一種廢棄電路板有價資源的回收方法

專利名稱：一種廢棄電路板有價資源的回收方法
技術領域：
本發明公開了一種廢棄電路板有價資源的回收方法，屬于廢棄電 子電器產品資源回收與再利用技術領域。
背景技術：
本發明是針對目前大量的廢棄印刷電路板(printed circuit board， PCB)研究開發的回收工藝。隨著經濟和電子信息產業的迅速發展， 電子電器產品更新換代日益加劇，產品使用年限縮短，導致大量的電 子產品被廢棄。廢棄印刷電路板是電子廢棄物的重大組成部分，它的 回收處理已成為亟需解決的全球性問題。廢棄電路板不同于一般的固 體垃圾，它除了含有貴金屬和其它有價金屬外，還含有鉛、鎘、水銀、 六價鉻、聚氯乙烯及含鹵阻燃劑，處理不當將給環境造成嚴重污染。 目前，回收廢棄電路板最常用的技術有機械破碎、濕法冶金、火法冶 金或幾種技術相結合，但沒有一種無污染、高效率、低成本的技術對 廢棄電路板資源化回收處理。
國內，申請號為98101834.3公開了一種用熔融態錫金屬回收處理 印刷電路板的方法及其裝置。該發明首先將廢棄印刷電路板投入錫液 處理爐內，通過設置于錫液處理爐內的燃燒機、多組破碎攪拌裝置， 浮渣刮除裝置和銅箔分離裝置將其進行碳化和破碎攪拌分離，利用印刷電路板中的銅箔、熱固性塑膠和玻璃纖維的比重不同，分別進行分 離和收集，達到將廢棄電路板回收處理的目的。該方法采用昂貴的錫
金屬作為加熱介質處理電路板，成本較高；錫在處理過程易氧化，且 熔融錫粘附性強，使廢棄電路板組分分離困難；金屬錫可與金、銀、 鉑和鈀生成金屬化合物，因此該法容易造成這些貴金屬回收困難和損 失；此外，處理過程中產生的氣體經燃燒后仍會污染環境。
申請號為99119731.3公開了一種以熔融態無機鹽類處理印刷電路 板的方法。首先將廢棄電路板投入熔融的無機鹽內，經破碎攪拌，使 銅箔自印刷電路板上剝離。同時使熱固性塑膠熱解，從而分離其中的 玻璃纖維及其他物質，產生的氣體經燃燒后排出。這種方法以熔融態 無機鹽作為熱媒，廢棄電路板在處理過程中由于密度相對小浮在熔液 上部，給下一步攪拌破碎帶來困難。因此，這種方法處理廢棄電路板 效率很低，且沒有解決氣體污染環境的問題。
申請號為99102862.7公開了一種廢印刷電路板的粉碎分離回收工 藝及其所用設備。該發明首先將印刷電路板粉碎成碎料，再進一步細 粉碎，在細粉碎的同時，粉末狀出料通過風選，把非金屬先分離出， 再把剩下的金屬與非金屬粉末由空氣分離器進行分離，粗粉則返回細 粉碎機繼續粉碎。這種采用機械粉碎的方法步驟多、流程長，設備投 資大，回收過程需要消耗很大的能量，回收成本高，且在破碎和磨碎 過程不但金屬物質粘附嚴重，而且容易產生有毒氣體，污染環境。
申請號為200310103403. O公開了一種回收廢舊印刷電路板中有價 資源的方法。該方法首先將廢棄電路板元件拆除，分別進行粗碎細碎，然后采用干法磁選機選出鐵磁性物質，高頻振動氣力分選機，分選出 金屬物質、非金屬物質，采用濕法磁選機選出鐵磁性物質，用浮選柱 對選出的鐵磁性物質的物料進行分選，最終產出鐵磁性物質，銅、合 金，以及塑料和樹脂。這種方法在拆除元件步驟中多半采用手工拆卸， 耗時且效率低。采用粉碎的方法也具有流程長、能耗高、成本高等缺 點，而且粉碎過程中也有有毒氣體產生。
申請號為200410014582. 5公開了一種廢棄電路板中金屬富集體的 物理回收工藝。該工藝整個流程全部采用機械和物理分選的方法，將 廢棄電路板經雙齒輥剪切機、高效離心分選機，依次進行剪切、破碎、 篩分、分選，最終分離多種成分的金屬富集體和非金屬富集體。這種 機械破碎的方法處理電路板也具有能耗高、成本高、存在環境污染等 缺點，且該工藝未全面考慮非金屬的回收問題。
申請號為200510084196.8公開了一種廢舊印刷電路板資源回收的 方法。首先將拆除了電子元件的廢舊印刷電路板投入雙輥式剪切破碎 機粗碎，然后將粗碎后的物料在氮氣中通過常壓熱解系統進行熱解， 熱解后固體物采用剪切細碎機進行細碎，使金屬與非金屬分離；用磁 選機從細碎產物中選出鐵磁性物質；對磁選后剩余物采用高頻氣力分 選機按密度分離金屬與非金屬。進行機械破碎后再熱解進一步粉碎分 離，處理過程能耗較高；氮氣氣氛下熱解電路板易發生二次裂解，產 生大量含鹵氣體，現場環境條件差，前期粗碎時也會產生有害氣體污 染環境。
申請號為200610002019.5公開了一種回收廢棄印刷電路板的方法。該發明首先加熱廢棄電路板，拆除所有電子組件；用真空吸錫裝 置將表層的焊錫去除，然后用硝酸剝錫液浸泡已去除表層焊錫的廢棄 電路板，以回收電路板內層的焊錫；然后用強酸溶解電路板，使電路 板上的銅箔溶解在該溶液中；將處理后的廢棄電路板投入熔融態硝酸 鈉熔液進行熱裂解，使得玻璃纖維與有機物質及其他組分分離。這種 方法處理電路板流程長，成本高。處理過程中產生大量的有害氣體和 廢酸，對環境造成二次污染。
德國Daimler-Benz Ulm Research Centre公司開發了四段式處理
工藝:預破碎、液氮冷凍后粉碎、分類、靜電分選。該工藝先將廢棄 電路板拆卸后進行預破碎，然后進行磁選，液氮冷凍再粉碎，篩分， 靜電分選后使得金屬與非金屬分離。該公司研制的電分選設備可以分 離尺寸小于O. lmm的顆粒。用低溫破碎的方法減少了有害氣體的產生 并使得廢棄電路板更易破碎，解決了傳統的機械破碎產生有毒氣體的 問題，但這種工藝流程長，并且對設備要求極高，制冷過程消耗能量 大，成本高。
德國Kamet Recycling Gmbh公司采用的處理工藝是通過破碎、重
選、磁選、渦流分離的方法獲得鐵、鋁、貴金屬和有機物等幾個組分。 德國Trischler und Partner Gmbh公司的處理方法與之基本相同。這 兩種方法是目前最常用的機械處理工藝， 一般經過這樣的處理后，廢 電路板中90%的金屬和塑料得以回收，10%左右的剩余物質(包括很難 進一步處理的細粒物料、粉塵等)則根據成分的性質填埋或焚燒，造 成環境污染。日本NEC公司開發了 一種廢棄電路板處理工藝。該工藝首先利用 紅外加熱和兩級去除的方式(分別利用垂直和水平方向的沖擊力作用) 使穿孔元件和表面元件脫落，不會造成任何損傷。然后再結合加熱、 沖擊力和表面剝蝕技術，使電路板上96%的焊料脫焊，再采用兩段式破 碎法分離回收電路板。分別使用剪切破碎機和特制的具有剪斷和沖擊 作用磨碎機，將廢板粉碎成O. l-0.3mm左右的碎塊。特制的磨碎機中 使用復合研磨轉子，并選用特種陶瓷作為研磨材料。此項技術以空氣 作為加熱介質去除焊錫和元件，熱利用率相對偏低，且在空氣中加熱 電路板會使一些有毒元素揮發，從而造成環境污染，需要進行密閉處 理和有毒物質的處理；此外通過兩級破碎分離金屬與非金屬，此過程 中易產生有害氣體造成環境污染，回收成本也高。
瑞典的Scandinavian Recycling AB(SR)開發了一種旋轉式破碎 機，在中間轉筒周圍安裝著一套能夠自由旋轉的壓碎環，依靠壓碎環 與設備內壁之間的剪切作用破碎物料。使用這種破碎機可以減小解離 后金屬的纏繞作用。瑞士 Result技術公司開發了一種在超音速下將 涂層線路板等多層復合制件破碎的新設備。它利用各種層壓材料的沖 擊和離心特性不同，將多層復合材料彼此分開。不同材料的變形情況 不同，脆性材料碎成粉末，金屬則形成多層球狀物。這兩種設備依靠剪 切、沖擊和離心等方式破碎廢棄電路板，雖對破碎效率有所改善，但 仍具有能耗高、易造成環境污染等缺點。
上述方法對廢棄電路板組分進行分離回收，其回收過程具有能耗 高、易污染環境等缺點。廢棄電路板的資源化應全面考慮金屬和有機物質的無害化高效回收，焊錫的提前回收對其他金屬的高效分離可以 創造良好條件，因此，現有技術需要進一步完善，以提高回收效率和
回收純度；同時還需開發新的處理工藝及設備,尋找低成本的、更有 效的適合大規模的廢棄電路板資源化回收方法。
本發明人曾研發了 一種回收廢棄電路板的方法，此方法先用油作 為介質加熱廢棄電路板焊錫熔化后，利用離心的方法將焊錫分離回 收；脫除焊錫的廢棄電路板基板及電子元件隨后投入真空裂解裝置進 行熱解，熱解揮發物經過冷凝裝置后冷凝成液態油；收集熱解后的電
子元件以便下一步的貴金屬回收和其他有價金屬回收，收集熱解后的 電路板基板以便進一步分離銅箔與玻璃纖維、碳渣等物質，收集裂解 過程產生的氣體待下次裂解時可導入熱解系統進行循環利用。然而， 這種方法存在以下缺點
1. 用油加熱廢棄電路板后回收焊錫的過程中，若加熱溫度過低焊錫則 回收不徹底，過高則電路板在油中裂解，溫度要求比較苛刻。
2. 在油中處理廢棄電路板，由于塊狀的電路板所占體積大，每次處理 的量較少，回收效率不高。
為了解決這些問題，本發明優化廢棄電路板處理的工序和條件， 使得廢棄電路板的回收成本更低、效率更高、更符合工業化的要求。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術之不足而提供一種根據廢棄電 路板的結構特性分階段處理、方法簡單、無污染、成本低、效率高、 廢棄電路板廢棄資源回收率高的廢棄電路板的回收方法。本發明--- 一種廢棄電路板有價資源的回收方法，其步驟如下
1. 真空裂解將帶有電子元件的廢棄電路板置于真空裂解裝
置中，將裝置抽至真空狀態，加熱至500°C 600°C，保溫20min 40min，進行熱裂解，收集熱裂解揮發產物，于-20'C -4(TC冷凝成 液態油。
2. 加熱真空離心分離將裂解后的固態產物置于真空離心機械 中加熱至250°C 450°C，使焊錫熔化，然后，啟動離心機械使焊錫 與裂解渣高效分離。
3.收集步驟2所得裂解渣將經熱裂解、加熱離心分離焊 錫后的裂解渣中的電子元件、電路板基板分類收集，以便回收電子元 件中的貴金屬和其他有價金屬以及電路板基板上的銅箔、玻璃纖維、 碳渣等物質。
本發明中，所述加熱離心分離步驟中，離心機械轉速為600rpm 1200rpm，旋轉時間5 15min。
本發明一種回收廢棄電路板有價資源的方法，其優點如下
1. 利用真空熱裂解的方法回收有機物質，使廢棄電路板金屬有 機物質一步分離。并避免有害氣體污染環境，而且具有產油率高、油 品質好等特點。
2. 利用真空離心分離的方法回收裂解后的廢棄電路板焊錫，由 于廢棄電路板真空熱解后體積明顯減小，其效果等同于離心分離回收 焊錫設備的處理量明顯加大；離心分離過程為真空狀態，所有金屬沒 有氧化；提前回收焊錫為廢棄電路板其他金屬的分離創造了有利的條件。
3. 基板和電子元件高效分離，給下一步分離回收金屬與非金屬 組分創造了很好的條件。
4. 整個回收過程沒有造成二次污染，工藝簡單、條件易于控制、 適合廢棄電路板大規模的回收。
5. 本發明在每一處理程序都具有較高經濟效益，每一程序所要 求的設備簡單、條件易于控制，能明顯降低回收處理成本和設備投資。
6. 回收效率高，能耗低，適合廢棄電路板的大規模回收。 綜上所述，本發明根據廢棄電路板的結構特性分階段處理、優化
廢棄電路板處理的工序和條件、方法簡單、使得廢棄電路板的回收成
本更低、效率更高、廢棄電路板廢棄資源回收率更高、更符合工業化
的要求，適合廢棄電路板的大規模回收。


附圖1為本發明工藝流程示意圖。
附圖2 (a)為本發明實施例所使用的廢棄電路板圖片。
附圖2 (b)為本發明實施例中熱裂解后的廢棄電路板圖片。
附圖2 (c)為本發明實施例中回收的熱解油圖片。 附圖2 (d)為本發明實施例中熱裂解后的廢棄電路板圖片。 附圖2 (e)為本發明實施例中熱裂解后的電子元件圖片。 附圖2 (f)為本發明實施例中熱裂解后離心分離回收的焊錫圖。
具體實施例方式
l.真空裂解將帶有電子元件的廢棄電路板置于真空裂解裝 置中，將裝置抽至真空狀態，加熱至500°C 600°C，保溫20min 40min，進行熱裂解，收集熱裂解揮發產物，于-20°C -4(TC冷凝成 液態油。
2. 加熱真空離心分離將裂解后的固態產物置于真空離心機械 中加熱至250°C 450°C，使焊錫熔化，然后，啟動離心機械使焊錫 與裂解渣高效分離。轉速為600rpm 1200rpm,旋轉時間5 15min。
3. 收集步驟2所得裂解渣將經熱裂解、加熱離心分離焊錫后 的裂解渣中的電子元件、電路板基板分類收集，以便回收電子元件中 的貴金屬和其他有價金屬以及電路板基板上的銅箔、玻璃纖維、碳渣 等物質。
實施例 實施例l
將廢棄電路板裝入真空熱解裝置中，抽真空。設置以下實驗條件
裂解終溫50(TC，終溫保溫時間20min，冷凝溫度-2(TC。對真空熱解 裝置進行加熱，收集所得的液體油和廢棄電路板裂解固體產物；然后 將廢棄電路板裂解固體產物裝入真空離心機械中，升溫至250'C，待 溫度恒定后，旋轉10分鐘，旋轉速度為600rpm。 結論
① 在真空熱解步驟中，產油率為21.26%。
② 在回收焊錫步驟中，電子元件大量脫落，只有少數電子元件附在電 路板上；焊錫大量脫落，有少量焊錫殘留在裂解后的基板上。
實施例2
將廢棄電路板裝入真空熱解裝置中，抽真空。設置以下實驗條件裂解終溫55(TC，終溫保溫時間30min，冷凝溫度-3(TC。對真空熱解 裝置進行加熱，收集所得的液體油和廢棄電路板裂解固體產物；然后 將廢棄電路板裂解固體產物裝入真空離心機械中，升溫至35(TC，待 溫度恒定后，旋轉10分鐘，旋轉速度為800rpm。 結論
① 在真空熱解步驟中，產油率為22.12%。
② 在回收焊錫步驟中，電子元件大量脫落，只有極少數電子元件附在 電路板上；焊錫大量脫落，有極少量焊錫殘留在裂解后的基板上。
實施例3
將廢棄電路板裝入真空熱解裝置中，抽真空。設置以下實驗條件
裂解終溫60(TC，終溫保溫時間40min，冷凝溫度-40。C。對真空熱解 裝置進行加熱，收集所得的液體油和廢棄電路板裂解固體產物；然后 將廢棄電路板裂解固體產物裝入真空離心機械中，升溫至350'C，待 溫度恒定后，旋轉10分鐘，旋轉速度為1000rpm。 結論
① 在真空熱解步驟中，產油率為22.58%。
② 在回收焊錫步驟中，電子元件完全脫落，沒有電子元件附在電路板 上；焊錫脫落完全，沒有焊錫殘留在基板上。
權利要求
1、一種廢棄電路板有價資源的回收方法，其步驟如下(1). 真空裂解將帶有電子元件的廢棄電路板置于真空裂解裝置中，將裝置抽至真空狀態，加熱至500℃～600℃，保溫20min～40min，進行熱裂解，收集熱裂解揮發產物，于-20℃～-40℃冷凝成液態油。(2). 加熱真空離心分離將裂解后的固態產物置于真空離心機械中加熱至250℃～450℃，使焊錫熔化，然后，啟動離心機械使焊錫與裂解渣高效分離。(3). 收集步驟2所得裂解渣將經熱裂解、加熱離心分離焊錫后的裂解渣中的電子元件、電路板基板分類收集，以便回收電子元件中的貴金屬和其他有價金屬以及電路板基板上的銅箔、玻璃纖維、碳渣等物質。
2、根據權利要求1所述的一種廢棄電路板有價資源的回收方法， 其特征在于所述加熱離心分離步驟中，離心機械轉速為600rpm 1200rpm，旋轉時間5 15min。
全文摘要
一種廢棄電路板有價資源的回收方法，包括如下步驟(1)真空裂解將帶有電子元件的廢棄電路板置于真空裂解裝置中，進行熱裂解，收集熱裂解揮發產物冷凝成液態油。(2)加熱真空離心分離將裂解后的固態產物置于真空離心機械中加熱使焊錫與裂解渣高效分離。(3)收集步驟2所得裂解渣分別回收貴金屬和其他有價金屬，分離回收銅箔、玻璃纖維、碳渣等物質。本發明根據廢棄電路板的結構特性分階段處理、優化廢棄電路板處理的工序和條件、方法簡單、使得廢棄電路板的回收成本更低、效率更高、廢棄電路板廢棄資源回收率更高、更符合工業化的要求，適合廢棄電路板的大規模回收。
文檔編號B09B3/00GK101417284SQ20081014387
公開日2009年4月29日 申請日期2008年12月9日 優先權日2008年12月9日
發明者丘克強, 周益輝 申請人:中南大學