废电路板非金属材料再生利用技术现状分析
贾伟峰，段华波，侯坤，刘双跃，李金惠
(1.北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083;2.清华大学环境科学与工程系，北京100084)
摘要：废电路板金属成分分离回收过程中产生了占其质量近50%~80%的非金属材料废物，其已成为电子废物处理的难题。文章首先对废电路板非金属材料的产生特性、处理和处置、资源化利用技术和方法现状进行了对比分析。在此基础上，结合对非金属材料的来源特征、成分组成和界面微观特性等各方面分析研究，提出了非金属材料制备复合材料再生利用的技术工艺方案。
关键词：废电路板;非金属材料;利用;复合材料
废电路板基板以环氧树脂、酚醛树脂或聚四氟乙烯等为粘合剂，以纸或玻璃纤维为增强材料而组成的复合材料板，在板的单面或双面压有铜箔。非金属材料废物是指来自废电路板通过物理、化学及其组合等方法分离铜金属和其他贵金属物质后产生的废渣。废电路板在分选分离出铜等有价金属成分后的，会产生占其质量近50%~80%的非金属材料，其中有机物质和无机组分约分别占40%和60%。有机物通常为树脂、溴化阻燃剂、双氰胺固化剂、固化促进剂等。无机物通常是以SiO2、CaO、Al2O3为主体的多种氧化物制成的玻璃纤维[1]。对于装载有元器件的废电路板处理后产生的非金属材料而言，可能含有极少量的铜金属和其他贵重金属(如金、银、钯等)外，还可能同时含有少量的铅焊锡材料及含溴阻燃剂。对于边角料处理产生的非金属材料，以塑料和增强材料为主，危害物质主要为含有少量的铜等重金属以及溴化阻燃剂[2-3]。通过X射线荧光光谱仪对FR-4(阻燃型)线路板非金属粉料进行元素分析情况见表1。
1非金属材料产生特性和处理现状分析
1.1来源及成分组成
废电路板金属成分分离回收过程中产生了占其质量近50%~80%的非金属材料废物，其已成为电子废物处理的难题。根据废电路板的基板类型以及处理利用方式不同，非金属材料从外观结构到内在成分组成均存在较大差别，见图1。
1.2处理和利用过程存在的问题
相对于电路板中的铜金属等高值成分，非金属材料回用价值低，再生利用难度大。在发达国家，由于建有完善的焚烧和填埋处置系统，并且废物处理企业享有各种补贴和优惠政策。而在我国，由于目前符合环境保护要求的安全填埋场和焚烧处置场处理能力十分有限，处理成本相对较高;并且电子废物拆解和处理集散地以及部分中小回收企业以回收提取有价金属为主，非金属材料一般以堆置、简易填埋、或进行露天焚烧处置为主，是重要的环境污染源。目前，非金属材料处理和利用过程主要存在以下问题。
(1)产生量大，易产生二次污染。电子废物被是增长速度最快的固体废物之一，比城市生活垃圾量的增长速度快近3倍[4]。电路板作为电子电器设备必不可少的组成部分，其废弃量逐年递增。随着废电路板中铜等贵重金属机械物理回收方法的日趋成熟和广泛应用，大量非金属材料废物随之产生。非金属材料的种类和物质成分随电路板废料的基板材料类型差异而各不相同，而其中存在的少量危害成分难以再分离，包括含溴系阻燃剂、含铅焊料和其他少量贵重金属。
(2)成分复杂，回收利用价值低。由于废电路板回收工艺过程复杂，包括热处理(焚烧/热裂解)和机械物理等方法，各种方法所产生的非金属材料成分组成和物理化学性质差别大。例如，湿法冶金技术，用强酸等溶剂溶解回收金属，剩余的残渣主要为无机物料;而使用机械物理法分离高值金属产生的非金属材料，为热固性树脂塑料和无机增强材料的混合物，即使对于机械物理方法而言，由于破碎分选组合工艺和设备的不同，非金属材料性质本身也存在差异。
(3)利用过程中缺乏管理规范和标准。在我国对于废电路板非金属材料废物的环境管理规定尚不明确，是否按照危险废物管理需通过相关标准鉴别确认，相关的产品质量标准和环境安全标准有待出台或进一步研究。这使得非金属材料的回收利用和资源化产品的开发面临困境。
