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环保:废弃印刷线路板循环利用

时间:2013-02-04 来源:中部印刷网

摘  要:
机械/物理法利用破碎、筛分、分选等物理过程富集分离金属和非金属,环境污染小,在资源化回收中占据了主导地位。现有的回收方法多侧重线路板中金属的回收,较少涉及占总量50以上的非金属成分的资源化和无害化。

关键词: 废弃印刷线路板 

  1.2二次污染防治和脱溴由于电子元件的阻燃要求,线路板基板树脂和塑料中往往加入溴阻燃剂。

  因此线路板在热解或燃烧时会生成较多的遮蔽性烟雾、单质溴和溴化氢气体、溴代酚、多溴联苯并二噁英/呋喃等有毒有害物质。这些物质不仅污染环境,腐蚀处理设备,还降低燃油品质。所以二次污染防治和产物脱溴是线路板热解研究必须重视的问题。

  对烟气进行高温处理可以减少二噁英类物质和卤代烃的排放。利用二次燃烧方法处理溴化环氧树脂热解过程中产生的气体。在1100℃的高温下,不仅有机溴化物发生分解,浓度降至安全标准以下,烟气中由部分无机阻燃剂生成的SbBr3也转化成Sb2O3,便于后续干法回收。为避免卤化气体产物排放对环境造成污染,可采用湿式净化系统进行气体洗涤。研究表明,用碱性溶液能够高效洗脱烟气中的溴和溴化氢气体。

  热解油中浓度过高的溴代酚类物质限制了油品作为燃料或化工原料的进一步使用,因此脱溴成为油品精制的一个重要工序。Hornung等以热解油成分2,6二溴苯酚、四溴双酚A等物质作为研究对象,发现加入聚丙烯共热解能脱除热解油中的溴,得到主要成分是苯酚和烷基苯酚的产物。在350℃,停留时间20min的条件下,脱溴效果最好。Blazso等研究了线路板粉末(主要成分溴化环氧树脂)分别与各种碱性添加剂(Na2SiO3、5A分子筛、13X分子筛、NaOH)的共热解吸附脱溴情况。发现这些碱性添加剂不仅能与HBr反应,还能脱去芳烃上的溴,显著减少热解油中溴代酚类物质含量。Yoshiki等以四氢化萘和十氢化萘作为氢源,在反应温度为400~440℃、氮气初始压力为2MPa的条件下加氢处理热解油,反应后热解油中的溴含量从2600mg/kg分别降至102mg /kg和54mg/kg;在此基础上又分别加入CaCO3、Na2CO3、K2CO3等碱性物质,溴含量更可降至1mg/kg以下,油品质量得到改善。

  线路板中通常含有 5~15的溴,比海水、卤水中的溴含量高几百倍。溴是宝贵的资源,若能选择合适的回收途径实现溴的循环利用,不仅能减少溴资源消耗,还可降低热解的经济成本。国外学者提出了所示的溴回收工艺,采用这些技术,欧洲每年有望从电子废弃物塑料中回收11kt的溴。

  1.3影响因素热解是一个受传热、传质与化学反应共同影响的过程。温度、加热速率、颗粒大小、热解气氛、催化剂等因素都会影响产物的产量和分布。

  (1)温度热解温度是影响热解产物产量和分布的最主要因素。热解是个吸热过程,提高温度能加速热解反应。Chien等在固定床上考察了温度对废线路板树脂热解产物的影响,研究表明提高热解温度能使气相和液相产物产量增加,固体产物减少。然而到达一定温度后,温度继续升高会使液相产物发生二次分解,出现气体产量增加、液相产量减少的趋势。因此针对目标产物选择合适的热解温度相当重要。

  (2)加热速率加热速率提高,热解的特征温度(起始温度、反应终温等)都相应提高,主反应区间增加。达到相同温度,低加热速率下的试样反应时间延长,反应物转化率增高,反应进行更加完全。

  考察了快、慢两种加热方式对废线路板的热解焦油产率的影响,发现在550℃热解终温以下,慢加热比快加热方式焦油产率高。但随着温度的升高,由于快加热能使物料分子在极短时间内获得大量热能而加快其分解,焦油产率会有稍许增多。

  (3)颗粒大小颗粒大小不仅意味着线路板预处理时的粉碎程度的不同,而且还影响热解过程中颗粒的传热传质及产物的逸出速度,从而引起产物分布不同。孙路石等比较了大颗粒(15mm×15mm)、小颗粒(8mm×8mm)、粉末(0.2mm)在相同热解终温(600℃)下的产物分布。结果表明,粉末状颗粒径向温度均匀,热解进行较彻底,挥发组分几乎全部析出,因而气体产率较高。随着颗粒尺寸增大,热解易产生较长分子链化合物,大颗粒热解获得较高的产油量。所以对于以液体油为目标产物的热解,适当增大颗粒尺寸有利于液体油的生成。但颗粒增大会导致温度分布不均易结焦,因此应将颗粒尺寸控制在合适的范围内。

  (4)其他氧气的存在对热分解反应程度影响不大,但Chen等发现氧气的存在影响热解反应的活化能。催化剂既可以降低热解活化能,又可提高目的产物的产量和质量。美国一家工厂采用催化热解方法处理印刷线路板、机箱外壳、电线等电子废弃物,不仅缩短了反应时间,热解温度比传统热解温度低得多,副反应减少,对副产品玻璃纤维的损伤也小。真空热解不仅大幅降低反应温度,减少二口恶英类物质的形成,而且缩短产物在高温热解区停留时间,减少二次反应,有利于提高液体产品产率。此外体系密闭并存在一定负压,可防止体系中的有毒物质扩散。真空热解的引入为电子废弃物热解处理引起的二次污染提供了有效解决的方法和思路。


关键词:废弃印刷线路板 
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