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废印刷电路板机械回收及湿法冶金技术研究现状

文档作者：李桂春，苑仁财文档来源：黑龙江科技学院资源与环境工程学院		点击数：	更新时间： 2024年06月06日
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第30卷第4期(总第120期)
2011年12月
湿法冶金
Hydrometallurgy of China
V01．30 No．4(Sum．120)
Dec．2011
废印刷电路板机械回收及湿法冶金技术研究现状
李桂春，苑仁财
(黑龙江科技学院资源与环境工程学院，黑龙江哈尔滨150027)
摘要：废印刷电路板的回收利用一直是电子废弃物资源化研究中的难点问题之一。介绍了废印刷电路板机械
回收和湿法冶金技术，并分析了其中存在的问题以及今后的发展方向。
关键词：废电路板；机械回收；湿法冶金
中图分类号：X76 文献标志码：A 文章编号：1009—2617(2011)04—0272—04
随着电子信息技术的高速发展，电子电器产
品更新周期越来越短，由此产生大量电子废弃物。
印刷电路板作为电子电器产品的重要组成部分，
其组分复杂，硬度高，韧性强，含有多种有价金属
及多种有害物质，其资源化一直是电子废弃物资
源化处置领域的难题[1{]。目前，电路板资源化最
常用的方法主要有机械物理回收法，湿法冶金、火
法冶金或几种技术相结合的方法。本文综述了前
2种技术的应用与研究现状。
1 废弃电路板机械物理回收技术
机械物理回收工艺包括废电路板的拆解、破
碎、分选等。该法的应用可以追溯到20世纪70
年代末，当时美国国家矿产局(USBM)试图采用
物理方法处理军用电子废弃物，采用的主要是锤
磨、磁选、气流分选、电分选和涡流分选等冶金和
矿物加工技术r3。。随后，各国科技工作者展开了
广泛研究。
1．1 拆解技术
对废弃印刷电路板进行拆解不仅可以使其中
完好的元件重新得到利用，而且一些有毒有害物
质和贵重金属得到富集，降低后续处理难度[4]。
国外在20世纪90年代初期就实现了印刷电
路板的自动化拆解。日本NEC公司[5]开发的自
动化拆卸装置，利用红外加热和两级去除(水平和
垂直方向的冲击力作用)实现穿孔和表面元件脱
落，然后再结合加热、冲击和表面剥蚀技术实现焊
料解焊；德国FAPS公司[6]是先将电路板置于加
热的液体中解焊，再用特殊的机械装置根据构件
形状分检出可用构件；澳大利亚R．Knoth，等[7]
则采用半自动拆卸技术，运用柔性拆卸单元和拆
卸组对印刷电路板进行拆卸。
在国内，易荣华等[83提出纯物理拆卸方式，并
设计出螺旋拆卸装置；刘志峰等[93采用液体加热
拆卸技术，用油作为介质对焊锡加热，通过超声波
振动去除焊锡，从而使电路板元器件脱落；高瑞
等[1们采用红外加热箱加热电路板，然后振动使其
上的电子元器件振落。
1．2 粉碎技术
粉碎是机械物理回收技术中的重要步骤，其
目的是使电路板中的金属和非金属充分解离，为
后续的分选作业创造条件。印刷电路板主要是由
玻璃纤维强化树脂板和附着其上的铜箔等金属组
成，具有硬度高、韧性强的特点，一般的矿用破碎
机械和常规破碎方法很难使其粉碎。目前，国内
外对电路板粉碎的研究主要集中在粉碎机械研
发、湿法粉碎工艺和低温粉碎技术等方面。
研究表明，具有剪切和冲击作用的破碎机对
电路板的破碎效果较好[11。。瑞典的Scandinavian
回收公司L12]开发了一种旋转式破碎机，工作时靠
安装在中间转筒周围自由旋转的压碎环与其内壁
之间的剪切作用使物料粉碎。该种破碎机可以减
收稿日期：2010—12—20
基金项目：哈尔滨市科技局科技创新人才研究专项基金(RC2010XK015005)资助项目。
作者简介：李桂春(1962一)，男，汉族，辽宁北票人，教授，博士，主要研究方向为煤炭加工和金属分选。
万方数据
第30卷第4期李桂春，等：废印刷电路板机械同收及湿法冶金技术研究现状·273·
少印刷电路板解离后产生的金属缠绕现象。日本
NEC公司[53使用剪切式破碎机和具有剪切、冲击
作用的磨碎机对电路板进行2级破碎，其粉碎粒
度可达0．1～0．3 mm。ZKB剪切式破碎机的2
个辊子相向运动，通过调整辊间距改变啮合距离，
电路板竖直靠自重进入破碎腔，在两辊间纯剪切
力作用下实现破碎【1引。该种破碎机可实现废弃
电路板的粗碎，粗碎规则为20 mm×20 mm的方
块。赵跃民等E143研究了废弃电路板的选择性破
碎，提出用剪切破碎机和锤式破碎机实现电路板
的粗碎和选择性破碎，使一74肛m物料仅占
7．88％，而72．77％的金属主要分布在0．5～2．0
mm粒级内。
为了有效破碎废弃电路板，解决冲击破碎过
程中刺激性气味和粉尘的二次污染，贺靖峰等【15]
研究了以水为介质的湿法冲击式破碎。试验采用
锤式破碎机，电路板由入料口进入破碎腔，锤头高
速运动冲击物料，电路板在锤头的冲击、与腔壁的
碰撞以及物料自身碰撞过程中被粉碎，水流通过
进水口进入破碎腔，破碎后的产物以矿浆形式从
筛板流出。该种破碎方法得到的破碎产物粒度
96．79％分布在2 mm以下。
常温下粉碎电路板由于设备长时间高速运转
容易产生大量的热，造成电路板热解并产生有害
气体，而且由于电路板的特性，粉碎效率低，设备
能耗大。低温粉碎技术可以避免和有效解决以上
问题，该技术在20世纪90年代中期开始应用于
废弃电路板的粉碎。德国Daimler-Benz Ulm研
究中心[163将粗碎成20 lnm×20 mm大小的碎块
磁选后用液氮冷冻，然后送入锤磨机细碎，取得了
良好的粉碎解离效果；美国Air Product公司开
发的低温粉碎系统可以将物料粉碎至75 ttm，实
现金属与非金属的充分解离；邹亮等[17]采用自行
设计的试验室低温粉碎系统对电路板进行低温粉
碎试验，结果表明，在预冷温度一120℃下冷冻5
min，线路板表现出很好的脆性，可以获得较多的
细粒级产品和较高的解离度；周翠红等【18]对废旧
电路板进行低温改性试验研究，结果表明，低温粗
碎可以在一定程度上提高生产效力，减少单位功
耗，一30～一40℃条件下的平均功耗较低，一30
℃左右平均功耗下降的最快。
1．3 分选技术
目前，应用于废旧电路板的分选技术大多来
自于矿物加工领域，主要根据破碎后电路板金属
与非金属的密度、电磁性能、表面性质的差异进行
分选，包括重选、磁电选、浮选。重选是根据物料
密度和粒度差异进行分离，目前应用较多的有重
介质分选、风力分选、脉动气流分选、摇床分选等。
磁电选是根据物料在磁场和高压电场中的磁性或
电性差异进行分离，包括涡电流分选、高压静电分
选等。浮选是根据物料表面对水和空气的亲疏程
度而进行的分选分离。每种分选方法都有各自的
适用范围，由于电路板粉末的复杂特性，实际生产
中往往是几种方法联合使用。
瑞典Scandinavian回收公司采用风力分选技
术使破碎后的金属粉末和非金属粉末相分离；德
国Daimler Benz Ulm研究中心使用静电分选方
法分离金属粉末和非金属粉末；13本的NEC公
司采用旋风分离技术分离金属和非金属粉末[1引。
马国军等【20]研究了采用磁选和重选回收废
旧电路板中的金属，对破碎后的混合试样分别采
用条形磁铁进行干法和磁选管湿法磁选，干法磁
选后的非磁性物质采用重液分选工艺分离金属与
非金属。结果表明，采用磁选和重选联合工艺可
以有效回收废弃电路板中的金属，其中Fe、Cu、
Pb、Zn、Ni和Sn的回收率分别达到100％、80％、
65％、75％、88％和56％。宋树磊等[2¨采用试验
室气流分选系统和颗粒高速动态分析系统研究主
动脉动气流分选机制及金属回收，结果表明，在主
动脉动气流中，低密度颗粒可以获得比高密度颗
粒更显著的加速度效应，从而实现按密度分选。
温雪峰等L22j研究了用静电分选方法从废弃电路
板中回收金属，通过调节滚筒静电分选参数，得到
0．5"--2 mm粒级的金属富集体，Cu和Al的回收
率分别达到95％和90％。周翠红等心31针对废旧
电路板进行空气摇床分选试验，试验分为分粒级
人选和混合入选，结果表明，0．5～1．2 mm粒级
的物料分选效果较好，金属的质量分数为
84．87％，回收率为94．64％。
段广洪等L2钉从1998年开始研究电子废弃物
的资源化，目前建立了初步的试验室系统，提出了
破碎、磁选、电选、高效离心分选联合流程，金属回
收率达到90％以上。北京航空航天大学[1 9]针对
废弃电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进行了系统研究与开发，
万方数据
·274· 湿法冶金2011年12月
提出了手工+机械拆卸、两次机械粉碎、物理分选
(重选、涡流电选、磁选、静电选和气流分离等)，实
现了对废旧电路板的有效回收处理，并设计出单
线年处理PCB 3 000 t的生产线。
2 废弃电路板湿法冶金技术
湿法冶金技术回收废弃电路板中的有价金属
主要是利用电路板中的有价金属能在硝酸、王水
等强氧化性介质中溶解而进入液相的特性，使绝
大部分贵金属和其他金属进入液相而与其他物相
分离，然后从液相中回收各种金属。采用湿法冶
金技术回收废旧电路板中的金属时，需要经过拆
解、挑选(大块可见金属，不含贵金属的部件)、粉
碎(通常对粉碎后的粉末进行金属和非金属分离)
等工艺，然后化学浸出其中的贵金属或其他有价
金属。因此，湿法冶金技术可以作为机械物理法
处理废弃电路板的后续工艺。
英国Johnson Matthey电子有限公司于20
世纪70年代末开始研究用湿法冶金技术从电子
废弃物中提取贵金属，并提出了一种初步回收工
艺Ez5]。巴西圣保罗大学的Soares Tenorio等[26]
在前人研究基础上改进推出了一种浸出工艺。该
工艺在浸出前采用物理方法分选出影响贵金属浸
出的其他金属，使后续浸出工艺简化，浸出效率提
高。在(NH。)。SO。和NH；Cl一氨溶液中，利用
Cu(11)作氧化剂浸出PCB上的金属铜，Cu(II)
将金属铜还原成Cu(I)形成Cu(NH。)2+，再通
过萃取分离出Zn、Pb、Mn等杂质，然后电解得到
高纯铜[ZT-Z8]。
我国开始相关研究起步较晚，但发展较快。李
晶莹等[29]研究了石硫合剂法浸出废弃线路板中的
金。在固液质量体积比1：3、亚硫酸钠浓度0．1
mol／L、硫酸铜浓度0．03 mol／L、氨水浓度0．5
mol／L、反应时间2．5 h、反应温度40℃、pH=10
条件下，金浸出率达85％以上。王哲等[30]采用甲
基异丁基甲酮(MIBK)提取废旧线路板中的金，通
过Plackett-Burman试验设计筛选出相比、萃取时
间和萃取温度为主要影响因素，并经响应曲面法分
析优化了这3个参数：在相比、萃取时间和萃取温
度分别为0．58。1、9 min和20℃条件下，金萃取
率为98．36％。李玉文等[31]研究了硫脲对电脑主
板中金的浸出过程，得出在硫酸质量分数15％、
Fe3+质量浓度4．5 g／L条件下浸出60 min，金浸出
率最大，可达91．14％。徐渠等‘32]采用碘化法浸出
废弃电路板中的金，常温下，当碘的质量分数为
1．1％、碘与碘离子的物质的量比为1：10、双氧水
体积分数为1．5％、浸出时间为4 h、固液质量体积
比为1；10、pH为中性条件下，金最大浸出率达
97．5％。
3 结语
机械物理法综合回收废旧印刷线路板受到越
来越多的学者和企业关注，已开发出高效拆解、粉
碎、分选设备以及优化回收生产线。但机械物理
法得到的产品并不是最终产品，需要进一步分离、
提纯、精炼。湿法冶金技术可以作为机械物理处
置的后续作业，但湿法冶金技术存在化学药剂消
耗量大、浸出液及其残渣具有腐蚀性和毒性、难于
回收所有金属、不能回收非金属等问题。从目前
的研究水平和深度来看，采用”机械物理分离+湿
法冶金回收”工艺处理废弃电路板具有可以在短
期内实现工业化生产的优势，但其整体工艺流程
的优化和生产过程中的环境污染防治仍是今后研
究的重点。
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LI Gui-chun．YUAN Ren-cai
(College of Resource&amp;amp;Environment Engineering。Heilongjiang Institute of Science&amp;amp;Technology，
Harbin 150027．C^ina)
Abstract：The recycling of waste printed circuit boards has been a difficult problem in electronic waste
recycle．This paper focuses on mechanical and hydrometallurgy technologies about waste printed
circuit boards，reviews the research status，and gives a brief analysis on some problems and the future
of these technologies．
Key words：printed circuit board；mechanical and physical recovery；hydrometallurgy

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