「库存电子产品回收」 一种面向材料回收和元器件再利用的WEEE回收技术

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2020年6月7日09:21:04
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「库存电子产品回收」 一种面向材料回收和元器件再利用的WEEE回收技术

「库存电子产品回收」 一种面向材料回收和元器件再利用的WEEE回收技术
第32卷第8期
。32。
一种面向材料回收和元器件再利用的回收技术
郭秀盈1,2,向东1*,段广洪1,牟鹏1,杨继平1,3
1。清华大学精密仪器与机械学系,北京;2。天津理工大学电子信息工程学院,天津;
3。后勤工程学院供油工程系,重庆
摘要:文章以废旧电脑为例介绍了自主开发的一种面向材料回收和元器件再利用的废旧电子电器产品的回收与再利用技术,
详细讨论了该技术的四个关键单元:阴极射线管回收,电路板拆解,印刷线路板回收和元器件可再利用性测试。该技术通过环境友好的材料回收工艺和电路板的自动化无损拆解可实现最大的材料和元器件回收率,从而实现较高的回收收益。
在过去的几十年中,家用电器和个人电子产品迅速增加。同时,由于电子技术的飞速发展,电子产品的使用寿命变得越来越短[1-2]。基于销售数据统计和寿命时间分布,可计算出在中国量的产生,如表1所示[3]。随着电脑和家电销售量的不断增加和使用寿命的减小,未来每年废旧电脑和家电的数量将继续增加。在中国,除了国内废旧电脑的快速增加,从国外进口的废旧电脑更是加剧了这个数量的增大[4]。
表1对中国废旧的估计
4.48
33.51
9「库存电子产品回收」.76
7.56
0.65
7.31
28.81
9.75
9.50
1.43
9.81
32.32
13。57
15.22
1.62
10.73
40.88
11.12
8.00
2.81
12.68
44.49
11.38
10.83
3.23
15.13
44.60
10.79
10.98
4.01
15.57
48.43
12.32
13.40
4.76
19.57
55.73
11.87
12.61
5.50
116第32卷
电子垃圾含有许多有毒有害物质,如果不对其进行适当处理,在废物处理阶段将会导致环境污染。20世纪90年代,在中国和其它一些发展中国家存在许多野蛮粗鲁的电子垃圾回收方式[5-7],如塑料以减少废物体积和电缆以回收有价值的金金属的露天燃烧,电路板烘烤拆解以得到不同的器件和板的强酸解以回收贵贵金属等。粗鲁的回收过程荒废资源的同时造成严重污染,危害人们的健康,被媒体曝光的“电子垃圾王国”—
「库存电子产品回收」 一种面向材料回收和元器件再利用的WEEE回收技术
——贵屿就是一个典型的例子[8-10]。进入20世纪以来,国家和地方政府意识到了废旧电子电器不当处理造成的严重危害,如何以一种更科学环保的方式深圳电子产品回收处理成为中国政府和回收企业亟待解决的问题。
清华大学绿色制造实验室和家电研究院在国家高技术研究发展计划863计划资助下共同研究了处理的改进技术,研发出了一系列清洁、经济的废旧电子处理技术工艺和设备。本文以废旧电脑为例讨论研发的回收和再利用的新方法。
1回收再利用整体架构
对于回收,最简单的方法就是材料回收,它是将整个机器进行金属和非金属材料的回收。这个过程相对简单,但是将整台计算机粉碎,将会破坏一些仍然有价值的元器件,而且回收的材料会受到一些有毒有害元素,如铑和镉的污染。
在本文中讨论的回收方法是基于材料回收和元器件再利用的。回收到的不同器件可以在不同场合得到有效再利用,如旧设备的维修和低端产品等。废旧电脑回收再利用框图如图1所示,其中阴极射线管回收,电路板拆解,印刷线路板回「库存电子产品回收」收和元器件测试是环境友好型材料和元器件回收的关键单元。以下对该四个关键单元分别进行具体分析。
2关键单元分析流程图如图2所示。
2.1回收
在中国,人们通常熟练的从阴极射线管的锥玻璃末端拆下金偏转线圈,但对玻璃除了破碎后丢弃,很少进行其它处理,因为他们认为玻璃没有什么再利用价值。但是,如果显示器的屏玻璃和锥玻璃可以分开,他们可以当作玻璃制造中的给料再用于制造新的,而且还可以加工应用于装饰玻璃等其它领域[12]。考虑到环境因素和玻璃再利用的价值,采用电热丝加热的方法拆解,废弃电子产品回收
第8期郭秀盈,等一种面向材料回收和元器件再利用的回收技术117
该回收方法包括电热丝加热法的锥、屏分离和锥玻璃、屏玻璃清洗。首先,对的屏玻璃边缘进行刻痕,然后电热丝绕在的刻痕部位,通电加热。由于电热丝紧贴在表面,其产生的热会传至玻璃表面。玻璃表面被加热某设定时间后,用冷空气吹其表面,由于冷空气产生的冲击,将会在锥和屏交界处断开,从而锥和屏得到分离,然后将他们分入不同容器,分别进行清洗。
分离开的屏玻璃可以用真空吸尘器来除去荧光粉涂层。荧光粉涂层是附于屏玻璃内表面上的十分松散的薄薄一层,可以很容易的除去。
由于锥玻璃的涂层———石墨不易除去,由此开发了一种锥玻璃清洗装置来去除锥玻璃的涂层。该装置采用一种滚轴连续干磨的方式。首先锥玻璃被破碎成30~60大小,然后送入清洗装置,清洗过程是一个玻璃自磨的过程,不用添加其它磨球或介质。清洗能力约100~150/,该锥玻清洗装置上装有一粉尘过滤器,以控制粉尘。清洗完的锥玻璃形貌如图3所示。
2.2电路板拆解
在本文中电路板是指带有电子元器件的印刷线路板。元器件首先通过自主研发的自动拆解设备拆解下来见图4,然后对元器件和板分别进行处理。第五和第六温室采用热风与红外联合加热方式,用于冲击元器件的冲击装置位于该两温室中间,称为元器件拆解单元。在拆解单元的出口处装有一滚刷用于刮檫掉残留在板上的熔融焊料,称为刮擦焊料单元。
拆解过程为「库存电子产品回收」:首先将电路板背面无元器件的面向上装在卡具上,然后其随传送带进入预热单元,预热至适当温度210°左右后进入拆解单元,在拆解单元焊锡基本完全被融化,元器件在冲击力的作用下从电路板上脱落下来落入收集盘中,残留在板上的焊料在经过刮擦焊料单元后得到有效去除和收集,最后收集到的元器件和焊料由元器件和焊料出口送出,取下板,拆解完成。然后,对拆解下的元器件进行分类,进行可再用性检测。收集到的焊料可以再用于生产焊料的资源。
为了保证拆解元器件的可再利用性,在电路板拆解过程中考虑了湿气和加热温度对元器件的影响。为了排除器件中吸附的湿气的影响,在拆解前电路板在烘箱内于85℃下烘干数小时。控制自动拆解机中的最高温度不超过230°略低于回流焊的温度。
2.3板回收
板的典型组成是非金属主要是玻璃纤维树脂70%,金~16%,焊锡~4%,银,银酸盐~3%,镍~2%,银~0.05%,金~0.03%,钯~0.01%,其它铋、锑、钽等0.01%。板的回收就是指将金属和非金属从板中分离出来,将他们进行再利用。
118第32卷
电路板自动拆解机包括预热单元
元器件拆除单
刮擦焊料单元
设置单元和器件与焊料出口单元
预热单元
元器件拆除单元和刮擦焊料单元均位于加
加热区由六个温室组成
前四个加热室使用传
统的热风加热,给电路板预热,称为预热单元
开一家电子产品回收研究者们已经采用了不同的方法对进行回收,主要有热解法、湿法冶金和机械法[13-15]。相对于热解法的高能耗需求、湿法冶金的腐蚀和有毒液体的使用,机械方法污染小,并且可以使金属和非金属得到有效分离。因此,我们在机械分离技术基础上,开发了板的湿式破碎装置。该装置分为粗碎和细碎两级。当金属和非金属材料细碎到一定细度之后,金属和非金属材料就处于完全分离状态。为了降低板破碎过程中的温升和粉尘污染问题,在破碎设备上采用了喷淋水系统。分离流程图如图5所示。由于金金属粉末的主要成分的密度8.9/3与非金属粉的密度0.75/3有很大的差别,而且基于密度分离的装置相对简单,无污染问题,因此以水作为液体介质,采用水洗重力分选的方法。最后,金属与非金属的分离率在95%以上,分离过程细节详
见文献[16]。
由于该工艺在粗碎、细碎和重力分选过程中都采用了水作为介质,因此该工艺开发了专门的水循环系统。它不仅实现了粗碎、细碎和重力分选设备间的水循环使用,而且通过专门的固液分离子系统实现了非金属和水介质的有效分离,既保证了水循环使用的效率,又实现了非金属材料的有效回收。
重力分选后得到的技术材料可以直接作为原材料进入冶炼环节,提纯形成工业原料。重力分选后的非金属材料通过固液分离子系统,得到固体非金属粉末,经烘干,材料改性进入非金属材料的深层次应用,如用于建筑材料、复合板等,更多非金属粉制备的产品信息参见文献[17]。
2.4元器件可再用性测试
对分类后的元器件,首先用眼睛与电子产品回收行业放大镜进行外观目检,看其是否存在破裂,有明显破裂的直接归入不可用类,外观完好的接下来进行电性能测试,电性能测试通过的元器件再用光、超声扫描等技术进行内部破坏情况评估,然后用的剩余寿命评估方法[18]为指导进行有效剩余寿命预测,即可再利用性测试。经评「库存电子产品回收」估,如果元器件有效剩余寿命≥3.5,视其可再利用;如果元器件有效剩余寿命3.5,则视其不可再利用。因为一些元件虽然通过了电性能测试,但如果其内部有严重的裂纹或腐蚀,其再使用寿命可能会很短,如果在设备的使用中,该元器件总要更换,那么其再利用的价值就很小了。
在该回收和再利用方法中,的锥、屏由热丝加热法进行了有效分离,并且它们的玻璃分别得到了有效回收。采用自主开发的自动拆解机实现了元器件从电路板上的自动拆解。板通过自主研发的粗碎、细碎机的粉碎,超细的金属和非金属粉通过水洗得到了有效分离。对拆解元器件进行的可用性测试保证了所回收元器件的质量。在该回收和再利用方法中,无污染释放,不会对人体产生危害,回收到多种材料和可再利用的元器件,实现了废旧电脑的最大程度上的回收和再利用。

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