电子线路板树脂粉末资源化技术分析
                                  查建宁,　黄文平
                (江苏省固体有害废物登记和管理中心,江苏南京　210036)
    摘要：从电子线路板树脂粉末产生的现状和资源化技术入手,分析了相应技术的优劣、投资运作成本和产品,提出了对江苏省废线路板树脂粉末的处置及资源化利用方面的污染防治和管理对策。
    关键词：线路板;树脂粉末;资源化;污染防治
    中图分类号:X705　　　文献标识码:A
    引　言
    线路板是电子工业的基础,在几乎所有的电子产品中都存在。随着电子信息产品的升级换代,造成废弃电子设备产生量的快速增长,以及电子电气产品的高精密度要求的提高,导致印刷线路板生产过程中产生了大量的不合格废板,每年废弃的线路板数量十分巨大。
    废线路板具有很高的回收利用价值,但目前江苏省的废线路板的处置企业,主要通过粉碎、分离的方法,回收废线路板中的铜等金属,而忽略了废线路板处置过程中的树脂粉末的资源化利用,甚至有些企业将产生的树脂粉末随意倾倒,导致潜在的二次环境污染。
    针对树脂粉末随意倾倒和不适当的处置对环境造成的污染问题,作者在对树脂粉末资源化技术进行深入调研分析的基础上,提出了电子线路板树脂粉末处置及资源化利用和管理对策。
    1　江苏省废线路板树脂粉末产生的状况
    据不xx统计, 2006年全省具有一定规模的电子线路板、覆铜板生产企业约250家,主要集中在苏南地区,其中苏州最多,有189家。上述企业产生的废旧线路板、边角料约2. 4万t/a,其中苏州产生的量约为1. 8万t/a。
    线路板有多种类型,不同类型的线路板所含材料成分不尽相同。一般情况下,线路板板中的金属含量为6% ~24%,非金属成分含量为76% ~94%。以非金属成分占80%计, 2006年江苏省生产领域的树脂粉末产生量约为1. 92万t。
    上述仅仅是分析了生产领域产生的线路板树脂粉末,还不包含消费领域、维修领域产生的线路板树脂粉末。
    2　废线路板树脂粉末回收主要处置工艺及比较
    (1)热解回收工艺　用加热裂解的手段,将废线路板中交联的热固性环氧树脂中的化学键断裂,网状的大分子分解成有机的小分子,回收可燃油气及无机物成分(主要是金属和玻璃纤维)。这种方法可以减少废弃物的数量,但仍有大量炉渣需要最终处置。同时环氧树脂复合材料中所含的溴化阻燃剂等,在燃烧过程中易产生二口恶英等有毒有害物质,如果炉温不高或对尾气处理不当,就会造成二次污染,因此这种处置方法存在一定的环境风险[1, 2]。此外,符合环保要求的热解处理设施,投资大,建设一套废线路板处理能力为3 000 t/a的设施,投资额约需3 000万元人民币。
    (2)物理回收工艺　废线路板通常被粉碎成100~300μm的粒子,再用重力分选或静电分选,将金属和非金属分开。非金属粉末成分主要为玻璃纤维、热固性环氧树脂和各种添加剂,这些粉末可作为填料,用于制备再生产品。
    采用物理回收法不需要改变树脂粉末的化学状态,比较简单方便,并且废弃物全部得到利用,能缓解焚烧、填埋带来的环境压力,同时所需设施简单,设备投资额只需数十万元人民币。但存在如下问题:①树脂粉末成分不xx相同,性质有差异,会在一定程度上影响再生产品的性能;②树脂粉末通常不能单独使用,只能作为添加剂和新的同类材料或其他材料的混合使用,使用数量和使用范围存在一定的局限性;③部分材料需进行预处理,导致产品成本提高,影响产品销售。
    (3)化学回收方法　化学回收法是采用有机或无机溶剂,将废线路板中的网状交联高分子基体分解或水解成低分子质量的线性有机化合物,其不需要太高的温度,也不会产生二口恶英。分解的有机化合物作为原料使用,或重新合成环氧树脂复合材料,剩下的无机化合物(主要是玻璃纤维)可作为填料用于制备其它制品。
    化学法分解回收废环氧树脂是一种新思路,处置过程不会有二口恶英产生,但存在一些技术难题:
    ①回收废环氧树脂所需溶解时间太长(如用硝酸溶解需100 h以上),难以实现规模化处理;②溶剂使用量大,生产安全要求高;③对于使用不同类型交联剂的环氧树脂复合材料,需要选择不同的溶剂,技术难度较大。如果解决了上述难题,化学回收方法具有较好的应用前景[3]。
    综合比较上述三种废环氧树脂回收处置方法,认为热解法对设备要求高,投资规模大,且存在二次污染的风险,尚不具备推广;化学法思路新颖,但工艺尚不成熟,技术难度较大,可以作为今后的研究方向;而物理回收法工艺简单,操作方便,产品形式多样,是比较符合目前中国国情的环氧树脂回收处置方法。
    3　树脂粉末资源化利用处理技术及相应投资运作成本和产品的分析
    通过调研,目前江苏省及周边地区对于树脂粉末的资源化利用处理技术,基本都处于研究和小试阶段,还没有形成xx的资源化利用。这里仅分析两个资源化利用的实例。
    (1)苏州顺惠有色金属制品有限公司利用树脂粉末生产复合材料标准砖、多孔砖和砌块的技术。该技术以环氧树脂粉末为主要原料,添加水泥、白泥、粉煤灰、石米渣、激发剂等各种辅料,通过配料、搅拌、成型等简单工序,制成标准成品砖、多孔砖和砌块。
    该资源化利用技术简单,环氧树脂消耗量大(添加量在12%以上),由于整个生产过程和普通建材生产没有多大区别,环境污染很小且易于控制。
    整个项目建设的规模是年产标准砖500万块、多孔砖300万块、砌块300万块,总投资也比较小包括设备投资、厂房建设等,一共200万元。整个项目运行成本也比较低,主要为普通建筑材料的购进。该资源化产品具有一套完整的企业标准,其多孔砖经江苏省建筑工程质量检测中心有限公司的检测,达到国家混凝土多空砖的技术要求,主要应用于非建筑类项目中,例如在道路、围墙建筑中,用来替代粘土砖。此类型材砖和普通砖材相比,可节约成本10%以上,有一定的价格优势和市场空间。
    (2)杭州大洲物资再生利用有限公司,利用环氧树脂粉末替代部分煤粉作燃料的技术。树脂粉末的主要成分为环氧树脂和玻璃纤维,其中环氧树脂占50% ~60%。该技术利用的树脂粉末具有高达16 747. 20 J/kg左右的高热值特性,将其研磨到200目以下,可以如同煤粉一样,极易燃烧,燃烧后的残渣成分与煤粉燃烧后的灰渣成分很相似,不会对生产过程产生不利影响。
    该资源化利用,技术简单,树脂粉末消耗量大但需要增加研磨工序,因此需添加研磨设备,并需对燃烧产生的尾气加以特别控制,尾气环境污染治理成本较高。
    目前,该项目处于小试阶段,根据对该项目介绍的材料进行推断,一次性投入,包括研磨设备、尾气治理设施等,其投资适中。但是该项目由于对研磨工艺的要求较高,运行成本中仅树脂粉末研磨费用就达到3元/kg以上,增加了运行成本,因此在树脂粉末资源化利用技术中,产品的市场价格没有竞争的优势。
    4　废线路板树脂粉末处置及资源化利用和管理对策
    (1)加强对废线路板回收利用的全过程监控。目前,江苏省从事废线路板回收利用的企业虽然较多,但对于废线路板回收处置过程中产生的大量树脂粉末处置却不够规范,部分企业将树脂粉末作为生活垃圾填埋,或交给环卫部门处理;有的企业甚至偷偷将树脂粉末直接弃置于周围环境中,从表面上看,没有造成污染,实际上这种非金属物质对地下水及土壤所造成的危害却是长期而深远的。因此,加强对废弃线路板回收利用的全过程监控,防止造成二次污染的产生,势在必行。
    (2)加快建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系。目前,江苏省有部分从事废线路板回收处置的企业,正在积极探索废线路板树脂粉末资源化利用的途径,他们中有的已进入实际生产阶段,有的处于中试阶段,还有的处于研究阶段。据调查,不同的方法各有利弊,有的利用成本高,上游企业不能承受;有的资源化产品性能不够稳定,大规模的实际应用还有困难。因此在今后的工作中,还要积极推动以企业为主体、产学研相结合的废线路板树脂粉末回收处置技术的开发研究。坚持把资源化放在xx,并鼓励树脂粉末的建材利用,并推荐其他方式的资源化。鼓励高校、科研院所和回收处置单位从事新技术的研发推广。多渠道、多方面筹措资金,资助有关的科研项目和实用技术示范项目,并对相关科研项目进行绩效评估,以保证科研成果及时转化为实用新技术。
    (3)建立废弃线路板树脂粉末处置及资源化利用的价格体系。目前,很多废线路板处置利用企业,在对树脂粉末的回收处置上基本是零投入,这不利于后续树脂粉末利用企业的发展。按照“污染者付费,治污者受益”的原则,废线路板处置企业,应对在处置过程中产生的树脂粉末,在交由树脂粉末利用的下家企业处置时付费。管理部门也要综合各地实际情况、以及树脂粉末处置利用方式、收益等因素,制定合理的废线路板树脂粉末处置价格,只有形成合理的价格机制,树脂粉末去向问题才能迎刃而解。因此,管理部门应要求废线路板处置利用企业在对废线路板竞标时,必须明确在竞标价格中要包含树脂粉末的处置费用,才能从根本上落实树脂粉末的处置利用问题;若处置企业不能从回收处置中获利的,还应当由政府通过某种形式予以补偿,实现回收处置企业的保本微利,以形成良性发展。
    (4)积极推动线路板制造商实施“绿色设计”和“绿色制造”。国家在2006年4月实施的《废弃家用电器与电子产品污染防治技术政策》中明确提出,“鼓励研究、开发替代锡/铅焊接生产工艺、替代含溴阻燃剂技术等”,以及“政府加强有关技术法规、标准的研究和制定,制订废弃产品拆解、再利用和处置技术规范和产品中有毒有害物质含量限值等标准”;国家在2007年3月1日起,施行的《电子信息产品污染控制管理办法》中规定,“电子信息产品生产者或制造电子信息产品时,应当符合电子信息产品有毒、有害物质或元素控制国家标准或行业标准,采用资源利用率高、易回收处理、有利于环保的材料、技术和工艺。”线路板作为电子信息产品的核心,“绿色设计”和“绿色制造”显得尤为重要,要引导线路板生产企业在生产中逐渐减少有害物质的使用量,尽量选用环境危害小、毒性低的材料,应通过技术改进,逐步减少线路板中溴阻燃剂等有害物质的用量,最终实现xx替代,从而在源头上xx二次污染发生的可能性。
    [参考文献]
    [1孙路石,陆继东·印刷线路板的热解及其产物分析[J]·燃料化学学报, 2002, 30(3): 285·
    [2AdrianM Cunliffe,Nicola Jones, PaulT, etal·Recycling of Fibre-Reinforced
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Investigations[J]·JAnalAppl Pyrolysis,2003(70): 315·
   [3WeirongDang, MasatoshiKubouch,i Hideki Sembokuya, et a.
lChemicalRecycling ofGlassFiberReinforcedEpoxyResinCuredwithAmine
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