。过滤产物，获得含非金属组分溴化环氧树脂降解产物的液相产物。使用丙酮清洗滤纸上的固体残余物后，再用去离子水清洗，所得残渣110℃烘干，获得含金属组分Cu的固相产物。
通过对以上操作过程的严格把控，可以实现废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂的高效分离，其中金属组分Cu的回收率为100％，溴化环氧树脂的降解率为96.46％，溴的迁移转化率为86.60％。
实施例4
本发明提供了采用水热处理技术对废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂进行有效分离的方法，第三种较优的步骤和参数如下：
(1)先将电子设备拆解分离出废印刷线路板，将其破碎成粒径约2mm×2mm的碎片；
(2)取步骤(1)中的碎片5g和50mL 30％的过氧化氢溶液，配制成100mL的混合液后倒入水热反应器中；
(3)往反应器内充氮气3min，迅速将反应器密封。开启搅拌桨，控制搅拌速度为50rpm。将反应器投入已达到320℃的盐浴装置之中进行反应；
(4)反应30min后，立即将反应器从盐浴装置中取出，放入冷水槽中止反应并冷却；
(5)打开反应器，倒出反应器中物料。过滤产物，获得含非金属组分溴化环氧树脂降解产物的液相产物。使用丙酮清洗滤纸上的固体残余物后，再用去离子水清洗，所得残渣110℃烘干，获得含金属组分Cu的固相产物。
通过对以上操作过程的严格把控，可以实现废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂的高效分离，其中金属组分Cu的回收率为100％，溴化环氧树脂的降解率为83.20％，溴的迁移转化率为75.60％。
实施例5
本发明提供了采用水热处理技术对废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂进行有效分离的方法，第四种较优的步骤和参数如下：
(1)先将电子设备拆解分离出废印刷线路板，将其破碎成粒径约2mm×2mm的碎片；
(2)取步骤(1)中的碎片5g和0.3g氢氧化钾，配制成100mL的混合液后倒入水热反应器中；
(3)往反应器内充氮气3min，迅速将反应器密封。开启搅拌桨，控制搅拌速度为50rpm。将反应器投入已达到320℃的盐浴装置之中进行反应；
(4)反应30min后，立即将反应器从盐浴装置中取出，放入冷水槽中止反应并冷却；
(5)打开反应器，倒出反应器中物料。过滤产物，获得含非金属组分溴化环氧树脂降解产物的液相产物。使用丙酮清洗滤纸上的固体残余物后，再用去离子水清洗，所得残渣110℃烘干，获得含金属组分Cu的固相产物。
通过对以上操作过程的严格把控，可以实现废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂的高效分离，其中金属组分Cu的回收率为100％，溴化环氧树脂的降解率为82.93％，溴的迁移转化率为57.93％。
实施例6
本发明提供了采用水热处理技术对废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂进行有效分离的方法，第五种较优的步骤和参数如下：
(1)先将电子设备拆解分离出废印刷线路板，将其破碎成粒径约2mm×2mm的碎片；
(2)取步骤(1)中的碎片5g和0.3g碳酸氢钠，配制成100mL的混合液后倒入水热反应器中；
(3)往反应器内充氮气3min，迅速将反应器密封。开启搅拌桨，控制搅拌速度为50rpm。将反应器投入已达到320℃的盐浴装置之中进行反应；
(4)反应30min后，立即将反应器从盐浴装置中取出，放入冷水槽中止反应并冷却；
(5)打开反应器，倒出反应器中物料。过滤产物，获得含非金属组分溴化环氧树脂降解产物的液相产物。使用丙酮清洗滤纸上的固体残余物后，再用去离子水清洗，所得残渣110℃烘干，获得含金属组分Cu的固相产物。
通过对以上操作过程的严格把控，可以实现废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂的高效分离，其中金属组分Cu的回收率为100％，溴化环氧树脂的降解率为78.61％，溴的迁移转化率为54.72％。
实施例7
本发明提供了采用水热处理技术对废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂进行有效分离的方法，第五种较优的步骤和参数如下：
(1)先将电子设备拆解分离出废印刷线路板，将其破碎成粒径约2mm×2mm的碎片；
(2)取步骤(1)中的碎片5g和0.3g碳酸钠，配制成100mL的混合液后倒入水热反应器中；
(3)往反应器内充氮气3min，迅速将反应器密封。开启搅拌桨，控制搅拌速度为50rpm。将反应器投入已达到320℃的盐浴装置之中进行反应；
(4)反应30min后，立即将反应器从盐浴装置中取出，放入冷水槽中止反应并冷却；
(5)打开反应器，倒出反应器中物料。过滤产物，获得含非金属组分溴化环氧树脂降解产物的液相产物。使用丙酮清洗滤纸上的固体残余物后，再用去离子水清洗，所得残渣110℃烘干，获得含金属组分Cu的固相产物。
通过对以上操作过程的严格把控，可以实现废印刷线路板金属组分Cu及非金属组分溴化环氧树脂的高效分离，其中金属组分Cu的回收率为100％，溴化环氧树脂的降解率为78.91％，溴的迁移转化率为49.48％。
传统的废印刷线路板水热处理方法在水热反应前，必须进行将物料粉碎再分离的物理过程，不仅能耗大、易产生环境风险，且对粉碎后物料的粒径要求较高，导致操作和设备要求较高。本发明在传统的处理方法上，去除粉碎分离物料这一物理过程，直接将粗破碎后的物料进行水热反应，由此省去粉碎与分离过程，能够大大减少或避免现有废弃印刷线路板处理处置过程中所引起的环境污染问题，极大的简化现有的处理废弃印刷线路板的工艺流程；同时本发明在实现废印刷线路板金属与非金属组分高效分离的基础上，还实现了非金属组分溴化环氧树脂的无害化降解，不仅将非金属组分转化成了可回收利用的化工原料，更进一步降低了废印刷线路板的环境和健康风险。本发明有助于实现废弃印刷线路板经济高效、绿色环保的回收目标，推动相关产业的健康发展。
以上所述的实施例仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本申请公开的技术范围内，可以不通过创造性劳动即能够联想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以本申请中权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种分离废印刷线路板金属及非金属组分的水热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将电子设备拆解分离出印刷线路板，将其破碎成颗粒；
(2)将印刷线路板颗粒放置于水中，加入过氧化氢，混合后倒入水热反应器中，往反应器内充氮气，迅速将反应器密封；开启搅拌桨，控制搅拌速度为50-80rpm，使反应物和水充分混合，将反应器投入盐浴装置之中进行反应；
(3)反应10-90min后，立即将反应器从盐浴装置中取出，放入冷水槽中止反应并冷却；
(4)打开反应器，倒出反应器中物料；过滤产物，获得含非金属组分溴化环氧树脂降解产物的液相产物；使用丙酮清洗滤纸上的固体残余物后，再用去离子水清洗，所得残渣烘干，获得含金属组分Cu的固相产物。
2.根据权利要求1所述的分离废印刷线路板金属及非金属组分的水热处理方法，其特征在于：步骤(1)中所述废印刷线路板颗粒的粒径不小于0.5mm，优选控制在0.5-10mm。
3.根据权利要求1所述的分离废印刷线路板金属及非金属组分的水热处理方法，其特征在于：步骤(1)中破碎后颗粒的横截面不大于6mm2或者破碎后颗粒的体积不大于10mm3。
4.根据权利要求1所述的分离废印刷线路板金属及非金属组分的水热处理方法，其特征在于：步骤(1)中加入过氧化氢的同时加入碱，所述的碱选自但不限于：氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠。
5.根据权利要求4所述的分离废印刷线路板金属及非金属组分的水热处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述碱的添加量为0.03-0.7g。
6.根据权利要求1所述的分离废印刷线路板金属及非金属组分的水热处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述反应温度控制在200-350℃。
7.根据权利要求1所述的分离废印刷线路板金属及非金属组分的水热处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述的过氧化氢是30％的过氧化氢溶液，且过氧化氢溶液的投加量为50-90mL。
8.根据权利要求1所述的分离废印刷线路板金属及非金属组分的水热处理方法，其特征在于：步骤(4)中残渣烘干温度不低于110℃。
9.权利要求1所述的分离废印刷线路板金属及非金属组分的水热处理方法的应用，其特征在于：用于废印刷线路板进行资源回收，对其中金属铜组分及非金属组分溴化环氧树脂进行分离。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，在降解环氧树脂的同时，实现了将固相中的有机溴转化为液相中的无机溴，利于其无害化处置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310445092.3A CN116571544A (zh) | 2023-04-24 | 2023-04-24 | 一种分离废印刷线路板金属及非金属组分的水热处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310445092.3A CN116571544A (zh) | 2023-04-24 | 2023-04-24 | 一种分离废印刷线路板金属及非金属组分的水热处理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116571544A true CN116571544A (zh) | 2023-08-11 |
Family
ID=87538759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310445092.3A Pending CN116571544A (zh) | 2023-04-24 | 2023-04-24 | 一种分离废印刷线路板金属及非金属组分的水热处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116571544A (zh) |
-
2023
- 2023-04-24 CN CN202310445092.3A patent/CN116571544A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rocchetti et al. | Printed circuit board recycling: A patent review | |
| Luda | Recycling of printed circuit boards | |
| Wang et al. | Disposing and recycling waste printed circuit boards: disconnecting, resource recovery, and pollution control | |
| Sohaili et al. | A review on printed circuit board recycling technology | |
| Andooz et al. | A comprehensive review on pyrolysis of E-waste and its sustainability | |
| Li et al. | Overview of the recycling technology for copper-containing cables | |
| Williams | Valorization of printed circuit boards from waste electrical and electronic equipment by pyrolysis | |
| Chen et al. | A cost-effective strategy for metal recovery from waste printed circuit boards via crushing pretreatment combined with pyrolysis: Effects of particle size and pyrolysis temperature | |
| Liu et al. | Kinetic and mechanism studies on pyrolysis of printed circuit boards in the absence and presence of copper | |
| CN101423898B (zh) | 一种废弃电路板的回收方法 | |
| CN108031702B (zh) | 用于废旧线路板回收的成套处理设备及处理方法 | |
| Stuhlpfarrer et al. | Recycling of waste printed circuit boards with simultaneous enrichment of special metals by using alkaline melts: A green and strategically advantageous solution | |
| CN101612628A (zh) | 一种废旧印刷电路板中各组分材料的分离及回收方法 | |
| WO2012120752A1 (ja) | エポキシ樹脂硬化物の分解方法 | |
| MX2011001878A (es) | Desecho de equipo electrico y electronico. | |
| CN103949461B (zh) | 一种使用近临界水分离和回收废旧电路板各组分材料的方法 | |
| CN104479756A (zh) | 一种废弃印刷线路板的水蒸气气化分离装置及方法 | |
| CN102218439A (zh) | 一种废弃印刷线路板基板热解分离有价组分的方法 | |
| CN102441554A (zh) | 废弃玻璃钢和废弃电路板有价资源的回收方法 | |
| CN105543486A (zh) | 一种回收废弃电路板中有价金属的方法 | |
| CN110387472B (zh) | 超声作用下低温熔融混碱处理回收废旧电路板的方法 | |
| CN102583501A (zh) | 覆铜板回收过程产生的含铜废渣的回收方法 | |
| Li et al. | Production and characterization of polypropylene composites filled with glass fibre recycled from pyrolysed waste printed circuit boards | |
| CN100506407C (zh) | 一种废印刷线路板组合式处理方法 | |
| Zante et al. | A toolbox for improved recycling of critical metals and materials in low-carbon technologies |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |