基于废弃线路板中非金属材料的回收再利用探析

基于废弃线路板中非金属材料的回收再利用探析

李一 ,郭山 ,杨文轩

中汽研汽车检验中心（天津）有限公司

摘要：由于中国经济社会的快速发展，线路板的使用范围也日益广阔，且更换速度愈来愈快，因此废弃线路板数量也在逐渐增加。由于废弃线路板当中，存在着大量的金属材料和非金属材料，若直接作为废弃品，将造成巨大的资源浪费，也不利于国家可持续发展策略以及社会主义和谐社会的建立。基于此，本文将以中国的废弃线路板为主要研究对象，通过阐述中国废弃线路板中非金属材料的回收利用现象与意义，从而认识到中国非金属材料回收利用的必要性，进而提供更高效的废弃线路板回收利用技术，以提升中国废弃线路板中非金属材料处理能力与效率，为中国的经济社会发展和环保事业作出重要贡献。

关键词：废弃线路板；非金属材料；回收利用

一、引言

由于计算机技术的迅速发展，电子产品的应用也越来越普遍，其产品更新换代的速率也在日益提高，随之而来的就是电子垃圾的产生总量也将出现爆发式上升。线路板是电子产品的关键组成部分，其废弃物总量也在迅速增长，这种电子垃圾的形成给生态环境造成了极大的破坏。因此，如何对废弃线路板进行科学的处理和资源化利用已成为一个极其重要的问题，近年来已受到研究人员的极大关注。

二、废弃线路板中非金属材料的处理现状

相比于线路板中的金属成份，非金属物质的回收利用价值非常低，且再造使用困难度较大。在国外，由于建立了完备的焚烧和填埋处理体系，并且对废料处置公司享受各项补助和优惠。但在中国，,因为目前满足环保需求的安全堆填地和焚烧处置场所管理能力非常有限，因此处置成本也相应较高；同时电子垃圾拆解场和处置集散地及部分中小金属材料回收公司通常以处置提炼的金属居多,而非金属材料则通常以堆放、简易回填、或采用露天焚烧处置居多，是中国主要的环保污染源。而目前，非金属材料处置与使用的过程中主要面临着如下问题。

(1)产生总量过大，很容易形成二次污染。电子垃圾仍是中国增长最快的城市固体废物之一，比城市日常垃圾处理总量的增长快约三倍。线路板是现代电子电器装备中至关重要的成分，其报废数量也逐年递增。但随着废旧线路板中铜和贵重金属机械物理再生工艺的日益完善和应用，一大批非金属材料废品也随即形成。非金属材料的结构类型和化合物组成也因废料的基板材料类型不同而各不相同。但其中产生的有害元素已无法再分离，其中包括溴系阻燃剂、含铅焊剂，以及其他少量金属。

(2)成份繁杂，回收利用经济价值低。由于废线路板收集工艺技术流程繁杂，涉及热处置和工业机械物理等多种方法，因此不同方法所生成的非金属材料成分结构和物理化学特性差异很大。比如，通过湿法冶金技术，使用强酸性等溶液水解收集各种金属物料，剩下的残渣中大部分是无机物质料；而通过物理法，分解所形成的非金属材料，如热固性树脂塑料与无机化学增强材料的混合物等。

(3)在使用过程中，缺乏管理规定和技术标准。在中国对于废旧线路板非金属材料的环保管理法规尚不明晰，能否按照危险废物管理需要采用有关技术标准鉴别确定，相应的产品技术标准和环保安全规范亟需制定并进行深入研究。这导致非金属材料的处理利用以及资源性质产品的研发陷入困局。

三、废弃线路板非金属材料的处理工艺

目前，对废弃线路板的回收处理方式通常采取物理与化学处理二种方式。物理收回是指一种经过将废弃线路板打碎、分选后，使各种金属材质和非金属材质加以分离，从而收回可再生成分的方式。生物化学方式一般有热解回收、溶剂回收以及超临界转速利用等方式，即使用化学方式将线路板分解成小分子物质和低分子树脂等。

物理分离法主要包括干法和湿法二类。干法方式:先将废板边料粉碎为100~300μm的细粒度，然后再以旋转分别把各种金属物料和非金属物料分离出来。各种金属物料目前可直接予以使用，而非金属物料目前则多采取充填或堆集暂留的方法处理。因该方式所形成的非金属物料体积要比原废料体积大几倍，若无法将它当作再资源予以使用，其回填流程和堆集都要占有很大的土地体积，流失后也会产生污染。而湿法：通过湿法的粉碎方式将废板边料粉碎至不足三毫米,然后再以水洗床的方法将各种金属物料与非各种金属物料分离出来。该办法在粉碎过程中并没有形成粉尘或污染，比干法的投资小，但获得的非金属材料成分包括了水分，回填流程及再使用都必须进行后期处置。

化工技术例如热裂解技术等，热裂解技术主要是在低氧条件下，在密闭容器中的高温高压、高速低压和常压下，将有机化合物溶解转变成油气利用。在裂解生成的各成分中，如单离状态金属等可以利用磁力选矿、涡电流密度等方法分离后利用，在液体馏分中裂解油中的高浓度难降解有机废水烷基或酚类物质等可用作化工原料，而残余的原油等也可用作能源，在裂解过程中还可以采用抑制法和二段方法，控制有害物质二嗯英的产生；裂解生成的挥发性空气中能冷却的部分经冷却为热油，而不能冷却的经处理后用作能源和合理使用。线路板的阻燃剂一般包括大量的溴化物和有机氯等，在裂解过程中溴化物以气态方式迅速逸出，热解后易产生污染。

溶剂回收法是指使用有机或无机水溶液，使线路板中的网状交联大分子在基体中溶解，并快速水解成低分子数量的线状有机物质。当前，对使用溶液法处理环氧树脂工艺的研究相对较少，且国内外还没有见过使用此工艺收集或处理废旧线路板中非金属性成份的研究。目前国外企业对溶液法的研究主要侧重于对热固性环氧树脂的耐溶剂性能进行研究，而这种深入研究也指明了对非金属材料成分综合利用的发展方向。

四、废旧线路板非金属材料的综合利用

物理收集法中所形成的非金属材料成分种类也很多，因此整合应用已迫在眉睫。针对线路板中非金属材料成份以及各种特性，非金属材料也可作为填充物来生产复合材料。由无缝线非金属材料经粉状充填而制成的复合，同样具备了密度小、吸水性低和硬度高的优势，力学性能也和由常规无机充填剂制得的建筑材料力学特性相同。另外，因为非金属材料本身就富含一些耐火阻燃助剂成份，也具有良好的耐火和阻燃效果能。因此这种复合材料也能够作为这些木塑复合材料的选择，广泛应用在室内外景观材料、建筑、工业和包装材料等。

线路板非金属粉和玻璃钢复合物之间具有很强的化学兼容性，能够直接取代部分碳酸钙。线路板非金属粉中包括了百分之四十~百分之五十的短玻璃纤维和已稳定的树脂材料粉末，这种物质当用来生产玻璃钢复合物时，是一个非常有意义的填充料，,既可用作降低固化收缩力的化学助剂，也可用作提高玻璃钢表面性能或刚度的一种增强组分。而其中的粗粉则包括了相当量的短玻璃纤维,也能够直接取代原来玻璃钢复合物中的短玻璃纤维使用。复合材料建筑模板已在海外广泛应用，多采用玻璃钢制作，中科院广州化工研究所和广州回收公司附属模具企业采用再生废塑料作基体，经过改造、复合,已生产小幅模版，通过完善、提升后有望生产建筑物模具。

线路板非金属粉的主要成份为低溴化聚砜树脂和玻璃纤维粉末等。从物理化学相容性来看，它与PVC管有一定的兼容性，因此线路板非金属粉使用在PVC管生产时，比碳酸钙具有相当的性价比优点。通过加入了线路板非金属粉代替碳酸钙的PVC管材制造实践表明，加工稳定性较好，所挤出的排水管表面比较平滑,明显高于以碳酸钙为材料的制品表面。同时由于线路板非金属粉的比重也较碳酸钙为低，所挤出的管材价格较原有的产品低约百分之十，生产总成本也明显下降,因此产品在价格上仍存在着一定的成本优势。

五、总结

当前国家对废弃线路板的非金属材料回收利用非常重视，如果不对废弃线路板中的非金属材料加以再生利用，就会浪费大量资源，而且也会对环境造成破坏。我们必须采取有效措施回收利用废旧线路板中的非金属材料，充分发挥其有用价值。

参考文献

[1]赵春宝,赵玮,张君.废弃线路板中非金属材料的回收再利用[J].低碳世界,2021,11(08):17-18.

[2]邱军,李娜,刘光富.废弃线路板中非金属材料再利用的研究进展[J].工程塑料应用,2011,39(02):91-95.