＊马堂文

（江苏龙环环境科技有限公司 江苏 213000）

前言

20世纪是电子信息产业得到飞速发展的时期。电子信息产品在生产、使用和报废环节产生的废弃物数量极大，已经成为21世纪增长最快的固体废弃物之一。电子废弃物的关键属性可以归纳为两个方面：一是资源性，电子产品生产过程中需要使用包括贵金属、有色金属、高分子材料等在内的多种材料，据统计，一台电脑生产过程所使用的材料达到1000种以上。电子废弃物中金属材料的价值与报废前基本不变。二是污染性，电子废弃物中所使用的许多材料对环境、生态和人类的健康有害，尤其处置不当所造成的污染问题已经引起了全世界的高度重视，电子废弃物的资源化利用和无害化处置之间的矛盾愈发突出。随着技术的提升，发展观念的改变，废物资源化循环利用有效减少环境治理压力，具有较好的环境经济效益，是现今发展的必然趋势。我国电路板产生量大，达到全球产量的30%[1]，废电路板作为电子废物的一种，具有较高利用价值，受到多数资源再生企业的青睐，采用组合回收技术回收重金属[2]或是非金属材料。

1.废电路板的来源

电路板是电子元器件和电气连接的载体，广泛应用于电器电子设备，如家电、医疗设备、可研电器等。随着科技的飞速发展，电子产品更新迭代快，电子废物的产生量逐年增加，衍生的电子废物拆解分拣行业也层出不穷。电器电子设备拆解后的产物除外壳、各类金属配件外，废电路板则是重要拆解产物之一。

2.废电路板的危害

电路板主要是用基板（覆铜板）经过钻孔（便于插电子元件）、电镀、丝印、显影、表面处理（如电镀、化学镀、沉积）等多道工序制作而成的。覆铜板是将多种树脂、溶剂涂覆到玻纤布上，再贴合铜箔或铜板后压制而成的。覆铜板一般不会含有除铜以外的其他重金属，产生状态一般是块状，在环境中不易扩散，对环境危害较小。通过电路板的制作过程不难看出，其沾染多种化学原料及镀有多种重金属。废弃后若进入环境，电路板上的化学原料及重金属具有一定毒性，尤其是重金属，在环境中易富集，具有毒性，对环境和人体造成严重危害。因此，废电路板按照危险废物进行管理。

3.废电路板的资源化利用方式及其污染防治

废电路板的元器件、金属件等拆卸预处理后可利用物料主要有重金属和树脂粉，因此废电路板的资源化利用主要是将其分离后，分别进行再利用。但重金属提取及树脂粉的资源化均需对废电路板进行预处理，即破碎、筛分，进而将重金属及树脂粉分离，拆解流程具体见图1。以下详细介绍废电路板的预处理、重金属的提取及树脂粉的资源化利用方式。

图1 废电路板拆解流程示意图

(1)预处理

将废电路板进行初步粉碎，通过粉碎实现废电路板中金属材料与非金属材料的解离，利用两种材料密度的不同进行重力分选或风力分选，密度小的非金属料首先被分离出来。初筛后，金属料中仍混有大量非金属料，为得到纯度相对高的金属料，还需进行超细粉碎、再筛分。两道粉碎、筛分后，不仅得到纯度较高的金属料，也便于金属料的提纯及树脂粉的资源化利用。

废电路板中非金属料（即有机树脂）占比大，且比重相对较小，粉碎、筛分过程中有大量粉尘产生，且是含重金属粉尘，一般选用除尘效率较高的袋式除尘器和覆膜滤筒除尘器。为了降低除尘压力，可采用旋风除尘器（或滤筒除尘器）+袋式除尘器（或覆膜滤筒除尘器）组合工艺[3]。

(2)提取重金属

废电路板的重金属提取可分为干法、干法与湿法[4-5]结合。干法又分为分选法或火法，分选是指破碎后通过重力、静电作用进行分离，提取重金属；火法是指高温焚烧，重金属进入焚烧残渣。湿法是用化学溶液与板材接触，通过化学反应使重金属溶于溶液中。

①重力分选提取重金属工艺介绍及污染防治

重力筛分法分离重金属类型比较有限，目前市场上主要用来分离覆铜板和提取重金属后的基板。将板材破碎后，先进行风力分选，初步分选出含铜料。含少量铜的树脂粉再进一步破碎，用在水介质中进行重力分选，进一步提铜，减少树脂粉中的金属含量。破碎产生的粉尘可采用袋式除尘器收集处理。水重力分选的水可以循环使用。分选产生的污泥可以与树脂粉一同利用。

②静电分离重金属工艺介绍及污染防治

静电分选是利用静电分离器，将导电物质与非导电物质分离，因此仅能对金属及树脂粉进行粗略分离。分离的金属还需进一步采用火法或湿法提取。

静电分选过程是在密闭空间中进行，基本无废气无废水产生，但在进料出料过程，会有粉尘，配套除尘器收集处理。但静电分离不够彻底，且能耗较高。

③火法提取重金属工艺介绍及污染防治

已经过预处理的废电路板在经过初步破碎后，先进行重力筛分，筛分出密度不同的两种料，密度小的物料以树脂为主，密度大的物料含有大部分金属（俗称金属富集体）。将金属富集体送入焚烧炉中焚烧处理。由于电路板中重金属种类不同，有铅、铜、锡等，各类金属的熔点不同，焚烧炉设置至少两个燃烧室，第一个燃烧室回收熔点较高的金属（如铜），熔点低金属（如铅、锡）会随烟气进入二燃室，通过控制两个燃烧室的温度，分离金属残渣。第一个燃烧室得到的铜富集体中会有少量铅、锡、金、银等。为了得到较高纯度的金属，采用高温热解，分离金属共熔体和非金属炉渣，精炼进一步提纯金属，精炼炉渣可作为建材销售。

火法提取工艺主要污染为废气，破碎、筛分过程产生粉尘，可采用袋式除尘器收集处理。由于电路板基板（即覆铜板）制作过程中会添加阻燃剂，传统制作工艺用的阻燃剂一般为卤系阻燃剂，因此焚烧的烟气中不仅携带重金属、挥发性有机物，还会有二噁英、酸性气体产生，焚烧废气收集后先进行除尘，以去除烟尘及重金属，再进入焚烧炉的二燃室，确保停留时间大于2s，去除挥发性有机物，以减少二噁英的产生，再进行急冷处理后再次除尘。

④湿法提取重金属工艺介绍及污染防治

湿法主要采用电解的方法[6]，将含重金属的电路板作为阳极，硫酸、硫酸铜做电解液，比铜显负电性的元素，包括：锡、铅、镍等。当阳极溶化时，该类杂质电化溶解并以二价离子形式进入溶液，其中铅、锡生成难溶盐或氧化物转入阳极泥中，其余的则在电解液中积累。与铜相比，显正电性的元素，如：金、银等不被溶解而进入阳极泥[7]。

电解液饱和后可进行结晶，结晶母液进行电积脱铜，二次结晶浓缩后可得到少量硫酸镍。阳极泥可进行培烧后，进一步湿法提取。首先进行硫酸酸溶，溶解铜、镍，在用硫酸、硝酸、氯酸盐等混合溶液溶解银，采用沉淀法，沉淀得到氯化银。氯化银渣用亚硫酸钠浸出，含银溶液用锌粉还原得到海绵银，经熔铸、电解得到精银产品。亚硫酸钠可循环使用。提银后的废渣中主要含有玻璃纤维，是制作地砖的良好材料，可外销用作生产地砖的原料。

含金溶液加入硫化钠，得到硫化金沉淀[8]。沉淀物经清水洗涤后用盐酸浸出，加入双氧水至金属硫化物完全溶解，过滤掉单质硫，再用草酸还原金得到金粉，提金后的废液排入污水处理系统。金粉熔铸得到金锭。

湿法提取工艺主要污染为废酸、废水，废气主要为酸雾，如硫酸雾、盐酸雾。废酸委托具有危险废物经营许可证的单位处置；废水中含有重金属，需分类收集后，重金属符合车间处理设施标准后方可排入污水管网，重金属主要采用化学沉淀+膜法去除；酸雾收集后采用碱液吸收。

另外，也有利用磁选法，利用不同金属的磁性差异[9]，通过控制磁场强度，分步回收重金属。但是，工业化运行效果并不理想，实际生产中较少使用。

(3)树脂粉的资源化利用及污染防治

①作为建筑材料

提取重金属后的树脂粉主要用于冷法制砖，即主要原料为石粉或石子、黄沙、水泥，掺入少量树脂粉（一般不超过30%），加一定量水混匀，直接冷压成型、养护，得到标准规格的砖。但由于是固体废物作为替代原料再利用，在环境影响评价中要求符合国家产品标准，产品出售前进行危险特性鉴定，在不具有危险特性的基础上，用于不能与人体直接接触场所，且不能用于密闭场所，目前主要用于制作路面砖、路牙石等。

制砖过程主要污染物是粉尘，由于粉体料较多，装卸过程均有粉尘产生。比较实用且经济的措施是喷雾降尘。因此有些企业通过对物料加湿，车间加湿的方法减少扬尘产生。

②用于生产再生木塑产品

原料主要为提取重金属后的树脂粉或是板材（板材需要先粉碎），再辅以其他废塑料粉、木粉等，再添加增塑剂、交联剂、偶联剂等助剂，以增加物料的交联性，通过熔融、挤出造粒、破碎、挤出成型、裁切、压花等多道工序制作成板材（称为脂塑复合材料），再用制成的板材组装加工制作景观制品[10]。此种板材具有耐磨、强度高、韧性强、抗腐蚀等特点，因此使用寿命较长。

物料粉碎、粉体投料、抛光过程有粉尘产生，需收集除尘。由于制作过程中采用高温加热使树脂熔融，树脂熔融状态下为使材料挤出时无气泡，熔融工段还需排气，此时会挥发性有机物排出，主要来自于熔融的树脂粉、交联剂、偶联剂[11]等物料中含有的挥发性有机物在高温条件下挥发。其他辅助工段，如压花过程由于升温，会有少量挥发性有机物产生。由于树脂及物料中溶剂的沸点较高，废气中挥发性有机物浓度较低，主要采用吸附法处理，挥发性有机物可行的治理方法主要有吸附、吸附浓缩+热力燃烧/催化燃烧，吸附法的吸附介质主要是活性炭，吸附浓缩主要采用沸石转轮。从经济性考虑，采用活性炭或活性炭及活性炭再生方法的占市场主流。

③制作其他类型复合材料[12]

作为填料制备多种复合材料。如用树脂粉、添加玻璃纤维，采用混匀、熔融、挤出的工序制备聚丙烯复合材料。根据郑炯莉[13]等人对此类复合材料的研究检测，添加废电路板中回收的树脂粉的复合材料较普通聚丙烯塑料，各项力学性能，如拉伸强度、弯曲强度、溶体流动速率增幅等指标均有不同程度的提升，但是韧性指数下降。使用树脂粉、RPU（是一种刚性的双固化聚氨酯-脲材料）、水泥、发泡剂，按照一定配比，制作保温板[14]，性能可满足使用要求。

4.结语

废电路板中回收的金属及树脂材料虽然能较好的利用，但普遍使用的回收技术仍不能得到较高纯度的物料，且金属的回收工艺复杂，原料消耗大，甚至回收的金属价值不抵消耗。利用过程中，回收的物料仅能作为辅助原料，且通过添加大量的常规原料，将其中残余的有毒有害成分稀释，以达到消除危险特性的目的。因此，有待开发高效低耗的废电路板金属回收工艺，并能提升物料分离效率。

废电路板资源化利用技术，不仅延续了原料的生命周期，也减少了资源的浪费，具有良好的环境经济效益，一定程度上减少了废物的处置压力，但在资源化利用过程中不可避免产生环境污染。需综合考虑工艺技术特点、污染物类型，选择最优的污染治理技术，实现经济、环境效益最优。