不同废弃线路板中金属元素含量及资源化价值分析

唐晓飞辽宁广播电视大学海城学院 （海城 114200）



不同废弃线路板中金属元素含量及资源化价值分析

唐晓飞
辽宁广播电视大学海城学院 （海城 114200）

摘 要废弃线路板中存在着重要的金属元素，在当前建设节约资源型社会过程中，通过对不同废弃线路板中金属元素的含量分析以及回收，在定程度上可以提高资源的重复使用效率。本文主要探讨的是不同废弃线路板中金属元素含量及资源化价值分析，在全文展开论述过程中首先分析了废弃线路板的资源化价值，其次分析了废弃线路板金属元素回收处理的常用方法，最后通过实例分析的形式进一步阐述了废弃线路板中金属元素的资源化价值。

关键词废弃线路板；金属元素含量；资源化价值

科学技术的快速发展推动了电子类产品的更新换代，因此在市场上存在着大量的废旧电子产品，据完全统计，每年出现的废旧电子产品数量高达5000万台，不仅如此，这些废弃的电子产品还在意20.0%的年增长率持续上升。在这些废旧电子产品中存在着大量的线路板，线路板上又存在着含量不等的金属元素，虽然每个废弃的电子产品其线路板上的金属元素含量微乎其微，但是整个市场上废弃的电子产品，其线路板的金属含量却是异常惊人。此外，线路板上存在的金属元素种类也较多，比如：金、银、铜、焊料、铁、镍以及钯等，其中以铜的含量最高。鉴于废弃电子产品线路板上存在着重要的金属原因，因此可通过一定的回收方法回收这些金属元素，提高资源的有效利用，本文主要就不同废弃线路板中金属元素含量及资源化价值分析报道如下：

1 废弃线路板的资源化价值分析

线路板在电子类产品中较为常见，这与线路板的作用存在着密切关系，同时线路板也是电子类产品中必不可少的一部分。大部分的电气设备中均有存在，比如：手机、笔记本电脑、U盘、冰箱等。这些废弃线路板数量是越来越多，有学者研究分析后证明，一般废弃线路板中提取出来的金属元素可占到总体的40.0%作用［1］，在金属类型方面，除了常规的基础元素之外，同时还有一部分贵重的金属元素。也有学者通过实验方法证明，单纯笔记本电脑，选取其中1吨的废弃线路板，最终可以提取的黄金高达80g，这种回收价值远高于单纯的金矿开采，通过从废弃的线路板中进行金属回收，不仅可以达到资源的合理应用，同时还能缓解我国金属资源不足的现状，此外，在一定程度上还能发挥环境保护的作用，真正的做到节能、环保、可持续发展。

2 废弃线路板金属元素回收处理方法

废弃的线路板在金属回收方面的方法较多，常见的就是物理法、化学法以及生物法等，下面主要以废弃线路板中金的回收处理方法为例进行分析：

2.1 废弃线路板预处理工作

废弃的线路板统称都在电子设备中，因此在回收利用之前，首先应该对其进行预处理，在处理过程中主要有拆解和破碎两个阶段。通过废弃线路板的预处理主要是从原有电子设备中将线路板挑出来，并将非金属与金属部分分离开，为后期的金属回收奠定基础。在预处理阶段主要包括以下两个阶段：

2.1.1 拆解

拆解是进行废弃线路板中金属元素回收的基础，通常需要按照一定的步骤要求，从废弃的电子产品中将线路板拆下来。当然在线路板拆除过程中主要是通过人工方式进行拆解，但是人工拆解线路板的工作效率有限，此外还会对人体造成一定的影响，随着研究的深入，人们发现，线路板中除了提取金属元素之外，其中部分的元件仍然可以继续使用，但是人工拆解只重视其中的金属元素，对于可循环使用的元件却造成了损害，根据这方面的需求，国内外进行了相关的研究，最终日本的NEC公司研制成功了自动拆卸装置，这种装置在工作过程中借助红外线作用对线路板实施加热，最终使其温度达到焊接温度，此时元件与线路板之间的焊接部位很容易分离，通过水平方向的外力以及垂直方向的外力可将能循环使用的元件分离出来，这样可重复使用线路板中的部分元件。德国FAPS公司也研究成功了自动拆卸线路板的设备，我国也有部分人员研制成功了自动拆卸装置，这些装置的出现不仅可以提高线路板拆除的工作效率，同时还能重复使用部分元件［2］。

2.1.2 破碎

废弃的线路板通常有较高的硬度以及较强的韧性，对于线路板元件的破碎可以采用剪切式破碎或者冲击式破碎方法，在这方面德国有专家提出了液氮冷冻破碎技术，在具体的操作过程中主要包括预破碎→液氮冷冻粉碎→分类→静电分选等四步。这种方法在低温条件下进行，一方面可以提高材料的脆性，另一方面则有利于环保，减少了有害气体的产生。不过这种破碎方法经济成本投入较大。

2.2 金属富集

在金属富集过程中可以使用的方法较多，比如：传统火法冶金、分选法、微波法、热解法以及溶蚀法等，下面就几种常用的金属富集方法分析如下：

2.2.1 分选法

废弃线路板在处理过程中需要经过分选，然后将线路板中可用于回收的金属元素或者是可以重复使用的线路板挑选出来，同时将其中存在有害物质或者是对后期回收不利的物质分拣出来［3］。当然在分选过程中需要遵循一定的原则，比如：金属元素以及非金属元素在密度、导电性、导磁性、形状等方面的差异进行处理。根据分选方法的不同分为风选、电选、磁选、重选等，不过在实际的应用中为了保证分选效果，通常将几种方法联合起来使用。

2.2.2 传统的火法冶金

传统火法冶金是我国早期采用的金属回收方法，这种方法在应用过程中主要是通过高温的作用将其中的非金属剥离，同时将金属元素与其他物质发生化学反应形成盐，然后采用化学方法进行分离，整个工程中，非金属最终以垃圾的形式被取出，而金属元素则以液体的形式出现，经过进一步的处理可进行精炼。

2.3 金属的浸出

金属浸出过程中常用的方法有生物浸出法以及化学浸出法，具体的方法如下：

2.3.1 生物浸出法

生物浸出法的应用基础主要是肽、氨基酸以及核酸素等对金的溶解作用，所以可采用生物制品的水解或者微生物的发酵作用实现金的浸出。有学者将收集的废旧线路板经过粉碎后使用氧化亚铁硫杆菌进行浸出，结果显示使用生物浸出有较好的应用价值。

2.3.2 化学浸出法

化学浸出法在应用过程中基于其操作简单、流程简单、成本投入小以及生产设备简单等优点有着重要的应用价值，在应用过程中主要是选择强氧化剂作为浸出剂，然后使得金属单质溶于液体中，从而形成金属的液体，常用的强氧化剂主要有王水、氰化物等。

2.4 浸出液中金的回收

回收浸出液中的金属是整个回收过程中的最后一个步骤，但却是至关重要的一个环节，具体的就是从金属溶液中将金属回收，在浸出液金属回收过程中可以采用的方法也较多，比如：锌置换法、电沉积法、离子交换法、溶剂萃取法、吸附法以及生物吸附法等。

3 实例分析

3.1 材料

本次研究中从我市某大型废旧物品回收站采购了相关电子产品，其中涉及到笔记本电脑、硬盘主板、手机等，总共选择了10种，此外从一些废弃的继电器开关、控制设备上采集了工业线路板。

本次研究中需要用到的试剂主要有37.0%的浓盐酸，65.0%的浓硝酸，这两种酸均需要优级纯，实验室自制了去离子水，本次研究中需要用到的所以普玻璃器皿均在硝酸中连续浸泡2天，并采用超声进行清洗。

需要用到的实验仪器主要有电子天平、水冷式增速高效流水粉碎机、数显电质恒温水浴锅、电感耦合等离子体原子发射光谱法测定金属含量。

3.2 方法

将从废品收购站收集得到了电脑、硬盘、手机以及控制器上得到的工业线路板均使用天平进行称量，称量后得到的质量如下：手机主板9.4Kg、电脑主板10.5Kg、控制器线路板12.2Kg，此外硬盘主板9.3Kg。称量结束后，开始取出线路板中的金属元件，具体采用的是热风枪实施熔锡处理，在整个过程中严格控制温度条件，尽可能减少有毒气体的产生。根据电器元件种类的不同将取下来的元件进行分类处理，待所有线路板拆除后，再次称量相应的线路板质量，并将线路板剪成边长为1cm的正方形，然后使用粉碎机依次粉碎获取的元件以及剩余的线路板，收集粉碎之后的粉末。

称量上述材料粉碎后的粉末0.2g，然后将这些粉末使用王水溶解，冰水浴加热，温度控制在90℃，连续加入3h，过滤溶解液，并将之放置在25ml的容量瓶中，为了提高实验的准确性，每组材料至少进行3次试验。电感耦合等离子体原子发射光谱法测定金属的浓度，经过统计分析后显示加标回收率达到了95.0%——105.0%，同时精密度达到了0.1%—0.5%。

3.3 结果

废弃线路板中金属元素含量比较见图1，其中图1a表示的是贵金属元素含量，1b表示的是普通金属元素，根据图中的有关数据可知，不同线路板中的金属元素之间存在着较大差异，在贵金属元素方面，电脑主板以及控制器线路板中的金含量较高，分别达到了247g/t以及331g/t，相对于电脑主板以及控制器线路板中的金含量，手机线路板以及硬盘线路板中的金含量明显较低，而钯和铂这两种金属主要集中在手机的电路板中。在普通金属元素中，铜的含量水平是最高的，而且不同额线路板中均有铜的存在，只是在含量水平方面存在着较大差异，其中电脑线路板中铜的含量是最高的，达到了150Kg/t，而控制线路中的铜含量为115Kg/t，但是手机和硬盘中的铜含量相对较少。

图1 不同废弃线路板金属含量比较

图2 不同线路板元件上金属含量比较

经过对常见废弃电子产品中线路板金属元素的

图2所示为不同废弃线路板上元件的金属含量比较，由于不同的电子产品在功能、性质上存在着一定的差异，因此在元件的金属含量上也是存在明显差别的，相应的金属元件的含量水平也是不同的。根据图2中的重要数据可知，与电脑以及手机相比，控制器以及硬盘上存在的金含量明显较高，其中控制器中金的含量达到搜了3.04Kg/t，而硬盘上的金含量达到了2.87Kg/t。但是在钯和铂的元素含量方面，电脑、手机中的含量又明显高出了控制器以及硬盘，在其他几种金属元素中，不同线路板中元件之间也是相同的。测定，显示出了废旧电子产品中金属的回收应用价值，其中废弃线路板中有95.0%的金属元素为贵重金属，将不同的金属按照市场价格进行折算，结果显示控制器与硬盘上存在的金含量可以达到3Kg/t，按照稳定时期的价格计算，每吨仅通过回收金属元素就可以增加约80万的收入。所以在不同电子产品线路板金属回收方面均存在着一定的经济价值。这些经济价值远远的超过了矿石开采提炼。

3.4 结论

电子废弃物的线路板中有多金属元素可用于回收利用，不同产品中金属元素的含量水平存在着明显的差异，因此上不同单子产品在金属回收的经济价值方面同样的存在着较大差异，就常见的电子产品线路板金属回收而言，硬盘中金属元素的潜在价值要高于手机和电脑。异常电子废弃物线路板中的金属元素有着较大的经济利益。在回收过程中可将同一类型的电子产品集中在一起进行处理；在不同的线路板中含量最多的是铜。线路板上的金属元素与线路板上元件的金属元素之间同样存在着较大的差异，这些都说明，废弃电子产品中线路板有着较多的金属元素可用于回收，回收中应该根据产品的不同，进行分类，也就是说电脑与电脑放置在一起手机与手机集中在一起。这样可有利于对其中某一项优势金属元素的提取。

未来几年，我国的废旧电子产品将会越来越多，在这些废旧的电子产品中通过对线路板金属或者线路板上元件金属回收利用，这样不仅可以废物利用，通过分类的整理为后期的金属回收奠定基础，同时对于环境问题也会有重要影响。当然金属的回收还需要依赖于废弃线路板预的处理、金属富集、金属浸出以及金属浸出液中金属的回收技术，只有不断的提升线路板金属回收的相关技术，才能引起社会对废旧电子产品中线路电板的高度重视。

参考文献

［1］陈梦君，黄金秀，陈海焱，等.废旧印刷线路板预处理后金属分布特性［J］.西南科技大学学报，2015（01）.

［2］向东，张永凯，李冬，等.面向元器件重用的废弃线路板拆解关键技术［J］.机械工程学报.2013，49（13）：164-173.

［3］朱益群.废弃电子线路板资源化再生利用技术现状及前景［J］.中国新技术新产品.2014（8）：119，120.

（责任编辑：文婷）

中图分类号：TQ09

文献标识码：A

文章编号：1003-3319（2016）02-00007-03