PCB部落格 - 廢PCB板再利用科技的新發展

1概述

1.1開展廢物再利用的必要性 PCB電路板

現時，圍繞歐盟的WWW指令和類似法規在全球各個地區和國家的實施（或即將開始全面實施），廢舊電子產品的回收和再利用已成為一項非常重要的任務。 在這項工作中，廢舊電子產品中PCB板的回收和再利用是最重要的問題之一。 本文主要總結了日本近年來在這方面的技術進步。 近年來，日本有關部門調查了日本主要家用電器廢品中PCB板的含量和處理量。 比率（按質量計）低於10%。 PCB含量高的電子產品是電腦產品。 電腦中的PCB板佔用率為20-3.0%（質量比）。 據日本電子技術產業協會電腦3R促進業務委員會統計，現時日本每年約有65000臺企業電腦需要回收利用。 根據日本電磁資訊技術產業協會的調查和推測，2003年日本的家用電腦垃圾量約為1萬噸，2013年為5萬噸，2015年為8萬噸。

1.2廢舊PCB板回收利用應把握的原則

印刷電路板的各種組件，以電腦主機板為例，它由3種主要資料組成：金屬材料（約占電路板總質量的50.8%）：玻璃纖維布（約16.3%）和有機樹脂（約32.8%）。 PCB板的這3個組件的分離是一項更為困難的任務。 囙此，在過去，通常使用填埋法處理這些廢物。 然而，這種處理方法不符合歐盟“WEEE”指令的要求（WEEE指令建議IT和小型家用電子產品的再生率應達到75%以上；回收率應達到65%以上）。 囙此，必須努力回收和再利用。 對於廢棄PCB板的再利用，企業在採用科技時一般應從3個方面考慮效益：（1）獲得環境效益。 實現性或區域環境保護的好處，即空氣、水質、土壤和人類健康不再受到影響。 （2）重用的好處。 實現廢棄PCB板的再利用和再商業化，並盡可能减少無法再利用的廢物量。 （3）成本效益。 廢棄PCB板再利用的處理成本應低於。 獲得這種低成本效益與加工中使用的加工技術密切相關。

1.廢物回收的3個主要方面PCB板

廢棄PCB板的回收和再利用在世界上已經開展得很早，它是對其所含金屬零件的回收。 這項工作主要由一些金屬冶煉廠進行。 銅、金和鎳等金屬用於廢棄PCB板的電路、端子等。 為了連接PCB上的元件，已經使用了各種金屬，如鉛和錫。 安裝在印刷電路板上的電子元件還含有金、銀和鈀等貴金屬。 據有關機构研究統計，臺式電腦主機板主要含有各種金屬材料成分，其比例為銅66.9%、錫10.7%、鐵10.3%、鉛7.61%、金0.11%、鈀0.02%、其他金屬成分4.41%。 在含有金和鈀的原礦中，其含量僅低於10ppm，而廢PCB板中的金和鈀含量是原礦中的2-20倍。囙此，金和鈀金屬的回收和再利用具有很大的發展前景。 PCB板用樹脂中還含有阻燃成分。 阻燃劑主要是含溴化合物、氧化銻、磷化合物等。這些雜質在銅精煉和回收廢PCB板之前必須進行分離，這也是確保金屬回收過程安全的關鍵。 近年來，世界各國對廢舊PCB板再利用的研究主要集中在3個方面。 即金屬回收科技、整個PCB板的分解科技以及從廢棄PCB板中去除鹵素成分的科技。

2、廢PCB板中的金屬

現時，從廢棄PCB板中回收金屬主要採用金屬熔煉法（該方法稱為幹法）。 此外，還出現了其他回收方法，如用化學方法溶解金屬的方法（該方法簡稱為濕法）和生物方法。

2.1從廢PCB板中幹法回收金屬

金屬熔煉法用於回收廢PCB板中的金屬，在熔煉和加工之前需要進行預處理。 其預處理使用乾餾或粉碎來分離安裝在PCB板上的金屬和電子元件。 該拆卸、分離和篩選項目相對容易實施。 廢棄PCB板組件的分離和篩選可以通過細微性和相對密度的差异來分離。 它也可以通過靜電、磁力、風力等進行篩選和分離。但主要目的始終是提高金屬的回收率。 需要注意的是，乾餾法會產生一定量的氣體。 這些氣體中含有溴化阻燃劑，囙此需要在二次燃燒爐中完全燃燒。 為了防止在高燃燒時可能產生溴化物，燃燒後的氣體應使用冷水快速冷卻。 在廢水排放和回收處理設施方面，應特別注意達到無污染液體的標準要求。 通過篩選和分離手段，提高回收資料中的金屬含量，然後將其投入銅的精煉過程。 使用銅冶煉方法，廢PCB板中銅成分的選取過程是首先將廢PCB板放入自熔爐中，然後通過轉爐和精煉爐熔煉，並通過電解選取銅。 冶煉過程中獲得的爐渣含有大量存在於玻璃纖維中的SiO 2成分，可回收用作粘合劑（填料）、鋪路資料和其他回收產品的原料。 對於廢舊手機中金屬的回收和再利用，一種非常流行的處理方法是幹法。 它是首先取出手機中的電池，然後回收整個身體。 現時，日本在研究和開發廢舊PCB板的回收和再利用方面，重點是回收的預處理項目。 研究如何通過有效手段去除除金屬以外的其他成分，以提高金屬回收效率。

2.2廢棄PCB板中金屬的濕法回收

濕法用於粉碎廢棄PCB板中的魚鷹。 美國：2713231）建議使用酸性溶液電離並溶解PCB板上的金屬，然後添加堿以沉澱銀等，以達到回收的目的。 在這方面的研究內容中，還提出了將廢棄PCB板的破碎資料浸入礦物酸和過氧化氫的混合溶液中，並將得到的金屬材料溶解的方法。

3、廢棄PCB板中元器件的分離

近年來，除了回收廢棄PCB板中的金屬外，PCB板其他部件的再利用研究也取得了長足的進展，重點是回收部件的分離和純化。 在印製電路板基材的製造中，為了實現印製電路板的高可靠性和高層間附著力，常用的樹脂粘合劑是熱固性樹脂，如環氧樹脂和酚醛樹脂。 這些熱固性樹脂在固化和成型後成為不溶性和不溶性聚合物，這使得它們難以分離、去除和再利用。 對於已集成到PCB板中的熱固性樹脂的分離，日本當前的主流分離過程是首先從PCB板分離熱固性樹脂，然後分離剩餘的金屬和玻璃纖維組件。 它加熱並燃燒PCB板，然後回收燃燒後產生的殘留物。 本試驗在旋轉式液化石油氣燃燒爐中進行。 燃燒爐內腔容積為1.3mÃ0.5米Ã0.5m。 將待回收的廢PCB板樣品放入爐中（可放入5kg），加熱至1173-1223°F（即634-662°C）。 在本研究中，還對不同尺寸的回收PCB板與回收率之間的關係進行了對比測試。 獲得的測試結果是，大尺寸的PCB板樣品比小尺寸的回收PCB板樣品具有更高的金屬回收率（見圖4）。 這是因為PCB板樣本的尺寸較小，在燃燒過程中會分散更多生成的氣體。 然而，在微尺寸PCB板樣品的回收和加工中，能源消耗和回收成本相對較低。

4、去除廢棄PCB板中的鹵素元件

在一般電力產品、家用電器等中，為了安全起見，在PCB板的樹脂中添加了鹵素和銻化合物等阻燃劑。 現時認為它對環境和人體有害。 囙此，在廢舊PCB板回收利用的研究中，去除廢舊PCB板中的鹵素成分已成為一項重要的研發工作。 國外相關研究部門的測試結果表明：在20世紀90年代生產的臺式電腦PCB板中，溴含量約占9%（PCB板的重量比為100%）。 電視、辦公電子產品（OE）等的PCB板（通常採用酚醛紙基覆銅板作為基材），其溴含量占4.4%-5.3%，銻含量占0.4%-0.9%。 廢PCB板中鹵素成分的去除主要是去除PCB板中作為阻燃劑存在的溴物質。 自20世紀60年代以來，世界上對鹵素去除科技的研究工作開始興起。 現時去除鹵素的工作主要是實現廢棄PCB板的“無害”回收和再利用。 去除PCB板中包含的鹵素是為了將束縛在苯環上的鹵素原子與苯環分離。 理論上，氯原子和苯環之間的分離需要916KJ/mol的能量，而將溴原子與苯環分離需要879 KJ/mol的能量。 在去除處理方法上，有溶液法、幹固相反應法等。

（1）氫化法

在最近出現的各種脫鹵發明中，加氫工藝路線最多。 這種通過氫化反應去除PCB板中鹵素的方法主要是在存在金屬催化劑的情况下，待處理的PCB板與氫接觸，以在鹵素原子和氫原子之間產生反應。 使用的金屬催化劑通常是貴金屬，例如活性炭負載的鈀，一些研究結果使用了氫化催化劑，例如鋰基氫化鋁。 加氫劑主要是甲酸或甲酸鹽。

（2）熱分解法

含鹵素阻燃劑的樹脂在廢PCB板中的熱分解，使含鹵素的樹脂可以在液相中分解或導致油性（原油回收），然後將游離鹵素化合物與添加的鹼度結合。 該化合物發生反應以選取含鹵素的物質。 在一些此類鹵素去除中（例如JP 10-24274、JP 2001-172426、JP 9-262565、JP 9-249581等），相互接觸的鹼性催化劑類型和反應溫度如下所示：差异。 廢PCB板中的含鹵素樹脂主要是含溴環氧樹脂。 在通過熱分解分離溴後，添加的鹼性催化劑（鉀鹽）也與分離的溴反應形成溴化鉀，溴化鉀易於回收。 在回收鹵素方面，這種熱分解方法比氫化方法更嚴格。 它的游離鹵素被更徹底地回收利用。

（3）固相反應法

金屬化合物用於與廢PCB板中的樹脂幹混合，並發生固相反應，從而以鹵化物鹽的形式分離和選取廢PCB板樹脂中存在的鹵素。 這種固相反應法用於去除廢PCB板中的鹵素成分，主要使用氧化鈣、氧化鐵、二氧化矽和氧化鋁作為所用的金屬化合物。

（4）生化法

近年來，也有人提出利用微生物去除廢PCB板中的鹵素。 然而，使用這種方法去除鹵素並將其處理到ppm水准需要很長時間（數天甚至數月），囙此不適合去除大量廢棄PCB板中的鹵素。

（5）電解

Relevant research results put forward 這個 method of an electrolytic method to remove halogen in the PCB板. 認為這是一種有可能在未來被廣泛採用的過程方法. It dissolves halogen compounds in the resin 廢物數量 PCB板 並通過電解反應將其分離.