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随着科技的发展,电子产品正日渐融入人们的日常生活中,而废弃的电子产品也带来了日益严重的环境问题。对废弃电子产品进行有效的回收,不但能够缓解社会发展和环境污染之间的矛盾,还能够变废为宝,节约资源。作为电子产品中的一个基本组成,印刷线路板是电子废弃物中较难处理的一部分。然而,由于其中含有大量铜和其他稀有金属,对印刷线路板的回收已经吸引了国内外众多学者的注意。
本论文对废弃印刷线路板的拆解、粉碎、液固流化床分选及热解技术进行了研究。试验中采用热风枪熔焊,对废弃电脑主板进行拆解,并对拆解后的产物种类进行分析,结果表明:拆解后的线路板基板、金属插脚和塑料插槽分别占线路板总质量分数的46.37%、9.48%和22.38%。
在对线路板组成结构及界面特性的分析基础上,采用剪切式粉碎机对印刷线路板(PCB)进行粉碎,通过分析不同进料量和粉碎时间下产物的粒度分布,研究了剪切式破碎过程中金属和非金属的选择性破碎机理,得到了一组印刷线路板粉碎的合理参数;并采用沉浮实验测定了不同粉碎时间下各粒级范围内的金属含量。结果表明:当进料量为100g,粉碎时间为5min时,94.47%的产物被粉碎到-0.42mm以下,79.52%的金属被富集到-0.42+0.074mm粒级范围中;在-0.42mm以下各粒级范围内,产物中金属品位随着粒径的减小而不断减少。选择性粉碎主要发生在+0.42mm以上粒级范围内。
根据废弃印刷线路板中材料密度不同,以水介质流化床对印刷线路板粉末中的金属进行回收,采用原子吸收分光光度法对产物中的铜含量进行了分析,得出了各粒级范围内的最佳工作参数及最佳操作条件下的分选效率。试验结果表明:在0.25-0.177mm、0.177-0.104mm、O.104-0.074mm、-0.074mm这4个粒级范围内,随介质流速的增大,金属回收率降低;金属回收率η与实际操作速度和颗粒终端沉降速度的比值()(ua/ut)存在一定线性关系,分析模拟了η与()之间的相关性方程,外推试验的结果证明了相关性方程的可靠性;在合适的操作条件下,各粒级范围内金属的回收率分别为93.95%、95.89、87.5%、92.69%。
对-0.074mm以下粒级产物,采用热重法(TG)对废旧线路板的催化热解特性和热解动力学进行了研究。试验结果表明,随着升温速率的增加,热解最大失重不断降低;采用积分法对TG曲线来分析,选择了一个合理的动力学反应模型,结果表明,线路板催化热解符合一级反应动力学模型,热解动力学机理函数f(α)=(1-α);用最小二乘拟合线求得废旧线路板催化热解过程表观活化能E为32kJ·mol-1~56kJ·mol-1。随升温速率的提高,活化能呈现升高趋势。