废弃线路板整体回收处理及再利用的探索与思考
废弃印刷线路板作为电子垃圾的重要组件，一方面既含有铅、镉、聚氯乙烯塑料、溴化阻燃剂等多种重金属和有害物质，存在潜在的环境污染；另一方面又含有铜、金、银等多种普通金属和稀贵金属，具有较高的回收利用价值。选择合适的回收及循环再利用工艺，既可以节省有限资源，又可避免处置产生的环境问题。
随着我国可持续发展战略的实施，对环境保护提出了更高的要求，电子垃圾的回收与利用成为多数国家面临的棘手问题。目前我国已成为家用电器的生产和消费大国，仅以年报废更新2%计算，每年淘汰的4大类家用电器就达2000万台，加上在全社会普及使用的更新周期只有2-4年的电脑、手机等高科技电子产品，以及不断涌现的质优价廉的新型家电产品，使得我国家用电器的实际年报废更新已高达2500万台以上。印刷电路板（PCB）作为废弃家电中的关键部件，其回收和资源化问题已成为急需解决的热点问题。另外，截至目前，我国内地有印刷线路板生产企业1000家左右，2006年中国PCB产量为12 964万m2，年产值128亿美元，已经成为PCB第一大生产国，生产过程中的大量边角料、废板的回收也面临重大难题。
废弃印刷线路板是玻璃纤维强化树脂和多种金属的混合物，属典型的电子废弃物，与日俱增的废弃线路板加上生产线路板产生的大量边角废料，如果不妥善处理和处置，不但会造成有用资源的大量流失，而且会对环境产生严重的危害。传统堆放或填埋的方法，不仅占用大量空间，而且所含的重金属如汞、铬、镉等及高分子有机物在自然条件下很难降解，有害成分会通过水、大气、土壤进入环境，会给人类健康和生态环境造成潜在的、长期的和不可恢复的危害，其中所含的铅是城市废物中铅的第二大来源。
“废弃线路板”并不是“废物”，而是有待开发的“第二资源”，具有很高的回收利用价值。线路板中的金属品位相当于普通矿物中金属品位的几十倍至上百倍，金属的含量高达40%，最多的是铜，此外还有金、铝、镍、铅、硅金属等，其中不乏稀有金属；而自然界中的富矿金属含量超不过3%～5%。有统计数据表明，1t废线路板可提炼出300g左右的金。印刷线路板上的焊锡以及塑料等物质，也是可以被回收利用的重要资源。“印刷线路板回收利用与无害化处理技术”已被列入国家发改委组织实施的资源综合利用国家重大产业技术开发专项，吸引了众多研究者和企业的参与，取得了一定的成果，但主要是回收线路板中的铜以及其他稀贵金属，对于占PCB主要体积的基板却很少考虑。PCB基板材料主要含环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯或以上3种的混合树脂，其中纸、玻璃纤维及芳纶纤维作为增强材料，环氧树脂、不饱和聚酯等作为绝缘胶粘材料，其废弃量及对环境的污染不可忽视。
一、国内外发展现状及趋势
1.贵金属的提取
目前，对废弃电路板的处理主要集中在对废弃电子产品中贵金属的提取上，其回收贵金属的方法主要有化学处理方法、物理处理方法和生物技术方法。
化学处理方法又可分火法冶金、湿法冶金等工艺技术，火法冶金提取贵金属具有简单、方便和回收率高等特点，但是由于存在有机物在焚烧过程中产生有害气体造成二次污染、其它金属回收率低、处理设备昂贵等缺点，目前该方法已经逐渐淘汰；湿法治金技术是目前应用较广泛的、从废弃电子产品中提取贵金属的技术，湿法治金技术的基本原理主要是利用贵金属能溶解在硝酸和王水等的特点，将其从废弃电子产品中脱除并从液相中予以回收。与火法相比，湿法治金技术排放的废气相对较少、提取贵金属后的残留物也易于处理，但产生的废液还是较多，目前该技术仍在不断发展。
物理处理方法主要包括有机械破碎、空气分选和磁性吸附等多种技术。目前，物理处理方法主要用于贱金属如铝、铜的回收，如美国利用强力旋流分选机从个人电脑的PCB中回收铝，通过控制进料速度，所得铝精矿的纯度为85%，回收率在90%以上；瑞典利用电动滚筒静电分选机回收铜，通过设计和操作参数优化，所得铜精矿的品位为93%～99%，回收率高达95%～99%。目前国内采用物理处理方法主要是来分离废弃电子产品中的金属和非金属。
利用细菌浸取金等贵金属，是20世纪80年代开始研究的一种提取低含量物料中贵金属的新技术。生物技术提取金等贵金属具有工艺简单、费用低、操作方便的优点，但是浸取时间长，浸取率较低，因此，目前尚未真正投入使用。
可以看出，化学处理方法包括火法冶金、湿法冶金等工艺技术，一直是广泛应用于提取废弃电子产品中金、银等贵金属的成熟方法，但这些技术在处理废弃电子产品时不可避免地会对环境造成严重的二次污染；物理处理方法到目前为止还仅仅是是作为辅助手段和化学处理方法一起使用；生物技术方法目前仍处于研究中，其实际应用尚未见诸报道。
2.线路板基板的再利用
目前，我国对热固性复合材料废弃物的处理主要采取填埋和焚烧。原则上，填埋处理选择在山沟或荒地，也有些单位采取就近掩埋，这种方法会造成土壤的破坏和大量土地的浪费。焚烧处理一般采用直接燃烧，这种方法比较简单，不会造成土地浪费，但由于燃烧中产生大量毒气，会造成环境污染。但是，有关我国处理热固性复合材料废弃物的其它方法尚未见文献报道。
在工业发达国家，特别是在欧洲，热固性复合材料回收利用技术日益受人关注。各有关大公司共同投资、联合建厂，并且有政府资助。回收加工厂多以粉碎和热解法技术为主，已具备一定的规模，技术日趋成熟，其主要研究方向大致分为2个方面，一是研究非再生热固性复合材料废弃物的处理新技术，二是开发可再生、可降解的新材料。回收方法有以下3种主要方法，即能量回收（焚烧法）、化学回收（热解法）、粒子回收（粉碎法）。无论从技术可行性还是实用性来讲，粉碎回收法是最为可取的，可回收的热固性复合材料废弃物品种较多，对用一般方法难以回收的热固性复合材料废弃物（如PCB废弃物）也能较好的回收，且不会对环境造成污染，是解决热固性复合材料废弃物污染的一个重要发展方向。
废弃线路板基板的主要组成是纤维强化热固性树脂，由于热固性塑料本身的特点，除了焚烧回收热值外，还可以作为粉末用于涂料、铺路材料等重新利用；虽然这些再生品质量低下、档次不高，而且在经济投资和资源利用方面也是不合理的，但是，近几年的研究结果表明，热固性塑料可以重新制成复合材料，可以根据废弃线路板基板原材料的不同，进行分开粉碎处理，选择新的树脂基体，最终生产出多种复合材料，即废弃物复合材料。
废弃物复合材料是各种废弃物经过再生和复合后形成的一种新资源，根据复合材料的不同性能，可以制成多种产品应用在广泛的领域里，作为代木、代钢、代塑、代瓷制品，所以具有明显的社会效益。它们的成本要比通过采、选、冶得到的一次资源成本低得多，而且解决了固体废弃物带来的环境污染问题，又节约了一次资源，降低了制造成本，具有明显的环境、社会、经济3大效益，是一种具备环境协调性的材料。
固体废弃物减量化、无害化和资源化是我国的国策，如何有效地进行废弃印刷线路板等电子废弃物的资源化回收处理，已经成为当前关系到我国经济、社会和环境可持续发展及我国再生资源回收利用面临的一个新课题。
二、北航材料循环利用工程实验室的研究进展
北京航空航天大学材料循环利用工程实验室针对废弃线路板工程化回收处理及再利用过程中所涉及的处理工艺、生产线设计、关键设备设计与制造、再生料的二次利用等内容进行了系列研究与工程化开发，为建设专业的废弃线路板回收处理厂提供良好的科学基础和技术保障。
1.综合处理线初步设计
废弃线路板及电子元器件粉碎分离处理线主要包括3个环节：（1）手工拆解和机械无损拆解结合，实现对元器件的回收；（2）通过机械一次粉碎和二次粉碎实现线路板基板与铜膜的有效分离，通过气流粉碎实现贵金属富集体的进一步粉碎和分离；（3）通过重力分选、涡流分选、磁选分离、静电分离和气流分离等技术实现所有粉料的有效筛选和分离，实现对印刷电路板的有效回收处理，单线年处理PCB量约3000t。
2.废弃线路板无损拆解设备的研制与开发
如何通过物理的方式使电子元器件与印刷线路板(PCB)基板快速、无损分离是实现废弃线路板整体资源化回收的基础，从而最终实现废弃线路板中电子元器件、各类贵重金属和非金属材料的分类综合利用。实验室与北京中航思瑞科技有限公司密切合作，所研制开发的印刷线路板无损拆解回收处理设备，考虑了待拆解电子产品形状、部件的复杂性，尤其是对于部分有毒物质的分离处理，并保证可再利用回收物的完整性，可实现环保条件下的有效拆解、回收。该设备实现了对材料的初步分选和再利用，流水线生成品包括电子元器件（通过检测后合格者可直接回收再利用）、锡铅等焊料、PCB基板覆铜板（为下步破碎分离提纯和非金属材料的再利用做好准备）。目前已完成原理样机的测试验证工作，取得了预期效果。
3.废弃物复合材料的开发
破碎分离后的PCB基板在提取以铜为主的金属材料后，产生大约70%质量的非金属粉体，如何高效地再利用废弃复合材料，成为实现废弃线路板98%以上再利用的关键。实验室根据PCB粉末具备的短切、多组分混杂的特点，通过以粉碎后的PCB基板粉体作为增强体，选择与基板粉体相容性较好的树脂作为基体，开展了废弃物复合材料的研究与开发工作。所制备的不饱和聚脂基废弃物复合材料实现了废弃物添加量达到75%，其弯曲强度可达150Mpa以上，冲击强度可达18kJ/m2，远远优于市场上销售的抗弯强度为12MPa木塑建筑板；同时，其4000元/t的造价也远远低于7000元/t木塑建筑板。为深入研究废弃物复合材料界面改性条件、结构形态和性能及其在高附加值制品中的应用奠定了良好的基础。
三、展望
未来研发的重点包括电子元器件快速分类与检测仪器的研制与开发、报废元器件的资源化回收、废弃物复合材料的深加工等领域。线路板上的电子元器件种类繁多，形状各异，很多元器件还远未达到其使用寿命，要实现其快速的分类并对其进行有效性检测，而电子元器件快速分类与检测仪器的开发将大大提升电子废弃物的“附加值”，为二手元器件合法进入流通领域保驾护航。对于已报废的元器件、线路板基板的非金属部分，其回收问题、环保问题、经济效益问题也将引起研究者的高度重视，如何寻找到经济可行的、无污染的处理工艺，如何优化工艺技术及配方，制备出具有较高附加值的废弃物复合材料，必将成为该领域研究和投资开发的热点。
随着《中华人民共和国循环经济促进法》的颁布和即将实施，相应的废旧家电及电子产品回收处理管理方面的政策法规也将呼之欲出，废弃线路板做为危废品，其回收和处置将步入一个新的时代，废弃线路板整体回收处理产业的形成指日可待。
参考文献
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