摘 要
介绍了国内外废旧电路板的资源化利用技术的研究进展，同时介绍了废旧电路板资源化采用的化学和机械的处理方法，如焚烧法、热解法、温法冶金技术、生物处理技术、超临界处理技术等常见的工艺。指出了各种资源化方法的优势及存在的问题。
关键词：废旧电路板 资源化 化学处理 机械物理分离
前言
废旧电路板（Printed Circuit Board,PCB）作为电子产品中的一种重要成分，广泛存在于大量的电子废弃物。常用家用电器，如电脑、电视、电话中的电路板所占比例分别为：23%、7%、11%。电路板在生产过程中，大约形成30%-50%的废料。中国是电子产品消费大国和生产大国，每年至少有数十万顿的废电路板产生。
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粗放式的电子垃圾处理方式已造成严重的环境污染与人体健康问题，包括金属、含溴阻燃剂、二噁英、多氯联苯污染等，这些污染物最终可通过呼吸、饮食等途径进入人体并在人体内蓄积，从而引发多种生物学毒性。因此废物资源化成为减轻环境压力的一种新型途径。废旧电路板是一种危害与价值并存的有机板材，研究一种使其金属与非金属部分得以回收的技术有着重要的意义。 从我国资源现状来看，废旧电路板回收不仅仅是环境问题，还是重要的资源问题。我国现在的矿产资源随着经济的快速增长而大量消耗，而且矿产品的品味越来越低，其中的金属含量与废旧电路板中的金属含量对比见下表1.这些资源都转移到各种产品中去了，废旧电路板中的资源需要重新利用。
表一 矿石中和PCB中金属平均含量
成分 | 矿石（%） | PCB中的平均含量（%） |
铜 | 0.5-3.0 | 12.5 |
锌真空装 | 1.7-6.4 | 0.08 |
锡 | 0.2-0.85 | 4.0 汽车油箱结构 |
铅 | 0.2-0.85 | 2.7 |
铁 | 0.3-7.5 | 屏式电脑0.6 |
镍 | 0.7-2.0 | 0.7 |
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废旧电路板的适当处理与回收利用，可以保护环境，减轻资源对经济发展的瓶颈制约问题。因此其有重要的环保意义和资源再利用意义。
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废旧电路板资源化利用的技术
2.1 机械处理技术
从WPCBs中回收贵金属最普遍的方法是机械处理法。该方法始于20世纪70年代末美国矿产局，他们利用物理方法处理军用电子废弃物。试验中采用了锤磨机、磁选、气流分选、电分选和涡电流分选等冶金和矿物加工技术。机械处理技术是根据材料的物理性质（密度、导电性、磁性和韧性等）差异来进行的机械处理法包括手工或机械拆卸、破碎和分选等技术。机械处理法中应用到的机械设备主要有：（1）破碎设备，即锤碎机、切碎机和旋转破碎机等；（2）分选设备，点选、磁选和比重分离设备，即旋流分选机、静电分选机、风力分选机、旋风分离器和风力摇床等。
目前一些发达国家都设立了专门的工厂来回收电子废弃物，采用一定的机械处理技术从废弃物电器中回收塑料、玻璃、金属等材料。德国Daimler Benz Ulm Research Center开发了四段式处理工艺：预破碎、液氦冷冻后粉碎、分类、静电分离。这种方法具有三个特点：液氦冷却有利于破碎；破碎是会产生大量的热，在整个粉碎过程中持续通入-196℃的液氦可以防止塑料氧化燃烧，从而避免形成有害气体；与传统工艺相比，该公司研制的电分选设备可以分离尺寸小于0.1mm的颗粒，甚至可以从粉尘中回收重金属。即使在贵金属含量很少的情况下，采用这种方法仍然可以获得一定的经济效益。日本NEC公司开发的处理工艺采用两段式破碎法，利用特制玻璃设备将废旧电路板粉碎成小于1mm的粉末，这是铜可以很好的解离，再经过两级分选可以得到铜含量约82%的铜粉，其中超过94%的铜得到回收，树脂和玻璃纤维混合粉末尺寸主要在100-300μm之间，可以用作油漆、涂料、和建筑材料添加剂。机械处理技术作为传统的WPCBs回收技术至今仍具有广泛应用。
机械处理法具有回收率高、环境友好等优点。但废旧电路板机械处理工艺依然存在着诸多问题：单体分离不充分、二次污染严重等。
2.2 热解法
热解法的基本原理是在缺氧或无氧的条件下将废弃电路板加热至一定温度，使其中的有机物分解生成气体、液体（油）、固体（焦）并加以回收的过程。采用热解技术处理废弃电路板，既可以回收金属成分，同时对于有机高分子聚合材料等非金属成分也可以得到有效的资源化回收，使其得到减量化、无害化和资源化处理，获取热能资源或化工产品，并实现污染控制.[1]
目前废弃电路板热解主要有两种不同工艺，一种是废弃电路板经过预处理后全部进行热解；另一种是废旧电路板经预处理粉碎，物理方法回收金属后非金属残渣进行热解。
对废弃电路板进行热解处理的最终目的是使回收的热解产品既能合乎市场需求，又能提高产品价值。废弃电路板热解产能包括三部分：一是气体，主要成分是CO2、CO、HBr、低级脂肪烃和一些低相分子质量的芳烃，热解气体具有一定的热值，可对其进行热量回收，作为热解过程的热源，就地回收热能;[2]二是热解油，包含苯酚甲基苯酚、双酚A、溴苯酚等，成分复杂，沸点范围大，热值高，具有类似原油的性质，如能合理回收利用，将会大大提高整个热解工艺的经济性；三是固体残渣，主要成分为金属、玻璃纤维和炭黑，可回收用于复合材料的再生产。
由美国政府资助，Adherent Technologies公司开发的Tertiary Recycling技术的主要思路是：电子废弃物经过简单预处理，破碎回收铁磁性物质后，进入三段循环反应器，电路板中的聚合物通过热价裂变为低分子的碳氢化合物，以气体的形式从反应器中排除冷凝后净化、再提纯再利用。剩余的固体残废渣即为金属富集体、陶瓷和玻璃纤维的混合物。在我国，合肥中科院等离子体所已于2004年研制成功国内第一台等离子高温热解装置，它通过150KV的高效电弧在等离子体高温无氧的状态下，将电子垃圾在炉内分解成气体、玻璃体和金属三种物质，然后从各自的排放通道有效分离。排放出的玻璃体可以用作建筑材料，回收的金属富集经进一步的提炼可回收其中的各种金属单质，而且没有危害，实现真正意义的“零污染”排放。此热解炉每日可处理500Kg废弃电路板。
2.3焚烧
焚烧法是先将废弃电路板粉碎至一定粒径，然后送人温度约为600-800℃的焚化炉中焚烧，电路板中的有机成分在氧化气氛下分解被破坏，焚烧后的残渣为裸露的金属或其氧化物及玻璃纤维，经粉碎后可由物理和化学方法分别回收。含有有机成分的气体则进入二次焚化炉（温度约1000-2000℃）燃烧后，再经急冷塔碱液、除尘过滤处理后排放。由于电
路板阻燃剂中含有氯、溴等成分，焚烧过程中温度控制不当会产生二噁英等剧毒物质，因此对焚化炉及其中空气污染防治设施的要求极为严格。
2.4湿法冶金技术
湿法冶金技术的基本原理是使废弃电路板上的金属在酸性或碱性条件下浸出，将金属与其他物质相分离并从液相中予以回收。使用双氧水-硫酸体系浸出的电路板中的铁、铜等贱金属元素后，用王水溶解残渣，使用丙二酸二乙酯萃取王水溶液中的金；采用H2O2为氧化剂，氨水-氯化铵溶液为浸出剂，实现废旧电路板中铜的选择性浸出，铜的浸出率可达98.65%，几乎完全浸出，而镍、镉、铝、和铁等元素在浸出液中的含量几乎未浸出。采用HCL溶液阳极电解产生的CL2作为氧化剂，通过采用不同的HCL溶液实现了废电路板中金的选择性浸出，并采用Amberlite XAD-7HP树脂离子交换从浸出液中回收金采用王水作为浸出液，实现了电路板中Ag,Au,Pd等贵金属的回收。
2.5生物处理法
生物处理法也称生物湿法冶金（Biohydrometallurgy），直到20世纪中期，人们才认识到
微生物在矿物开采中的作用，其中氧化亚铁硫杆菌是最早发现的金矿生物[3]。美国Kennecott铜矿公司Otoh矿首先将细菌浸铜工艺应用于工业生产中，并获得成果，从而推动了生物冶金技术的发展。
采用生物法浸提电路板中的金属前，首先将拆除了电子元器的电路板粉碎至一定粒径，以确保金属浸出时物料与微生物能够充分接触。应用电路板中金属浸出的微生物根据代谢途径不同可以分为硫杆菌属和氰细菌由于代谢途径不同，其浸提电路板中金属机制也不同。硫杆菌主要通过Fe3+氧化、硫酸溶液等作用是Cu,Pb,Zn,Ni,Al等较活泼金属浸出，而氰细菌是通过代谢产生的CN+的螯合作用使可与其形成配合物的金属浸出。
生物技术的主要优点：工艺过程简单、操作简便、二次污染较轻以及设备投资和运营成本低等。最主要的限制是浸取周期长，金属必须暴露在处理样品表面，在电子废物的资源化处理方面目前尚无真正意义上的规模化应用。
2.6超临界流体技术
超临界流体技术是利用超临界流体的特殊物性来破坏电路板中的树脂粘结层，从而实现对
电路板中物质的回收与处理。用超临界水氧化处理废弃线路板，通过加入双氧水和碱液实现基体树脂的完全分解，得到主要成分是铜的氧化物的残渣。潘君齐等[4]研究了超临界二氧化碳回收处理废弃电路板的工艺过程，实验表明在270℃，35Mpa和4h的反应条件下，电路板中的各材料分离效果明显，可以实现80%以上的材料有效回收。
石棉布规格2.7微波处理技术
微波处理大多是对金属和非金属的同步回收。以硫酸为反应试剂，将1平方厘米大小的电路板放到电磁矿石粉碎机中粉碎，用比重液先除去比重较小的高分子有机物，将比重较大的金属等无机物放入烘箱烘干，再用硫酸溶解，置于微波炉中加热以快速提取其中的金属物质。又如佛罗里达大学Clark[5]研究开发了微波销毁电路板回收贵金属的技术，该技术是将压碎的废电路板放入一份熔融石英坩埚中，在一个内壁衬有耐火材料微波炉中加热30-60分钟，其中的有机物，如苯和苯乙烯等挥发出来，被载气带出第一个微波炉，进入第二个微波炉被分解，其余物质在100℃一下焦化，然后将微波炉功率升高，剩余物在高温下熔化，形成一种玻璃态物质，将这种物质冷却后，金银和其他金属就以珠状形式分离出来，可回收用作金属冶炼原料，余下的玻璃化产物则可回收做建筑材料。微波处理技术实现了
废旧电路板高效低成本回收。
2.8物理回收
物理回收是一种直接利用复合材料废弃物回收方法。废弃电路板中非金属材料总主要成分是树脂和玻璃纤维，其中玻璃纤维是常用的树脂增强材料，可以代替常规填料制备再生材料，如建筑材料、复合材料等。
结论
通过废旧电路板的一般处理技术得到实验的验证，我国实验中铜的浸出率可达99.6%，金、银、铁、锌和铝的最高浸出率分别可达94.5%、59.82%、82%、74.4%、93.2%、微波热解废旧电路板由于所需设备简单、处理时间短、回收效率高等特点具有明显的优势。热解产物中的热解渣、热解油和热解气能回收利用，合乎资源最大化利用的要求，前景良好。通过物理法，非金属材料可被用作制备填充无机材料，也可用以代替常规填料制备复合材料，还能用作制备改性沥青，且物理法已有投入工业化应用的实例。
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