一种废弃印刷电路板的资源化回收方法与流程

本发明属于二次资源回收利用领域，具体涉及一种废弃印刷电路板的资源化回收方法。

技术背景：

废弃印刷电路板是电子废弃物中成分和结构最为复杂、同时也是最难处理的部件，如果不加处理、任意堆放或填埋或处理不当将给周围的环境带来很大的威胁；此外，我国正在大力发展循环经济，倡导建立资源节约型社会，以缓解人口、资源、环境对社会可持续性发展带来的巨大压力。废弃电路板的综合处理与回收利用已成为资源环境领域的一个重要课题。

废弃印刷电路板中含有大量的可利用的塑料、玻璃、金属和稀贵金属等资源，若随意处置废弃电路板不但会给环境带来潜在的危害，而且会造成资源的极大浪费。因此废弃电路板的无害化与资源化处置，不仅能保护人类赖以生存的自然环境，同时也能够实现资源的回收利用。本文综合废弃电路板的特点，分别探讨了不同废弃电路板及金属与非金属资源的综合处理与回收利用技术。

由于特定的要求使得电路板表面焊接各种电子元器件，印刷电路板的材料组成和结构复杂，因此，废弃电路板的回收是一个非常棘手的问题。从现有的回收技术来看，无论是采用高温熔炼方法还是湿法冶金流程回收废弃电路板中的金属，焊锡的回收都十分困难，焊锡的存在都会对其它金属回收的过程不利。提前回收废弃电路板焊锡为废弃电路板其它金属的分离创造良好的条件，大大缩短了回收流程。废弃电路板上含有大量的焊锡，具有宝贵的回收利用价值，焊锡的回收处理已成为废弃电路板回收中的一个重要课题。

现有技术一般采用湿法冶金的方法处理印刷电路板中的焊锡，专利号为98120892.4公开了一种从印刷电路板上去除焊料和锡的组合物及其方法。该方法配制了以硝酸、硝酸铁和卤离子源作为主要组分的组合溶液，将废弃电路板浸没在这种溶液中，从而从电路板的铜基片上去除锡或焊料以及在其下的锡-铜合金。这种方法用酸溶解电路板后回收焊锡等金属具有流程长、难度大、效率低等特点，且处理电路板会产生大量的废液，将会给环境带来严重的危害。加拿大研究人员mckessonjr.等提出了“通过加入强碱提高溶液的ph值以增强溶解锡的能力和加入其它金属离子的络合剂使这些金属离子在溶液中处于可溶解状态，然后用电镀方法从上述溶液中回收锡和其它金属”的工艺技术；英国研究人员gibson.等提出了“用含有ti(ⅳ)的酸液处理废弃电路板使锡或含锡和含铅的合金溶解为sn(ⅱ)和pb(ⅱ)，然后通过电积的方法把锡离子和铅离子还原为金属锡和铅而回收。上述用湿法冶金回收焊锡的方法不但能耗高，而且产生的三废处理难度大、成本也高。

近年来也有大量的研究者采用熔化焊锡，再通过物理机械的方式分离焊锡，但普遍存在焊锡回收不完全彻底的问题。如何将焊锡从废印刷电路板上分离，并得到高效回收利用，是当今废弃印刷电路板的一个重要课题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种废弃印刷电路板的资源化回收方法，深度脱除废弃印刷电路板中的焊锡，并实现铅锡的高值化回收利用。

本发明一种废弃印刷电路板的资源化回收方法，通过以下步骤实现：

1)、首先利用钳子将废弃印刷电路板上的元器件从基板上分离，并采用铲刀将基板上的焊点铲除干净，得到焊点粉末和元器件的混合物、基板；基板进行机械破碎和电力分选，得到铜粉和树脂粉；

2)、将步骤1)得到的焊点粉末和元器件的混合物置入带有搅拌装置的容器中，再向容器中加入一定量的石蜡油，然后将容器加热至240-260℃，启动搅拌装置搅拌2-3h，焊点粉末和元器件的混合物中的焊锡熔化后在搅拌剪切力作用下，在石蜡油中均匀解离成细小的液态物质；在不停止搅拌操作的同时，停止加热，直至容器冷却至室温，细小的液态焊锡颗粒转化为固态焊锡颗粒悬浮在石蜡油中；停止搅拌，静置，从容器上部倒出含有固态焊锡颗粒的石蜡油，从容器底部收集固态渣；

3)、将步骤2)得到的固态渣送入真空热解装置，将元器件中的有机物和石蜡油进行热解挥发、冷凝成液体油；将热解渣送进一步回收；将含有固态焊锡颗粒的石蜡油送入离心机中进行离心分离，分别得到纯净的石蜡油和纳米焊锡粉末；将纳米焊锡送入管式炉中，管式炉中纳米焊锡与空气接触，加热至200-230℃，保温120min后冷却，得到纳米二氧化锡、二氧化铅的复合粉末。

本发明一种废弃印刷电路板的资源化回收方法，所述废弃印刷电路板的基板材质为酚醛树脂。

本发明一种废弃印刷电路板的资源化回收方法，所述搅拌装置搅拌时的转速为500-800rpm。

本发明一种废弃印刷电路板的资源化回收方法，所述石蜡油与焊点粉末和元器件的混合物的质量比为10ml:1g。

本发明一种废弃印刷电路板的资源化回收方法，所述步骤3)中，真空热解的温度为500℃，真空热解装置的体系压力为2kpa。

本发明的技术原理为：

首先将废弃印刷电路板的的基板和电子元器件进行分离，由于废弃印刷电路板上的焊锡主要是焊接电子元件的焊料，焊点表面有部分焊锡以及电子元件上的焊脚存在焊锡，通过拔取电子元件，铲除焊点上的焊锡，得到焊点粉末和元器件的混合物，基板进行机械破碎和电力分选，得到铜粉和树脂粉；焊点粉末和元器件的混合物和石蜡油混合，在容器中进行加热搅拌，焊锡被加热熔化为液态，在搅拌状态下不断被剪切为更细小的液态颗粒，由于加入的石蜡油量非常大且性质粘稠，液态的焊锡很容易得到剪切分散，不断细化成细小颗粒，直至剪切至纳米级别的细颗粒物，冷却至焊锡的熔点以下，保持搅拌状态停止加热，冷却，熔化的焊锡颗粒转化为固态的细颗粒物，悬浮在石蜡油中；其他的固态物质未进入石蜡油，通过静置分离，得到的固态渣送真空热解，得到热解油，固态渣送进一步金属资源回收；得到的分散有焊锡颗粒的石蜡油进行离心分离，得到固态的焊锡纳米粉末，即铅锡合金粉末，通过在焊锡熔点以下加热，与空气充分接触氧化为氧化铅和氧化锡的复合纳米粉末。

现有技术中采用油加热熔化焊锡，使得焊锡进入热油中得到收集，形成单质的颗粒状或块状的金属焊锡。本发明充分利用石蜡油的粘稠性质，容易将熔化的焊锡分散在油中，防止沉入容器底部，充分利用搅拌剪切作用，将熔化的焊锡不断分切，形成细颗粒物，一旦温度降至熔点以下，即可获得纳米级的焊锡颗粒。

本发明中，若采用的油比例较少，油的粘稠性不够，熔融态焊锡在油中碰撞的概率很大，很容易沉入容器底部，会在相互的张力作用下聚合，冷却至焊锡熔点以下则形成更大尺寸的单质焊锡；此外，若没有持续搅拌作用，石蜡油很难形成分散体系，熔融态的焊锡能持续受到剪切作用，直到剪切到极限尺寸，在石蜡油中形成分散的颗粒体系。

本发明取得的纳米级的焊锡是在石蜡油中采用离心分离的方式得到的，回收得到的焊锡颗粒外部包裹了一层油，随后进行的热氧化过程中，油首先受热分解，避免了现有技术制备纳米颗粒过程中存在的团聚现象。而本发明的方法没有任何水分参与，通过纳米铅锡合金氧化为二氧化锡、二氧化铅粉末。

本发明的有益效果是：

本发明创造性地将废弃印刷电路板的回收流程，将基板和电子元件分离并分别进行回收处理，整个过程没有采用酸碱试剂，实现清洁回收；采用物理加热搅拌的方式，将电子元件中的焊锡转化为纳米颗粒，再进行氧化，得到纳米复合粉末，使用工艺和设备简单，安全方便，分离回收效果好，附加值高，可进一步产业化应用推广。

附图说明：

图1为一种废弃印刷电路板的资源化回收方法的工艺流程图。

具体实施方式：

实施例1

首先利用钳子将基板材质为酚醛树脂的废弃印刷电路板上的元器件从基板上分离，并采用铲刀将基板上的焊点铲除干净，得到焊点粉末和元器件的混合物、基板；基板进行机械破碎和电力分选，得到铜粉和树脂粉；将100g焊点粉末和元器件的混合物置入带有搅拌装置的容器中，再向容器中加入1l石蜡油，然后将容器加热至240℃，启动搅拌装置搅拌3h，搅拌时的转速为800rpm，焊点粉末和元器件的混合物中的焊锡熔化后在搅拌剪切力作用下，在石蜡油中均匀解离成细小的液态物质；在不停止搅拌操作的同时，停止加热，直至容器冷却至室温，细小的液态焊锡颗粒转化为固态焊锡颗粒悬浮在石蜡油中；停止搅拌，静置，从容器上部倒出含有固态焊锡颗粒的石蜡油，从容器底部收集固态渣；将得到的固态渣送入真空热解装置，真空热解的温度为500℃，真空热解装置的体系压力为2kpa，将元器件中的有机物和石蜡油进行热解挥发、冷凝成液体油；将热解渣送进一步回收；将含有固态焊锡颗粒的石蜡油送入离心机中进行离心分离，分别得到纯净的石蜡油和纳米焊锡粉末；将纳米焊锡送入管式炉中，管式炉中纳米焊锡与空气接触，加热至230℃，保温120min后冷却，得到纳米二氧化锡、二氧化铅的复合粉末，平均粒径为80nm。