廢棄印刷線路板作為電子垃圾的重要組件，一方面既含有鉛、鎘、聚氯乙烯塑料、溴化阻燃劑等多種重金屬和有害物質(zhì)，存在潛在的環(huán)境污染；另一方面又含有銅、金、銀等多種普通金屬和稀貴金屬，具有較高的回收利用價值。選擇合適的回收及循環(huán)再利用工藝，既可以節(jié)省有限資源，又可避免處置產(chǎn)生的環(huán)境問題。

隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，對環(huán)境保護提出了更高的要求，電子垃圾的回收與利用成為多數(shù)國家面臨的棘手問題。目前我國已成為家用電器的生產(chǎn)和消費大國，僅以年報廢更新2%計算，每年淘汰的4大類家用電器就達2000萬臺，加上在全社會普及使用的更新周期只有2-4年的電腦、手機等高科技電子產(chǎn)品，以及不斷涌現(xiàn)的質(zhì)優(yōu)價廉的新型家電產(chǎn)品，使得我國家用電器的實際年報廢更新已高達2500萬臺以上。印刷電路板（PCB）作為廢棄家電中的關鍵部件，其回收和資源化問題已成為急需解決的熱點問題。另外，截至目前，我國內(nèi)地有印刷線路板生產(chǎn)企業(yè)1000家左右，2006年中國PCB產(chǎn)量為12 964萬m2，年產(chǎn)值128億美元，已經(jīng)成為PCB第一大生產(chǎn)國，生產(chǎn)過程中的大量邊角料、廢板的回收也面臨重大難題。

廢棄印刷線路板是玻璃纖維強化樹脂和多種金屬的混合物，屬典型的電子廢棄物，與日俱增的廢棄線路板加上生產(chǎn)線路板產(chǎn)生的大量邊角廢料，如果不妥善處理和處置，不但會造成有用資源的大量流失，而且會對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的危害。傳統(tǒng)堆放或填埋的方法，不僅占用大量空間，而且所含的重金屬如汞、鉻、鎘等及高分子有機物在自然條件下很難降解，有害成分會通過水、大氣、土壤進入環(huán)境，會給人類健康和生態(tài)環(huán)境造成潛在的、長期的和不可恢復的危害，其中所含的鉛是城市廢物中鉛的第二大來源。

“廢棄線路板”并不是“廢物”，而是有待開發(fā)的“第二資源”，具有很高的回收利用價值。線路板中的金屬品位相當于普通礦物中金屬品位的幾十倍至上百倍，金屬的含量高達40%，最多的是銅，此外還有金、鋁、鎳、鉛、硅金屬等，其中不乏稀有金屬；而自然界中的富礦金屬含量超不過3%～5%。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，1t廢線路板可提煉出300g左右的金。印刷線路板上的焊錫以及塑料等物質(zhì)，也是可以被回收利用的重要資源。“印刷線路板回收利用與無害化處理技術”已被列入國家發(fā)改委組織實施的資源綜合利用國家重大產(chǎn)業(yè)技術開發(fā)專項，吸引了眾多研究者和企業(yè)的參與，取得了一定的成果，但主要是回收線路板中的銅以及其他稀貴金屬，對于占PCB主要體積的基板卻很少考慮。PCB基板材料主要含環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯或以上3種的混合樹脂，其中紙、玻璃纖維及芳綸纖維作為增強材料，環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯等作為絕緣膠粘材料，其廢棄量及對環(huán)境的污染不可忽視。

一、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

1.貴金屬的提取

目前，對廢棄電路板的處理主要集中在對廢棄電子產(chǎn)品中貴金屬的提取上，其回收貴金屬的方法主要有化學處理方法、物理處理方法和生物技術方法。

化學處理方法又可分火法冶金、濕法冶金等工藝技術，火法冶金提取貴金屬具有簡單、方便和回收率高等特點，但是由于存在有機物在焚燒過程中產(chǎn)生有害氣體造成二次污染、其它金屬回收率低、處理設備昂貴等缺點，目前該方法已經(jīng)逐漸淘汰；濕法治金技術是目前應用較廣泛的、從廢棄電子產(chǎn)品中提取貴金屬的技術，濕法治金技術的基本原理主要是利用貴金屬能溶解在硝酸和王水等的特點，將其從廢棄電子產(chǎn)品中脫除并從液相中予以回收。與火法相比，濕法治金技術排放的廢氣相對較少、提取貴金屬后的殘留物也易于處理，但產(chǎn)生的廢液還是較多，目前該技術仍在不斷發(fā)展。

物理處理方法主要包括有機械破碎、空氣分選和磁性吸附等多種技術。目前，物理處理方法主要用于賤金屬如鋁、銅的回收，如美國利用強力旋流分選機從個人電腦的PCB中回收鋁，通過控制進料速度，所得鋁精礦的純度為85%，回收率在90%以上；瑞典利用電動滾筒靜電分選機回收銅，通過設計和操作參數(shù)優(yōu)化，所得銅精礦的品位為93%～99%，回收率高達95%～99%。目前國內(nèi)采用物理處理方法主要是來分離廢棄電子產(chǎn)品中的金屬和非金屬。

利用細菌浸取金等貴金屬，是20世紀80年代開始研究的一種提取低含量物料中貴金屬的新技術。生物技術提取金等貴金屬具有工藝簡單、費用低、操作方便的優(yōu)點，但是浸取時間長，浸取率較低，因此，目前尚未真正投入使用。

可以看出，化學處理方法包括火法冶金、濕法冶金等工藝技術，一直是廣泛應用于提取廢棄電子產(chǎn)品中金、銀等貴金屬的成熟方法，但這些技術在處理廢棄電子產(chǎn)品時不可避免地會對環(huán)境造成嚴重的二次污染；物理處理方法到目前為止還僅僅是是作為輔助手段和化學處理方法一起使用；生物技術方法目前仍處于研究中，其實際應用尚未見諸報道。

2.線路板基板的再利用

目前，我國對熱固性復合材料廢棄物的處理主要采取填埋和焚燒。原則上，填埋處理選擇在山溝或荒地，也有些單位采取就近掩埋，這種方法會造成土壤的破壞和大量土地的浪費。焚燒處理一般采用直接燃燒，這種方法比較簡單，不會造成土地浪費，但由于燃燒中產(chǎn)生大量毒氣，會造成環(huán)境污染。但是，有關我國處理熱固性復合材料廢棄物的其它方法尚未見文獻報道。

在工業(yè)發(fā)達國家，特別是在歐洲，熱固性復合材料回收利用技術日益受人關注。各有關大公司共同投資、聯(lián)合建廠，并且有政府資助?；厥占庸S多以粉碎和熱解法技術為主，已具備一定的規(guī)模，技術日趨成熟，其主要研究方向大致分為2個方面，一是研究非再生熱固性復合材料廢棄物的處理新技術，二是開發(fā)可再生、可降解的新材料?；厥辗椒ㄓ幸韵?種主要方法，即能量回收（焚燒法）、化學回收（熱解法）、粒子回收（粉碎法）。無論從技術可行性還是實用性來講，粉碎回收法是最為可取的，可回收的熱固性復合材料廢棄物品種較多，對用一般方法難以回收的熱固性復合材料廢棄物（如PCB廢棄物）也能較好的回收，且不會對環(huán)境造成污染，是解決熱固性復合材料廢棄物污染的一個重要發(fā)展方向。

廢棄線路板基板的主要組成是纖維強化熱固性樹脂，由于熱固性塑料本身的特點，除了焚燒回收熱值外，還可以作為粉末用于涂料、鋪路材料等重新利用；雖然這些再生品質(zhì)量低下、檔次不高，而且在經(jīng)濟投資和資源利用方面也是不合理的，但是，近幾年的研究結果表明，熱固性塑料可以重新制成復合材料，可以根據(jù)廢棄線路板基板原材料的不同，進行分開粉碎處理，選擇新的樹脂基體，最終生產(chǎn)出多種復合材料，即廢棄物復合材料。

廢棄物復合材料是各種廢棄物經(jīng)過再生和復合后形成的一種新資源，根據(jù)復合材料的不同性能，可以制成多種產(chǎn)品應用在廣泛的領域里，作為代木、代鋼、代塑、代瓷制品，所以具有明顯的社會效益。它們的成本要比通過采、選、冶得到的一次資源成本低得多，而且解決了固體廢棄物帶來的環(huán)境污染問題，又節(jié)約了一次資源，降低了制造成本，具有明顯的環(huán)境、社會、經(jīng)濟3大效益，是一種具備環(huán)境協(xié)調(diào)性的材料。

固體廢棄物減量化、無害化和資源化是我國的國策，如何有效地進行廢棄印刷線路板等電子廢棄物的資源化回收處理，已經(jīng)成為當前關系到我國經(jīng)濟、社會和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展及我國再生資源回收利用面臨的一個新課題。

二、北航材料循環(huán)利用工程實驗室的研究進展

北京航空航天大學材料循環(huán)利用工程實驗室針對廢棄線路板工程化回收處理及再利用過程中所涉及的處理工藝、生產(chǎn)線設計、關鍵設備設計與制造、再生料的二次利用等內(nèi)容進行了系列研究與工程化開發(fā)，為建設專業(yè)的廢棄線路板回收處理廠提供良好的科學基礎和技術保障。

1.綜合處理線初步設計

廢棄線路板及電子元器件粉碎分離處理線主要包括3個環(huán)節(jié)：（1）手工拆解和機械無損拆解結合，實現(xiàn)對元器件的回收；（2）通過機械一次粉碎和二次粉碎實現(xiàn)線路板基板與銅膜的有效分離，通過氣流粉碎實現(xiàn)貴金屬富集體的進一步粉碎和分離；（3）通過重力分選、渦流分選、磁選分離、靜電分離和氣流分離等技術實現(xiàn)所有粉料的有效篩選和分離，實現(xiàn)對印刷電路板的有效回收處理，單線年處理PCB量約3000t。

2.廢棄線路板無損拆解設備的研制與開發(fā)

如何通過物理的方式使電子元器件與印刷線路板(PCB)基板快速、無損分離是實現(xiàn)廢棄線路板整體資源化回收的基礎，從而最終實現(xiàn)廢棄線路板中電子元器件、各類貴重金屬和非金屬材料的分類綜合利用。實驗室與北京中航思瑞科技有限公司密切合作，所研制開發(fā)的印刷線路板無損拆解回收處理設備，考慮了待拆解電子產(chǎn)品形狀、部件的復雜性，尤其是對于部分有毒物質(zhì)的分離處理，并保證可再利用回收物的完整性，可實現(xiàn)環(huán)保條件下的有效拆解、回收。該設備實現(xiàn)了對材料的初步分選和再利用，流水線生成品包括電子元器件（通過檢測后合格者可直接回收再利用）、錫鉛等焊料、PCB基板覆銅板（為下步破碎分離提純和非金屬材料的再利用做好準備）。目前已完成原理樣機的測試驗證工作，取得了預期效果。

3.廢棄物復合材料的開發(fā)

破碎分離后的PCB基板在提取以銅為主的金屬材料后，產(chǎn)生大約70%質(zhì)量的非金屬粉體，如何高效地再利用廢棄復合材料，成為實現(xiàn)廢棄線路板98%以上再利用的關鍵。實驗室根據(jù)PCB粉末具備的短切、多組分混雜的特點，通過以粉碎后的PCB基板粉體作為增強體，選擇與基板粉體相容性較好的樹脂作為基體，開展了廢棄物復合材料的研究與開發(fā)工作。所制備的不飽和聚脂基廢棄物復合材料實現(xiàn)了廢棄物添加量達到75%，其彎曲強度可達150Mpa以上，沖擊強度可達18kJ/m2，遠遠優(yōu)于市場上銷售的抗彎強度為12MPa木塑建筑板；同時，其4000元/t的造價也遠遠低于7000元/t木塑建筑板。為深入研究廢棄物復合材料界面改性條件、結構形態(tài)和性能及其在高附加值制品中的應用奠定了良好的基礎。

三、展望

未來研發(fā)的重點包括電子元器件快速分類與檢測儀器的研制與開發(fā)、報廢元器件的資源化回收、廢棄物復合材料的深加工等領域。線路板上的電子元器件種類繁多，形狀各異，很多元器件還遠未達到其使用壽命，要實現(xiàn)其快速的分類并對其進行有效性檢測，而電子元器件快速分類與檢測儀器的開發(fā)將大大提升電子廢棄物的“附加值”，為二手元器件合法進入流通領域保駕護航。對于已報廢的元器件、線路板基板的非金屬部分，其回收問題、環(huán)保問題、經(jīng)濟效益問題也將引起研究者的高度重視，如何尋找到經(jīng)濟可行的、無污染的處理工藝，如何優(yōu)化工藝技術及配方，制備出具有較高附加值的廢棄物復合材料，必將成為該領域研究和投資開發(fā)的熱點。

隨著《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟促進法》的頒布和即將實施，相應的廢舊家電及電子產(chǎn)品回收處理管理方面的政策法規(guī)也將呼之欲出，廢棄線路板做為危廢品，其回收和處置將步入一個新的時代，廢棄線路板整體回收處理產(chǎn)業(yè)的形成指日可待。

參考文獻

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