唐曉飛遼寧廣播電視大學(xué)海城學(xué)院 （海城 114200）

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不同廢棄線路板中金屬元素含量及資源化價(jià)值分析

唐曉飛
遼寧廣播電視大學(xué)海城學(xué)院 （海城 114200）

摘 要廢棄線路板中存在著重要的金屬元素，在當(dāng)前建設(shè)節(jié)約資源型社會過程中，通過對不同廢棄線路板中金屬元素的含量分析以及回收，在定程度上可以提高資源的重復(fù)使用效率。本文主要探討的是不同廢棄線路板中金屬元素含量及資源化價(jià)值分析，在全文展開論述過程中首先分析了廢棄線路板的資源化價(jià)值，其次分析了廢棄線路板金屬元素回收處理的常用方法，最后通過實(shí)例分析的形式進(jìn)一步闡述了廢棄線路板中金屬元素的資源化價(jià)值。

關(guān)鍵詞廢棄線路板；金屬元素含量；資源化價(jià)值

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展推動了電子類產(chǎn)品的更新?lián)Q代，因此在市場上存在著大量的廢舊電子產(chǎn)品，據(jù)完全統(tǒng)計(jì)，每年出現(xiàn)的廢舊電子產(chǎn)品數(shù)量高達(dá)5000萬臺，不僅如此，這些廢棄的電子產(chǎn)品還在意20.0%的年增長率持續(xù)上升。在這些廢舊電子產(chǎn)品中存在著大量的線路板，線路板上又存在著含量不等的金屬元素，雖然每個(gè)廢棄的電子產(chǎn)品其線路板上的金屬元素含量微乎其微，但是整個(gè)市場上廢棄的電子產(chǎn)品，其線路板的金屬含量卻是異常驚人。此外，線路板上存在的金屬元素種類也較多，比如：金、銀、銅、焊料、鐵、鎳以及鈀等，其中以銅的含量最高。鑒于廢棄電子產(chǎn)品線路板上存在著重要的金屬原因，因此可通過一定的回收方法回收這些金屬元素，提高資源的有效利用，本文主要就不同廢棄線路板中金屬元素含量及資源化價(jià)值分析報(bào)道如下：

1 廢棄線路板的資源化價(jià)值分析

線路板在電子類產(chǎn)品中較為常見，這與線路板的作用存在著密切關(guān)系，同時(shí)線路板也是電子類產(chǎn)品中必不可少的一部分。大部分的電氣設(shè)備中均有存在，比如：手機(jī)、筆記本電腦、U盤、冰箱等。這些廢棄線路板數(shù)量是越來越多，有學(xué)者研究分析后證明，一般廢棄線路板中提取出來的金屬元素可占到總體的40.0%作用［1］，在金屬類型方面，除了常規(guī)的基礎(chǔ)元素之外，同時(shí)還有一部分貴重的金屬元素。也有學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)方法證明，單純筆記本電腦，選取其中1噸的廢棄線路板，最終可以提取的黃金高達(dá)80g，這種回收價(jià)值遠(yuǎn)高于單純的金礦開采，通過從廢棄的線路板中進(jìn)行金屬回收，不僅可以達(dá)到資源的合理應(yīng)用，同時(shí)還能緩解我國金屬資源不足的現(xiàn)狀，此外，在一定程度上還能發(fā)揮環(huán)境保護(hù)的作用，真正的做到節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展。

2 廢棄線路板金屬元素回收處理方法

廢棄的線路板在金屬回收方面的方法較多，常見的就是物理法、化學(xué)法以及生物法等，下面主要以廢棄線路板中金的回收處理方法為例進(jìn)行分析：

2.1 廢棄線路板預(yù)處理工作

廢棄的線路板統(tǒng)稱都在電子設(shè)備中，因此在回收利用之前，首先應(yīng)該對其進(jìn)行預(yù)處理，在處理過程中主要有拆解和破碎兩個(gè)階段。通過廢棄線路板的預(yù)處理主要是從原有電子設(shè)備中將線路板挑出來，并將非金屬與金屬部分分離開，為后期的金屬回收奠定基礎(chǔ)。在預(yù)處理階段主要包括以下兩個(gè)階段：

2.1.1 拆解

拆解是進(jìn)行廢棄線路板中金屬元素回收的基礎(chǔ)，通常需要按照一定的步驟要求，從廢棄的電子產(chǎn)品中將線路板拆下來。當(dāng)然在線路板拆除過程中主要是通過人工方式進(jìn)行拆解，但是人工拆解線路板的工作效率有限，此外還會對人體造成一定的影響，隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)，線路板中除了提取金屬元素之外，其中部分的元件仍然可以繼續(xù)使用，但是人工拆解只重視其中的金屬元素，對于可循環(huán)使用的元件卻造成了損害，根據(jù)這方面的需求，國內(nèi)外進(jìn)行了相關(guān)的研究，最終日本的NEC公司研制成功了自動拆卸裝置，這種裝置在工作過程中借助紅外線作用對線路板實(shí)施加熱，最終使其溫度達(dá)到焊接溫度，此時(shí)元件與線路板之間的焊接部位很容易分離，通過水平方向的外力以及垂直方向的外力可將能循環(huán)使用的元件分離出來，這樣可重復(fù)使用線路板中的部分元件。德國FAPS公司也研究成功了自動拆卸線路板的設(shè)備，我國也有部分人員研制成功了自動拆卸裝置，這些裝置的出現(xiàn)不僅可以提高線路板拆除的工作效率，同時(shí)還能重復(fù)使用部分元件［2］。

2.1.2 破碎

廢棄的線路板通常有較高的硬度以及較強(qiáng)的韌性，對于線路板元件的破碎可以采用剪切式破碎或者沖擊式破碎方法，在這方面德國有專家提出了液氮冷凍破碎技術(shù)，在具體的操作過程中主要包括預(yù)破碎→液氮冷凍粉碎→分類→靜電分選等四步。這種方法在低溫條件下進(jìn)行，一方面可以提高材料的脆性，另一方面則有利于環(huán)保，減少了有害氣體的產(chǎn)生。不過這種破碎方法經(jīng)濟(jì)成本投入較大。

2.2 金屬富集

在金屬富集過程中可以使用的方法較多，比如：傳統(tǒng)火法冶金、分選法、微波法、熱解法以及溶蝕法等，下面就幾種常用的金屬富集方法分析如下：

2.2.1 分選法

廢棄線路板在處理過程中需要經(jīng)過分選，然后將線路板中可用于回收的金屬元素或者是可以重復(fù)使用的線路板挑選出來，同時(shí)將其中存在有害物質(zhì)或者是對后期回收不利的物質(zhì)分揀出來［3］。當(dāng)然在分選過程中需要遵循一定的原則，比如：金屬元素以及非金屬元素在密度、導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、形狀等方面的差異進(jìn)行處理。根據(jù)分選方法的不同分為風(fēng)選、電選、磁選、重選等，不過在實(shí)際的應(yīng)用中為了保證分選效果，通常將幾種方法聯(lián)合起來使用。

2.2.2 傳統(tǒng)的火法冶金

傳統(tǒng)火法冶金是我國早期采用的金屬回收方法，這種方法在應(yīng)用過程中主要是通過高溫的作用將其中的非金屬剝離，同時(shí)將金屬元素與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成鹽，然后采用化學(xué)方法進(jìn)行分離，整個(gè)工程中，非金屬最終以垃圾的形式被取出，而金屬元素則以液體的形式出現(xiàn)，經(jīng)過進(jìn)一步的處理可進(jìn)行精煉。

2.3 金屬的浸出

金屬浸出過程中常用的方法有生物浸出法以及化學(xué)浸出法，具體的方法如下：

2.3.1 生物浸出法

生物浸出法的應(yīng)用基礎(chǔ)主要是肽、氨基酸以及核酸素等對金的溶解作用，所以可采用生物制品的水解或者微生物的發(fā)酵作用實(shí)現(xiàn)金的浸出。有學(xué)者將收集的廢舊線路板經(jīng)過粉碎后使用氧化亞鐵硫桿菌進(jìn)行浸出，結(jié)果顯示使用生物浸出有較好的應(yīng)用價(jià)值。

2.3.2 化學(xué)浸出法

化學(xué)浸出法在應(yīng)用過程中基于其操作簡單、流程簡單、成本投入小以及生產(chǎn)設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)有著重要的應(yīng)用價(jià)值，在應(yīng)用過程中主要是選擇強(qiáng)氧化劑作為浸出劑，然后使得金屬單質(zhì)溶于液體中，從而形成金屬的液體，常用的強(qiáng)氧化劑主要有王水、氰化物等。

2.4 浸出液中金的回收

回收浸出液中的金屬是整個(gè)回收過程中的最后一個(gè)步驟，但卻是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，具體的就是從金屬溶液中將金屬回收，在浸出液金屬回收過程中可以采用的方法也較多，比如：鋅置換法、電沉積法、離子交換法、溶劑萃取法、吸附法以及生物吸附法等。

3 實(shí)例分析

3.1 材料

本次研究中從我市某大型廢舊物品回收站采購了相關(guān)電子產(chǎn)品，其中涉及到筆記本電腦、硬盤主板、手機(jī)等，總共選擇了10種，此外從一些廢棄的繼電器開關(guān)、控制設(shè)備上采集了工業(yè)線路板。

本次研究中需要用到的試劑主要有37.0%的濃鹽酸，65.0%的濃硝酸，這兩種酸均需要優(yōu)級純，實(shí)驗(yàn)室自制了去離子水，本次研究中需要用到的所以普玻璃器皿均在硝酸中連續(xù)浸泡2天，并采用超聲進(jìn)行清洗。

需要用到的實(shí)驗(yàn)儀器主要有電子天平、水冷式增速高效流水粉碎機(jī)、數(shù)顯電質(zhì)恒溫水浴鍋、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定金屬含量。

3.2 方法

將從廢品收購站收集得到了電腦、硬盤、手機(jī)以及控制器上得到的工業(yè)線路板均使用天平進(jìn)行稱量，稱量后得到的質(zhì)量如下：手機(jī)主板9.4Kg、電腦主板10.5Kg、控制器線路板12.2Kg，此外硬盤主板9.3Kg。稱量結(jié)束后，開始取出線路板中的金屬元件，具體采用的是熱風(fēng)槍實(shí)施熔錫處理，在整個(gè)過程中嚴(yán)格控制溫度條件，盡可能減少有毒氣體的產(chǎn)生。根據(jù)電器元件種類的不同將取下來的元件進(jìn)行分類處理，待所有線路板拆除后，再次稱量相應(yīng)的線路板質(zhì)量，并將線路板剪成邊長為1cm的正方形，然后使用粉碎機(jī)依次粉碎獲取的元件以及剩余的線路板，收集粉碎之后的粉末。

稱量上述材料粉碎后的粉末0.2g，然后將這些粉末使用王水溶解，冰水浴加熱，溫度控制在90℃，連續(xù)加入3h，過濾溶解液，并將之放置在25ml的容量瓶中，為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，每組材料至少進(jìn)行3次試驗(yàn)。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定金屬的濃度，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析后顯示加標(biāo)回收率達(dá)到了95.0%——105.0%，同時(shí)精密度達(dá)到了0.1%—0.5%。

3.3 結(jié)果

廢棄線路板中金屬元素含量比較見圖1，其中圖1a表示的是貴金屬元素含量，1b表示的是普通金屬元素，根據(jù)圖中的有關(guān)數(shù)據(jù)可知，不同線路板中的金屬元素之間存在著較大差異，在貴金屬元素方面，電腦主板以及控制器線路板中的金含量較高，分別達(dá)到了247g/t以及331g/t，相對于電腦主板以及控制器線路板中的金含量，手機(jī)線路板以及硬盤線路板中的金含量明顯較低，而鈀和鉑這兩種金屬主要集中在手機(jī)的電路板中。在普通金屬元素中，銅的含量水平是最高的，而且不同額線路板中均有銅的存在，只是在含量水平方面存在著較大差異，其中電腦線路板中銅的含量是最高的，達(dá)到了150Kg/t，而控制線路中的銅含量為115Kg/t，但是手機(jī)和硬盤中的銅含量相對較少。

圖1 不同廢棄線路板金屬含量比較

圖2 不同線路板元件上金屬含量比較

經(jīng)過對常見廢棄電子產(chǎn)品中線路板金屬元素的

圖2所示為不同廢棄線路板上元件的金屬含量比較，由于不同的電子產(chǎn)品在功能、性質(zhì)上存在著一定的差異，因此在元件的金屬含量上也是存在明顯差別的，相應(yīng)的金屬元件的含量水平也是不同的。根據(jù)圖2中的重要數(shù)據(jù)可知，與電腦以及手機(jī)相比，控制器以及硬盤上存在的金含量明顯較高，其中控制器中金的含量達(dá)到搜了3.04Kg/t，而硬盤上的金含量達(dá)到了2.87Kg/t。但是在鈀和鉑的元素含量方面，電腦、手機(jī)中的含量又明顯高出了控制器以及硬盤，在其他幾種金屬元素中，不同線路板中元件之間也是相同的。測定，顯示出了廢舊電子產(chǎn)品中金屬的回收應(yīng)用價(jià)值，其中廢棄線路板中有95.0%的金屬元素為貴重金屬，將不同的金屬按照市場價(jià)格進(jìn)行折算，結(jié)果顯示控制器與硬盤上存在的金含量可以達(dá)到3Kg/t，按照穩(wěn)定時(shí)期的價(jià)格計(jì)算，每噸僅通過回收金屬元素就可以增加約80萬的收入。所以在不同電子產(chǎn)品線路板金屬回收方面均存在著一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。這些經(jīng)濟(jì)價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過了礦石開采提煉。

3.4 結(jié)論

電子廢棄物的線路板中有多金屬元素可用于回收利用，不同產(chǎn)品中金屬元素的含量水平存在著明顯的差異，因此上不同單子產(chǎn)品在金屬回收的經(jīng)濟(jì)價(jià)值方面同樣的存在著較大差異，就常見的電子產(chǎn)品線路板金屬回收而言，硬盤中金屬元素的潛在價(jià)值要高于手機(jī)和電腦。異常電子廢棄物線路板中的金屬元素有著較大的經(jīng)濟(jì)利益。在回收過程中可將同一類型的電子產(chǎn)品集中在一起進(jìn)行處理；在不同的線路板中含量最多的是銅。線路板上的金屬元素與線路板上元件的金屬元素之間同樣存在著較大的差異，這些都說明，廢棄電子產(chǎn)品中線路板有著較多的金屬元素可用于回收，回收中應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品的不同，進(jìn)行分類，也就是說電腦與電腦放置在一起手機(jī)與手機(jī)集中在一起。這樣可有利于對其中某一項(xiàng)優(yōu)勢金屬元素的提取。

未來幾年，我國的廢舊電子產(chǎn)品將會越來越多，在這些廢舊的電子產(chǎn)品中通過對線路板金屬或者線路板上元件金屬回收利用，這樣不僅可以廢物利用，通過分類的整理為后期的金屬回收奠定基礎(chǔ)，同時(shí)對于環(huán)境問題也會有重要影響。當(dāng)然金屬的回收還需要依賴于廢棄線路板預(yù)的處理、金屬富集、金屬浸出以及金屬浸出液中金屬的回收技術(shù)，只有不斷的提升線路板金屬回收的相關(guān)技術(shù)，才能引起社會對廢舊電子產(chǎn)品中線路電板的高度重視。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：文婷）

中圖分類號：TQ09

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-3319（2016）02-00007-03