英语原文共 8 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

---

利用磁场电分离回收印刷电路板废料

摘要

技术的进步直接关系到电气/电子设备的生产和消费增长，尤其是个人电脑。这种类型的设备有一个相对短的平均寿命，2到3年。而现在有缺陷的或已经过时的设备已大幅增加，因此需要对此进行回收处理研究。在这项工作中，对在个人电脑上使用的印刷电路板进行了研究，以完成对金属电路板的机械加工，如破碎、筛分、以及磁性和静电分离。

所得到的研究结果表明，使用这些过程把聚合物和陶瓷分离开来的金属馏分具有可行性，

这是可能的，从而获得一小部分集中平均含有超过50%的金属铜，8%的锡和24%

铅。

⑥2004 Elsevier公司保留所有权利。

1. 简介

目前生产的电子/电子设备数量非常大，由于人口数量的增长，以及这种设备的寿命相对较短，并且目前已在不断增加。

铜是电子电气工程技术的基本材料之一，其导电性很高。

伯特伦等。（2002）研究了废物管理系统，特别是在欧洲的铜循环，他们发现电子电气设备废弃物（WEEE）是增长最快的垃圾分类之一；这一发现即强调对高效的WEEE回收策略的需要。

在西欧，600万吨电和电子废物产生于1998。而且这个垃圾的数量预计还将增加至少3-5%（2003 Forssberg和Cui）。根据伯特伦等人的调查（2002），电子废弃物每年产生约为7公斤每人每年。在美国，最近的一项研究则揭示，2004年将会有超过3亿1500万的电脑会达到使用年限而淘汰。（2003 Forssberg和Cui）。

在台湾，电子和电气工程行业630.000吨（占43%），化学行业450.000吨（占31%）和金属工业用200.000吨（占14%）而占据在工业生产后的消费废物的前三位（2000）（魏，）。

而且由于产品的异质性和设备生产的复杂性，而对于产生的废料的回收利用还十分有限。

印刷电路板是该设备的一部分，它们的组成是相当不同的，含有聚合物，陶瓷和金属。金属含量约为28%（铜：10-20%，铅：1-5%，镍：1-3%）。最重要的材料剩余的内容是：塑料19%、溴（特别是阻燃）4%，玻璃陶瓷49%（路德维希等，2003）。此外，也有相当数量的相关的毒性物质，如阻燃“增效剂”三氧化二锑，这被怀疑是致癌物质，以及贵金属（依次为：银、铂金属如钯，金，总共约0.3-0.4%）。

除了贵金属的特殊情况下，铜电路板是经济回收使用最有效的金属，作为辅助原料，因为相比于探索相应矿，其具有比较高的经济价值。回收铜的生态重要性也是由于与地球的地壳组成及相应的可接受的低浓度界限，关于 （Ludwig et al.，2003年） 垃圾填埋场渗滤液的铜含量相对较高。然而，某些化学元素的含量远高于地壳，特别是一些有害的化学元素，如溴，锑，镉和铅。

除了这些无机元素外，还在电路板上发现了以下的重要的有机物化合物：异氰酸酯和光气从聚氨酯、丙烯酸、酚醛树脂、环氧化合物和酚类，如芯片胶水（路德维希et al.，2003）。因此，电路板不能被认为是惰性材料，不适合直接处理在堆填区。

回收印刷电路板的现有流程使用火法（Felix和里特，1994；schichang et al.，1994；贝纳德斯et al.，1997；Szczygiel et al.，1998）或湿法冶金方法（手套et al.，1990；波佐et al.，1991；霍夫曼，1992；柴田、松本、1999；马卡et al.，2002），产生大气污染的二恶英和呋喃的释放（基底et al.，1998）或高容量的污水。

一些作者使用的是机械加工(Forssberg,1997;Tenorio et al .,1997;Noakes,1999;Veit et al .,2002 )代替金属集中在一小部分和聚合物陶瓷在另一个。金属精矿分数可以发送到电化学过程(布朗,1992;斯科特et al .,1997;佛罗伦Abbruzzese,1999;Kekesi et al .,2000;布兰登et al .,2002;Ubaldini et al .,2003)以便成为单独的金属。

这项工作打算研究磁和静电分离过程中，以获得较高的金属浓度，特别是铜，从印刷电路板废料，以前粉碎和分离的大小的馏分。这项工作打算研究电磁和静电分离过程以获得分数较高的金属浓度,特别是铜、废印刷电路板,以前粉碎后按大小分开。

2.实验

在这项工作,机械加工是用作替代过程,通常使用(热量和湿法冶金的过程)的回收铜。这样做是为了集中在一小部分金属和聚合物和陶瓷材料在另一个,没有大量的能源消耗和大气污染,热过程,或者大量的废水生成,湿法冶金的过程。

粉碎粒度分离，在这项工作中使用的机械加工步骤、磁分离、静电分离。

所有的实验进行了至少2次，分析表明，实验误差总是小于5%。

2.1。制备、粉碎和分离粒度

电路板最基本结构是由基板绝缘层、金属铜导电层两层组成，根据不同的使用要求再在铜层上电镀上一些其他金属。它是由塑料(30%)、惰性氧化物(30%)以及金属(40%)物质组成。由于印刷电路板含有大量的金属和一些复合型非金属如:环氧树脂、固化剂、固化促进剂等，所以电路板硬度较高、韧性较强，应该采用具有剪、切作用的设备进行破碎。同时连续破碎时会产生大量的热量，散发有毒气体，破碎时要注意防尘和排风。目前PCB的基板多为玻璃纤维增强的环氧树脂覆铜板，含有卤化阻燃剂，燃烧产生危险的二苯吠喃，所以常采用物理方法回收。

颗粒大小、形状和解放程度在机械回收过程中起着至关重要的作用。几乎所有的机械回收流程有一定的有效范围（2003 forssberg和Cui）。

在这项工作中使用的印刷电路板废料来源于损坏或废弃的个人电脑。用大约3公斤的整个印刷电路板以及电子组件4kg。以前的经验，我们接受了这些作为一个有代表性的样本，这项研究，因为没有太大的差异，在印刷电路板之间的铜含量的新的

旧的个人电脑（安格尔et al.，1993；维特等人，2002年a，b）。个人电脑的每一个主板的重量平均为500克。用3公斤的印刷电路板，我们正在与废料的六个人电脑。印刷电路板中的金属成分的平均发现以前的研究（维特等人，2002）。该废料的铜含量平均为12.50%。除此之外，还含有4%个锡铅和2.7%个铅。在这项工作中使用的电子元件是从基质去除，对它们进行焊接，通过加热印刷电路板，因此熔融的铅锡焊接。这种方式，我们得到了2种类型的样品：

整个印刷电路板（包含光电元件）（PCB）：plusmn;3公斤。

电子元器件（电子元器件）（电子元器件）：plusmn;4公斤。

这2种类型的样品，以评估获得的废料的不同的可能性。第一个发生在后消费者（有缺陷或过时）的个人电脑。二次样品可以产生与生产线的残基，当缺陷被检测到或一些项目的变化是必要的。

这两种类型的样品粉碎分别在一个切削磨，直到分数达到颗粒大小小于1毫米。废料粉碎1毫米以下权证释放金属优良等级（张和forssberg，1997）。

对样品进行粒度为三个不同的部分：F1小于0.25毫米；0.25＜F2＜0.50毫米和0.50＜F3＜1毫米。

所研究的废料的化学成分在表1（对于整个印刷电路板），并在表2（电子元件）。从表中的数据，可以说，铜是废印刷线路板的主要元素，在F3整个印刷电路板和电子元件30% F3达到24%。

铅、锡和铝也有明显的浓度：3.2%铅在电子元件，4.9%锡在电子元件和3%铝在整个印刷电路板。

2.2.-磁分离

当一个磁性粒子放在磁场中，它受到的磁场力。各种磁选机的分类方案已经出台和可能是最实用的逻辑是将分离器为干式或湿式。

所使用的设备是一个干式磁选机，与一个6500克的最大磁场。一个干式分离器被选为因为这种类型的残留物的操作更容易。此外，废料，因此，使使用更困难。湿式分离器疏水

一个干式磁分离过程被施加到每个样品的每个部分，使用，平均而言，从6000到6500克的磁场接近的设备的最大容量的磁场接近保证所有磁性材料被分离，因为由于少量（在质量方面）

表1

粉碎粒度分离后完成印制电路板化学成分（维特等人，2002）

表2

电子元件的粉碎粒度分离后的化学成分（维特等人，2002）

性材料可以被其他非磁性材料在废钢。

干式磁选机的主要应用是去除不定期的铁和强磁性杂质或强磁性的浓度

有价值的组成部分（2003斯沃博达和藤田，）。

在这个阶段，我们得到了一个磁性部分和非磁性部分。非磁性部分被输送到静电分离器，分离进行从非导电材料。

2.3。静电分离

静电分离器最初由切碎的汽车报废或处理的城市固体废弃物回收有色金属，但现在已被广泛地用于其他目的，包括铸造型砂、聚酯聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），电子废料，玻璃水槽，粉碎绒毛、废槽衬。

静电分离器，分离非导电材料的导电。该设备包括两个电极的连续电流，感应和另一个吸引力。在金属和非金属的导电性或特定的电阻之间的极端差异，提供了一个良好的条件，成功地实施了一个电晕静电分离废物回收。本分离主要用于从切碎的电线电缆中回收铜或铝，并从印刷电路板废料中回收铜和贵金属。

静电分离器，采用模型产生的equimag ES 1010。图1示意性地示出静电分离器操作。

在这项工作中，静电分离器被控制如下：

电离电极：转子的距离= 25厘米和角度= 80。

静态电极：转子的距离= 25厘米和角度= 52.5。

转子旋转：85转。

高压电源：45一46 kV。

初始参数，根据张某和forssberg研究选择（1998）。为了取得更好的效果，进行了一些调整，通过实际实验观察。

导电部分和静电分离导致不导电的单。流程图（图2）示意图显示所有这项工作的实验步骤。

磁性、导电和非导电样品溶解与王水后用原子吸收光谱法（AAS）化学分析。

3。结果

3.1。磁分离

结果示于图2，它显示的数量（质量）为整个印刷电路板和电子元件的磁性材料和磁性分离后各组分中的非磁性材料。图3化学分析后，铁、镍、铜、铅的含量。应分析的金属，在铁和镍的情况下，因为它们是铁磁性的，它们应该是在一个磁分离后，在铜的情况下，因为这是最常用的元素在这项工作中的印刷电路板和主金属研究，因为它可以把我们的回收过程中的废物转化为一个危险废物。

3.2。静电分离

图2给出的数量（质量）导电和非导电的整个印刷电路板的静电分离后各组分材料

电子元器件。

以下数字显示每一部分（图4）的导电材料的百分比（图）和静电分离后得到的金属的含量（图）。5和6）。金属分析的选择，因为它们是良导体，也因为它们是在印刷电路板中发现的最高含量的金属（比较表1和2）。

图5给出了铜的含量，铅和锡的导电部分和图6所示的非导电组分化学分析。

4。讨论

预计，该地分离应该有高浓度的Fe组分，证明这种类型的分离效率。

虽然磁性材料中存在于印刷电路板的量是小的，它是有趣的是分开的，以获得较高的铜含量的导电馏分。的磁性材料用量最大，在整个印刷电路板获得的分数F3：54克样品2公斤。电子元器件78克2公斤获得的分数F3（图2）。

在磁性组分中的铁的浓度，平均为43%，整个印刷电路板和电子元件的46%。镍的浓度，平均为整个印刷电路板和电子元件15.2%（图15.6%）。将这些结果与表1和2中所示的结果进行比较，可以看出磁性分离后的铁和镍有较高的浓度。

从静电分离可以得到整个印刷电路板和电子元器件的F2、F3组分F3是导电材料量最大（图2）。导电材料的比例是很重要的，主要是在分数F2和F3的电子元器件，在导电材料平均25%（图4）。

这是找的磁性和导电材料的组分F3量最大，因为它磨金属比聚合物和陶瓷是比较困难的，因此金属仍多集中在最大分数

它也可以看出，铜的浓度达到50%以上（在质量）中的大部分的导电性馏分和显着的铅和锡的浓度是存在于所有的馏分（图5）。图6显示的富集/耗尽的馏分中的铜相比，输入。它可以看出，它是可能的集中的铜，铅和锡后的静电分离时相比，初始百分比。预计静电分离后，这三个元素的浓度较高，因为铜是一个很好的导体，它是存在于大量的印刷电路板。铅和锡用于为基质的电子元件的焊接，换句话说，他们都是很好的导体，大量存在。图5、表1和2的电子元件的结果是相同的。

在以往的工作中所示的结果（维特等人，2002）整个印刷电路板的密度分离电子元件也显示，铜、铅和锡的主要元素。密度分离（重馏分）后的组分中的铜的浓度是，平均而言，55%的整个印刷电路板和53%的电子元件。当我们考虑铅含量，有1.4%铅的分数后，整个印刷电路板的密度分离和电子元件的4%。同样的考虑，锡表现出富集的7%，整个印刷电路板和电子元件的11%。

比较这些结果与本文所示的分数后，磁和静电分离后，可以看出，铜的浓度是相似的，而铅和锡含量高的导电馏分（通过磁力和静电过程）比在致密馏分（通过密度分离得到）。

导电组分，而现在集中在铜，将采用电化学技术对回收铜电积。

非导电组分（聚合物和陶瓷）提出了低含量的金属，从而证明磁分离效率和静电分离。整个印刷电路板在F2和F3的铜含量异常（图7），分别达到9.8%和12.5%，分别。这些内容可能如果导电材料在静电分离器行再次下降。这将在今后的工作中进行测试。下一步将评估过程中的能量消耗。此外，规模的过程进行研究，以探讨在工业规模应用的可能性。

5。结论

使用磁分离和静电分离是有效的，以获得相对高浓度的金属开始从废弃的印刷电路板的馏分。在整个印刷电路板废料

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

---

资料编号：[146291]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word