CN1259406A - 印刷电路板钻铣加工废屑的回收再生工艺 - Google Patents

Abstract

一种环境保护及工业固体废弃物回收再生技术,涉及对印刷电路板钻铣加工所产生的废屑进行全面工业回收再生的工艺。印刷电路板在钻孔、铣削加工中产生的废屑由铜等有色金属与树脂等非金属材料组成,多年来一直被弃置或填埋,本发明率先公开一种低消耗无污染的全面回收工艺,只需要水和空气作介质,将废屑中的金属与非金属分离,不仅将金属进行冶炼回收,还将非金属进行处理制作成塑料填料或轻型建材填料,生产介质循环再用。

Description

印刷电路板钻铣加工废屑的回收再生工艺

本发明公开了一种环境保护和工业固体废弃物资源回收再生的技术，主要涉及对印刷电路板生产中所产生的固体废弃物进行工业回收再生的技术和工艺方法。

印刷电路板在钻孔、铣削加工中产生的废屑(以下简称钻铣废屑)是印刷电路板厂生产中的主要固体废弃物，含有5-15％的铜、铅锡等金属，其余为酚醛纸，酚醛环氧树脂，玻璃纤维。除少量呈螺旋状外，该种废弃物多数以直径0.05-1mm颗粒或粉末状存在。由于内含容易飞扬的玻璃纤维碎屑，接触皮肤容易引起刺痛和痕痒，所含金属比例又不高，多年来，这种废屑一直被露天弃置或填埋，既造成了环境污染，又使有用的资源被丢弃和浪费，至今没有进行工业规模的回收再生，也没有关于全面回收该种废弃物的工艺、技术文件被公开。

在印刷电路板的早期生产阶段，由于钻孔密度不高，废屑产生量少，对资源的浪费和对环境的污染还不严重。随着电子技术的发展和电子元器件安装密度的不断提高，印刷电路板的生产规模不断扩大，钻孔数量和钻孔密度不断增长，废屑产生的数量不断增加，近年已达到每年万吨以上的规模(中国目前每年产生废屑数千吨)，加上现代印刷电路板厂生产中普遍采用配有废屑收集设备的高速数控坐标钻铣床，每台设备每天产屑数十公斤，大型印刷电路板厂每月产屑数十吨，一方面，大量产出的废屑对环境的危害日益突出，另一方面，也使得以经济规模对这种废弃物进行工业回收成为可能。

本发明率先提出了一种解决方案，对印刷电路板生产中钻铣废屑所含金属和非金属材料进行工业规模的低能耗无污染全面同收，由破碎，物料储存及输送，分离和介质循环再生设备组成回收工艺系统，其特征在于：将印刷电路板钻铣加工中产生的废屑这样一种工业废弃物转变为可以全部利用的再生资源，先使用一种或一种以上的采用物理分离方法的分离设备，利用钻铣废屑中金属与非金属比重的差异和导电性的差异，利用水或空气作介质，实现金属与非金属的分离，不仅将金属进行冶炼回收，还将非金属进行处理制作成塑料填料或轻型建材填料，生产中的介质也再生循环使用，从而实现对钻铣废屑的完全回收再生。

对印刷电路板钻铣废屑进行回收再生，容易想到的是，利用印刷电路板板边金属回收的现有技术。对印刷电路板板边所含金属的回收，目前主要采用化学溶解和冶金熔炼两种方法，板边的非金属部分则被丢弃或填埋。但是，单位重量钻铣废屑的表面积比板边大数百倍，由于废屑表面对溶剂和化学品的的吸附，要完成同样的金属回收量，处理废屑比处理板边需要使用的化学品数量要高几倍，其后处理和环保处理的用水量及能源消耗量也将成倍增长，化学法不经济是显而易见的。熔炼法的缺点，一是白白烧掉了有机化合物等主要成份，二是产生毒害性气体污染环境，三是必须采用高温熔炼炉使玻璃纤维融化，否则金属回收率低；钻铣废屑的含铜量低于铜精矿，而由于资源相对分散，收集成本又高于铜矿，熔炼法也不适合用于钻铣废屑中所含金属的回收再生。这也是已经从事了数十年板边金属回收的企业未对钻铣废屑中的金属进行回收的主要原因之一。

钻铣废屑中，所含金属的比重比非金属高4倍以上，利用钻铣废屑中金属与非金属比重的显著差异和导电性的显著差异，采用物理分离方法，将废屑中的金属与非金属分离，再分别进行回收再生，是本发明的核心。

这里所说的物理分离方法，第一种是利用重力分选的原理进行湿法或干法分离。当颗粒状钻铣废屑(1)处在向上运动的流动介质中时，受到运动流体作用于颗粒的向上浮力的垂直分量(2)推动而上升，同时，颗粒由于地心引力受到向下的重力(3)而下降；在一定的介质流速下，不同比重的颗粒物料运动方向不同：废屑中的金属颗粒比重高，所受重力大于浮力的垂直分量而沉降，非金属颗粒比重低(约相当于金属的1/4)，所受重力小于浮力的垂直分量而上升，从而实现废屑中金属与非金属的分离。工业中用水作介质的摇床选矿法或跳汰选矿法是这种原理应用的例子。而干式浮选，即利用空气做为流动介质，对经破碎后的钻铣废屑进行浮选，也是简单而经济的分离方法。

第二种是利用静电吸附原理，当颗粒状的钻铣废屑被送上一个处在高压直流电场(空气电离的电晕状态)下的旋转辊筒时，容易产生静电而与辊筒上的电荷所吸引；偏离高压电场后，金属颗粒的正负电荷迅速中和而使静电消失，金属颗粒与辊筒不相吸附，随着辊筒旋转自然掉落；非金属颗粒的静电不易消失，吸附在辊筒上直到被扫掉。适当调节高压直流电场强度和辊筒转速，可以将金属和非金属完全分离。

分离后的金属和非金属，需要分别进行回收处理。

对于已经分离出来的金属粉末，可以采用通常的冶金方法提纯回收。

分离后的非金属粉末，主要含有已经固化的环氧树脂、酚醛树脂，玻璃纤维，纸的混合物，其中玻璃纤维与纸已经分别与树脂结合成增强体。对这种混合物进行再分解或单体回收的价值不高，但经过适当处理，可以作为多种塑料的优良填充剂。

由于内含的酚醛，酚醛环氧树脂粉末与各种热塑性、热固性塑料之间具有良好的界面粘接特性及耐化学特性，分离后的非金属粉末经过简单处理，可以作为多种工业生产过程的优良填料：如筛分出20-60目非金属粉末作为手糊，拉挤，模塑成型的玻璃纤维增强塑料制品和玻璃钢船体的填充剂，比使用传统无机填料具有质轻，填充率高(可达30％以上)，界面特性好，机械强度高的特点；磨细至50-100目的粉末后作为酚醛(电木)层压板、酚醛注射成型生产中的填充剂代替木粉，其机械特性和性能价格比优于木粉；作为树脂防腐蚀砌块如耐酸砖的填料；磨细至80-300目后作为防腐蚀树脂涂料的填料，可以提高整个涂装系统的防腐蚀性能；还可以作为建筑塑料制品的填料，用来制作聚合物门窗，塑料管道，聚合物墙体及橱厕塑料制品，可以作为轻型墙体材料和复合地板的填充增强剂。

本发明将一种危害环境，至今仍未被回收的工业废弃物，经过简单的粉碎，分选加工，转变成完全可以回收再用的资源，既可以回收废料中所含的有色金属和贵金属，也可以完全回收利用废料中所含的其它非金属材料，由于只使用水或空气作为循环使用的分离介质，能源消耗低，全部回收过程不产生二次污染，比较在印刷电路板板边金属回收中采用的化学法和熔炼法回收成本高，能源消耗量大，产生废渣废气等二次污染等缺点，本发明提出的工艺方法具有明显的优越性，实施本发明具有明显的社会效益和经济效益。

为了进一步说明本发明的特征及其实际应用，下面根据附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，各附图是：

附图1是说明颗粒状钻铣废屑在向上运动的流动介质中受力及运动情况的示意图；

附图2是本发明的实施例1中破碎后的钻铣废屑在摇床上被分离的原理示意图；

附图3是本发明的实施例1的工艺流程框图；

附图4是利用静电分离方法分离钻铣废屑中导体与非导体的示意图；

附图5是本发明的实施例2的工艺流程框图；

附图6是本发明的实施例3的工艺流程框图；

实施例1：

附图2所示是本发明的实施例1采用摇床分离法湿法分选金属与非金属的原理图。当流动介质为水时，破碎后的钻铣废屑在摇床上被分离的原理与附图1所说的原理相似。摇床(4)往复摇动时，水流出现向上向下的往复运动分量，水流向下运动时对废屑不具有分选作用，但当水流向上运动时，就出现金属颗粒下沉，非金属颗粒上浮，连续地进行加料出料和摇动，金属粉末整体向下运动(5)，非金属粉末整体向上运动(6)，从而实现对废屑中金属与非金属的分离。

附图3所示是本发明采用以水为介质的摇床法分选的一个实施例的工艺流程框图，图中从印刷电路板厂收回的废屑(7)被收集后，首先储存在原料仓(8)，通过原料仓下料口处安装的螺旋输送机(9)送入粉碎机(10)，粉碎后的废屑(1)被送入摇床分离机(11)，经摇床分离后的物料通过两个出口，质量重金属含量高的部分通过底流出口(12)送入过滤脱水机(13)脱水后烘干(14)，得到可以送去冶炼提纯的金属粉；质量轻的非金属通过溢流出口(15)送入过滤脱水机(16)脱水，焙干或凉干(17)后作为填料包装出厂，过滤脱水机过滤后排出的循环水返回摇床再用。

实施例2：

附图4所示是本发明的实施例2中采用的电晕辊筒式静电分离法分选金属与非金属的原理图；当颗粒状钻铣废屑(1)处在高压阴极线(18)与电晕式静电分离辊筒(19)之间的高压静电场中时，导体与非导体均带静电，但当废屑随辊筒旋转脱离高压电场时，金属导体(20)中的静电电荷迅速中和消失，受离心力作用脱离辊筒掉落在导体收集仓(22)内，非金属材料(21)所带静电电荷不易消失，吸附在辊筒(19)上，直到被刷落至非导体收集仓(24)，部分金属和非金属可能掉落在两仓之间需要设立复选仓(23)，复选仓的物料自动送同重选；

附图5所示是本发明的采用干法重力分离和静电分离的一个实施例的工艺流程框图。从印刷电路板厂收回的废屑(7)被收集后，首先储存在原料仓(8)，通过原料仓下料口处安装的螺旋输送机(9)送入粉碎机(10)，粉碎后的废屑由风机(25)依次送入重力分离设备(26)，收尘器(31)和袋式除尘器(32)；本实施例中重力分离设备(26)是一台旋风收尘器，控制该旋风收尘器垂直向上段的风速为0.5-1.5米/秒，使金属颗粒及体积较大的非金属颗粒沉降在混合料仓(27)中实现金属的富集；控制收尘器(31)的垂直向上段风速在0.5米/秒以下，使大多数通过重力分离设备(26)未沉降的非金属粉末被收尘器(31)收集并沉降在储仓(33)，收尘器(31)尾气中未收尽的细微尘埃由袋式除尘器(32)过滤后送回风机(25)进风口循环使用以避免产生环境污染；混合料仓(27)中富集的金属与非金属混合料通过仓底安装的螺旋输送机(28)送至电晕式静电分离辊筒(19)，辊筒下的非导体收集仓(24)的物料通过输送机(30)直接通向储仓(33)，复选仓(23)的物料通过输送机(29)直接通向混合料仓(27)再次分选，储仓(33)中的非导体粉末再经磨细或直接作为填料包装出厂，导体收集仓(22)中的金属粉末可以送冶炼厂提纯回收。

实施例2：

附图6所示是本发明的采用干法重力分离和静电分离的另一个实施例的工艺流程框图。

本实施例与实施例1的区别在于，所说的重力分离设备(26)是一台具有一段以上的截面逐级放大的气流上升段的风力分选机，由于截面逐级放大，风速逐级下降，细微粒径的金属颗粒也可以分级沉降下来；与重力分离设备(26)分级相适应，混合料仓(27)及螺旋输送机(28)也要适应多级分选的要求。

Claims (12)

1，一种环境保护和工业固体废弃物资源回收再生的工艺系统，由破碎，物料储存及输送，分离和介质循环再生设备组成，其特征在于：将印刷电路板钻铣加工中产生的废屑这样一种工业废弃物转变为可以全部利用的再生资源，先使用一种或一种以上的采用物理分离方法的分离设备，利用钻铣废屑中金属与非金属比重的差异和导电性的差异，利用水或空气作介质，实现金属与非金属的分离，不仅将金属进行冶炼回收，还将非金属进行处理制作成塑料填料或轻型建材填料，生产中的介质也再生循环使用，从而实现对钻铣废屑的完全回收再生。

2，如权利要求1所述的工艺系统，其特征在于：所说的一种或一种以上的采用物理分离方法的分离设备之一，是利用重力分选的原理进行湿法或干法分离的设备。

3，如权利要求1或2所述的工艺系统，其特征在于：所说的一种或一种以上的采用物理分离方法的分离设备之一，是利用水作为介质的摇床或跳汰分选设备。

4，如权利要求1或2所述的工艺系统，其特征在于：所说的一种或一种以上的采用物理分离方法的分离设备之一，是利用空气作为介质的具有一段或一段以上的气流上升段的旋风式分选设备。

5，如权利要求1或2所述的工艺系统，其特征在于：所说的一种或一种以上的采用物理分离方法的分离设备之一，是利用空气作为介质的具有一段以上的截面逐段加大的气流上升段的风力分选机。

6，如权利要求1所述的工艺系统，其特征在于：所说的一种或一种以上的采用物理分离方法的分离设备之一，是利用静电对金属和非金属的不同吸附作用进行干式分离的设备。

7，如权利要求1或6所述的工艺系统，其特征在于：所说的一种或一种以上的采用物理分离方法的分离设备之一，是利用一个处在高压静电场中的旋转辊筒对金属和非金属的不同吸附作用进行干式分离的设备。

8，如权利要求1、2、6所述的工艺系统，其特征在于：所说的将非金属进行处理制作成塑料填料或轻型建材填料，是将分离出的非金属粉末制作成手糊，拉挤，模塑成型玻璃纤维增强塑料制品和玻璃钢船体的填充剂。

9，如权利要求1、2、6所述的工艺系统，其特征在于：所说的将非金属进行处理制作成塑料填料或轻型建材填料，是将分离出的非金属粉末磨细后制作成酚醛(电木)层压板、酚醛注射成型生产中的填充剂代替木粉。

10，如权利要求1、2、6所述的工艺系统，其特征在于：所说的将非金属进行处理制作成塑料填料或轻型建材填料，是将分离出的非金属粉末磨细后制作成防腐蚀树脂涂料的填料。

11，如权利要求1、2、6所述的工艺系统，其特征在于：所说的将非金属进行处理制作成塑料填料或轻型建材填料，是将分离出的非金属粉末制作成树脂防腐蚀砌块如耐酸砖的填料。

12，如权利要求1、2、6所述的工艺系统，其特征在于：所说的将非金属进行处理制作成塑料填料或轻型建材填料，是将分离出的非金属粉末制作成聚合物门窗，塑料管道，聚合物墙体及橱厕塑料制品，轻型墙体和复合地板的填充增强剂。

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