废电路板稀贵金属的提取工艺.doc

摘要：废弃印刷电路板成分复杂,在含有大量可回收金属的同时,还含有多种有害物质,其资源化回收和处置技术受到国内外广泛关注。本文对目前主要的废弃印刷电路板回收利用技术应用状况和实践进展作了分析。关键词：废弃印刷电路板，资源回收，热解电选法回收利用废印刷线路板更新时间：10-12-9 14:30 作者: 马俊伟 王真真 杨志峰 随着信息技术的发展，电子产品的种类和数量猛增，更新换代速度加快，因而产生了大量的电子废弃物，作为电子产品主要构成部件的印刷线路板废弃量与日俱增。印刷线路板一般是覆铜绝缘板（基板材料为玻璃纤维强化树脂），板上装配有多种电子元件，含有多种贵重金属（金、银和钯等）、稀有金属（铌和钽等）和大量的基本金属（铜、铁和铝等），随意丢弃或处理处置方法不当既污染环境，又造成资源流失。相对于从原矿中提取这些金属来说，对废印刷线路板进行回收处理所需要的能耗较少，回收过程中产生的二次废物量也少，可以获得很好的环境和经济效益，达到节省资源、废弃物减量和降低环境污染等多重目的。目前我国废印刷线路板的资源化研究尚处于起步阶段，急需开发回收其中有价值的物质、控制其环境污染的技术。目前废印刷线路板的再生利用技术包括火法冶金、湿法冶金、机械处理或几种技术相结合，具体的工艺包括剥离法、溶蚀法、焚化法、直接冶炼法及摇洗浮选法等。火法冶金和湿法冶金技术都是已经发展成熟、应用很广的技术，但这些技术在处理印刷线路板过程中会造成严重的二次污染：卤化阻燃物焚烧可能产生二恶英，湿法冶金过程中产生需要后续处理的污泥、废水等污染物，这些二次污染物的治理极大地提高了处理成本。干法机械处理不需要考虑产品干燥和污泥处置等问题，二次污染相对较小，具有很大的优越性。干法机械处理包括拆解、破碎和分选等过程。印刷线路板中，韧性及延展性大的玻璃纤维、树脂（基板材料）和硬度大的金属（元器件及导线等）的同时存在使废印刷线路板破碎困难，剪切式破碎机成为优先的选择。另外，印刷线路板的组成材料间密度和电导率差异都很大，因此破碎后可以根据密度和电导率的差别进行分选。本文研究采用剪切式破碎和电力分选技术实现废印刷线路板干法机械分离的可行性。分离后的金属可以送冶炼厂冶炼提纯，作为冶炼有用金属的重要资源；树脂可用做涂料、铺路材料、建材或塑料的填料等，或是作为增强材料和绝缘胶粘材料重新利用。1 试验1.1试验设备和物料1.1.1试验物料试验物料为带有各种电子元器件的废印刷线路板。为了防止污染和破碎机刀具的过度磨损，先将废板上的大块铁板、部分电池、电容拆解掉，然后将废印刷线路板切割成约10cm10cm的小块，用于破碎试验。破碎后的物料经筛分后，取-14+20目、-20+30目、-30+60目、-60+120目和-120+200目5个级别用于电选。1.1.2试验设备实验室小型剪切式破碎机；3TZX-40型旋振筛；单辊筒电晕电选机：采用多元电晕-静电复合电极，分选电压060kV连续可调，分选圆筒转速30300r/min连续可调。1.2试验过程分别测定破碎筛分后的5个级别物料的单体解离度。每个级别称取400g物料，通过振动给料器均匀给到旋转电极表面，尽量保持单层，使每个颗粒均匀受到电场力。5个级别物料分别试验。由于铜粉和玻璃纤维、树脂在外观上差异明显，根据分选效果不断调整分选参数（电压、辊筒转速和进料速度等），直到每个级别获得较好的分选效果。而后将各产品分别称重，计算产率，在光学显微镜下进行初步分析，并测定金属含量。1.3试验评价指标破碎试验评价指标为不同粒径范围内金属和玻璃纤维强化树脂的单体解离度，电选试验评价指标为各产品的产率和主要金属含量（品位）。单体解离度采用颗粒计数法在光学显微镜下测定，金属含量用原子吸收光谱法测定。2 结果与分析2.1不同粒径颗粒的单体解离度图1是几个级别物料在光学显微镜下测定单体解离度的照片，表1是不同粒径颗粒的单体解离度。由表1和图1可见，破碎至+14目时，许多覆铜线、镀铜膜都还在玻璃纤维强化树脂颗粒上，物料解离度很差；-30+60目时已经基本解离，60目以下解离较完全，偶尔玻璃纤维强化树脂颗粒上覆有一点铜膜。可见废线路板由于不同材料界面间结合力相对较小，解离较容易。图1显微镜下测定单体解离度表1金属和玻璃纤维强化树脂的解离度2.2电选试验结果图2为电选分离后各级别物料的照片，由图2可见：对于-14+20目和-20+30目级别，因为颗粒还未完全解离，分选效果不好，在许多树脂颗粒上有一层很薄的铜膜，很容易进入导体部分，致使导体部分纯度降低。-30+60目物料玻璃纤维、树脂与金属解离的很好，分选效果较好，导体部分呈铜黄色，金属多为粒状与细条状；非导体部分为丝状玻璃纤维或片状树脂。-60+120目、-120+200目物料分选效果更好：导体部分纯度高，基本全部为金属；非导体部分无明显的金属物，只是部分絮状长纤维中夹有极少量金属屑。表2为各级别原始物料中Cu、Au、Ag和Sn4种金属的含量及经过一次分选后各产品中金属的含量及回收率。 图2各级别物料电选后产品表2电选结果由表2可知：Cu 基本集中在-20+30目和-30+60目粒级范围内，入料中的含量分别为27.25%和31.03%，-14+20目、-60+120目、-120目原始含量相对较少。经过一次选别后，-20+30目粒级导体部分Cu的含量达44.5%，回收率81.65%；-30+60目粒级导体部分Cu的含量达 57.62%，回收率80.25%，选别效果很好。几个粒级中非导体部分Cu的含量很低，且粒度越细，含量越低。可见粒度越细，选别效果越好。Au主要富集在-30+60目和-120+200目2个粒级中，+30目粗粒级中含量很少。经过一次选别后，-30+60目粒级导体部分Au的含量达0.058%，回收率63.41%；-120+200目粒级导体部分Au的含量达0.71%，回收率62.92%。Ag主要富集在-30+60目和-60+120目细粒级中，粗粒级中含量很少。经过一次选别后，-30+60目粒级导体部分Ag的含量达0.36%，回收率90.28%；-60+120目粒级导体部分Ag的含量达0.4%，回收率74.65%。Sn的原始含量随着粒度减小而降低。其中-30+60目粒级分选效果最好，经过一次分选后，导体部分Sn的含量为8.97%，回收率97.16%。-120+200目细粒级物料选别后导体部分产率很小，仅为6.69%，可见-120目细粒级物料中金属含量已经非常少了。由以上分析结果可见，废线路板破碎后，金属主要集中在-20+120目粒级范围内，且该粒级范围内分选效果最好。这一方面是由于在较粗粒级，金属和玻璃纤维强化树脂解离不完全，有些玻璃纤维强化树脂表面有一层铜膜，很容易因其导电性而混到导体产品中，粒度越粗，这种可能性越大；另一方面，与电选机适宜分选的粒度范围有关，电选比较适宜的粒度范围为-20+200目。这就要求在破碎过程中，选择合适的破碎机械和工艺，尽量使物料粒度集中在-20+120目粒级范围，使物料单体解离的同时，减少-200目过细粒级物料的含量。3 结论（1）根据印刷线路