劉高亮，田浩，杜濤，武曉燕

（1.中再生洛陽投資開發(fā)有限公司，河南 洛陽 471000；2.中華全國供銷合作總社天津再生資源研究所，天津 3000191）

隨著社會的快速發(fā)展，各類電子產品涌入消費市場。近年來，人民消費水平提升，電子產品更新?lián)Q代的速度加快，更替周期大大縮短，電子廢棄物的產生量正以前所未有的速度增長。歐盟環(huán)境署（European Environment Agency）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：全球每年電子廢料的產量為2 000～5 000 萬t，并以每年3%～8%的幅度不斷增長。歐洲每年的電子廢料超過1 000 萬t，未來的電子廢棄物還會持續(xù)增加，但是目前電子廢棄物中僅有約40%得到收集并回收再利用。歐盟環(huán)境署在2019年8月的專題報告中提出: 減少廢物管理造成的資源損失是加強歐洲循環(huán)經濟的關鍵。探索如何合理地回收與綜合利用好電子廢棄物這一重要的城市礦產資源是亟待解決的問題之一。

當前，資源循環(huán)利用已經成為保障我國資源安全的重要途徑。在“十四五”時期，將通過完善廢舊物資回收網絡、提升再生資源加工利用水平等途徑，構建廢舊物資循環(huán)利用體系，建設資源循環(huán)型社會。廢線路板素有“城市礦產”之稱，是絕大多數(shù)電子廢棄物的一個重要組成部分，已列入《國家危險廢物名錄》，危險廢物代碼為“900-044-49”。因此，無論是從環(huán)保角度還是經濟角度，對廢線路板的物質成分進行分類，進而厘清具有較高回收價值的物質、確定不可回收物質的處理處置方法，最終實現(xiàn)對廢線路板的資源化回收利用及無害化處理，已成為當前亟待解決的問題。

1 PCB 的結構與組成

線路板（PCB）以絕緣光板、電子元器件為主要組成，其中，絕緣光板的主要成分是高分子聚合物、玻璃纖維和高純度銅箔；電子元器件種類多樣，通過表面安裝或通孔插裝的形式固定在絕緣光板上[1]。

按照導電層數(shù)的不同，PCB 可分為單層板、雙層板和多層板。單層板是指僅一面敷銅的光板，敷銅面用于布線和元器件焊接，元器件固定在另一面。雙層板是指雙面敷銅的線路板，兩面均可布線，一般頂層放置元器件，底層進行焊接固定。多層板是指包括多個工作層面的線路板，設置有頂層、中間層和底層，各層相互絕緣并通過孔來實現(xiàn)連接，其中，頂層、底層的功能與雙層板相似，中間層可以是導線層、電源層、接地層或者信號層。典型的雙層板結構如圖1所示。

圖1 雙層板結構示意圖

PCB 種類繁多，各類構件和物質成分含量相差較大，但是主要物質成分大致歸納為三類：一是金屬材料，其中銅的占比較高，此外還有金、銀、鈀、錫、鎳、鉛等金屬；二是有機高聚物，以含鹵素的環(huán)氧樹脂為主；三是陶瓷和玻璃纖維，以硅、鋁氧化物等無機材料為主要成分。各種物質的具體組成見表1所示。

表1 廢線路板物質成分

從資源化回收的角度考慮，廢線路板中的金屬成分最具回收價值。如表2所示，廢線路板中包含多種有色金屬和稀貴金屬，且相應的金屬品位遠高于普通原礦中的金屬品位。

表2 廢線路板金屬成分中各金屬種類占比

2 WPCB 深加工技術歸納

通過調研，WPCB 深加工技術可歸納為物理方法和化學方法，其中化學方法又分為火法和濕法[2-3]。

當前物理方法主要有3 種組合工藝，即“濕法破碎+水力搖床分選”“干法破碎+干法分選”“干法破碎+干濕混合分選”。其優(yōu)點是環(huán)境污染小、投資少，但對貴金屬的分離效果差，無法實現(xiàn)最大化回收。國內相配套的設備技術也已成熟，在具有廢線路板處置資質的企業(yè)中，采用該方法的企業(yè)約占75% 以上。

火法冶煉是傳統(tǒng)方法的金屬提取技術。該方法是利用高溫使金屬、非金屬分離，使金屬以熔鹽的形式進入冶煉物料，再通過對冶煉物料的精煉和電解實現(xiàn)分離和提純。該方法的優(yōu)點是經脫錫、破碎等預處理后，可以處理所有形式的廢線路板，缺點是處理過程會產生大量廢渣以及排放含粉塵和有機污染物的廢氣，尾氣治理難度較大。此外，該技術在應用方面，相比于其他技術需要投入較大資金，以保證項目運營過程中的環(huán)境效益。另外，受地方環(huán)境準入條件的限制，新建項目存在審批受限的可能性。

傳統(tǒng)的濕法冶金工藝是采用強酸強堿或者強氧化劑來將廢線路板進行溶解，使元器件中的金屬以離子形態(tài)溶解到液相溶液中，再利用純化或分離的方法將金屬還原。該方法對于廢線路板中的有價金屬分離效果高，但是存在工藝流程長、試劑消耗量大和廢水處理難等問題。

除上述技術工藝以外，通過文獻調研可知，熱解法、生物法、超臨界處理法、礦漿電解法等資源化技術均受到學者關注。以上技術研究大多處于實驗階段，工業(yè)化應用尚需進一步探討[4-7]。

3 技術改造案例

四川某公司建成一條廢線路板資源化綜合處理線并投入使用，處理廢家電拆解過程中產生的廢線路板。廢線路板拆解破碎工藝流程見圖2。由于電子元件是用焊錫焊接在線路板上，所以在本工藝中先用烤錫爐將電子元器件從線路板上拆解分離?？惧a爐的作業(yè)溫度通常是240 ℃，經過烤錫爐處理后，線路板上的各類電子元件進行人工分選后入庫儲存，電子元件銷售給專業(yè)廠家處理。廢光板（去除了電子元器的線路板）則送入下一步破碎工序，經破碎及粗、細粉碎等3 級破碎，再由風選及靜電分選將金屬與塑料分離，分別包裝、外銷，進行再利用。圖3所示為2021年某月廢線路板深加工產物流向分析圖。

圖2 廢線路板拆解破碎工藝流程圖

圖3 廢線路板深加工產物流向分析圖

廢線路板烘烤過程產生的廢氣中包含苯系物、酚類、油脂類、鉛煙、錫煙、粉塵、溴化物等幾十類污染物，同時具有強烈刺鼻的異味。廢氣經過過濾網、高壓除油器、活性炭吸附塔、洗滌塔凈化處理后，通過20 m高的煙囪進行排放。

近年來，考慮到廢線路板烘烤過程產生的廢氣異味問題，公司建立產學研合作機制，組建科研團隊，共同合作開發(fā)煙氣治理深度解決方案，探究行業(yè)發(fā)展新方向[8]。結合現(xiàn)場工藝生產情況和產業(yè)政策，對公司現(xiàn)有廢氣收集、治理設施進行升級改造。廢氣治理改造工藝流程如圖4所示。

圖4 廢線路板烘烤廢氣治理改造工藝流程圖

對于無組織排放廢氣，結合烤錫操作習慣，優(yōu)化設計每臺烤錫機工作臺集煙罩結構。單個工作臺采用側吸方式，骨架選用矩形方鋼；吸塵罩選用碳鋼板，內部帶孔弧度罩選用304 不銹鋼。煙氣管道采用鍍鋅板，主管道?1 200 mm，支管?300 mm，支管安裝煙氣調節(jié)閥門；單臺烤錫機煙罩設計風量3 000 Nm3/h，16 個工作臺統(tǒng)一工作。工作臺逸散的工藝廢氣以及皮帶運輸環(huán)節(jié)產生的環(huán)境廢氣，依據(jù)6 次/h 的車間空氣置換要求進行收集。

收集后的廢氣首先進行兩級高壓旋洗。旋流板塔內裝有旋流塔板，是一種濕式噴淋吸收凈化設備，優(yōu)點是氣液接觸充分，阻力小，顆粒物去除效率高，能夠有效地去除大分子、揮發(fā)性低的有機化合物。通過添加絮凝劑或化學藥劑，可以強化對有機化合物的去除能力。在塔頂部置有一級除霧脫水裝置，對經兩級高壓旋洗后的含濕廢氣進行高效脫水，避免由于廢氣含水率高而影響后處理設備的凈化效果，經過脫水的廢氣通過塔頂部排出。

然后采用水汽離心分離器對噴淋洗滌后的水汽進行有效分離，控制煙氣濕度狀態(tài)，減少活性炭吸附煙氣中水分含量，增大對有機廢氣的吸附量。為了有效避免活性炭吸附系統(tǒng)的堵塞，確保吸附效果，在廢氣進入活性炭吸附床前采用干式過濾器將粉塵及粘性物質去除。

廢氣經活性炭吸附后，進入催化氧化裝置。本工藝選擇電催化氧化（Electric Catalytic Oxidizer ，簡稱ECO）設備。該設備一方面可有效降低熱量損耗，另一方面可降低凈化后氣體的排出溫度。廢氣首先進入催化反應室，在此利用紅外輻射原理實現(xiàn)催化升溫，廢氣的溫度提升后進入內置蜂窩狀催化劑的催化固定床，廢氣中的有機氣體在此完全分解，廢氣得到凈化處理。

技術改造前后脫錫工序有組織廢氣檢測結果，如表3所示。由表3可見，脫錫工序廢氣中的主要污染物均實現(xiàn)達標排放，其中，顆粒物與非甲烷總烴排放濃度分別下降了90.88%和63.56%。

表3 技術改造前后烤板工序有組織廢氣檢測結果mg/m3

4 小結

對廢線路板進行深加工具有重要意義，一方面是回收貴金屬及有色金屬，實現(xiàn)資源循環(huán)利用，社會效益顯著；另一方面是通過深加工提高其附加值，經濟效益顯著。目前，廢線路板深加工的傳統(tǒng)技術在環(huán)境友好性方面存在短板。今后要真正意義地開展深加工業(yè)務，還需要對其技術進行探索與開發(fā)。基于物理回收方式的廢線路板烘烤廢氣治理工藝，為脫錫工藝的尾氣凈化提供解決方案。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，技改前后尾氣中的顆粒物與非甲烷總烴排放濃度分別下降了90.88%和63.56%。