[01169348]基于热解工艺对废旧印刷电路板资源化的研究

本项目在总结分析当前废弃电路板资源化现状的基础上，提出了基于热解工艺回收电路板的全面资源化的新方法，主要研究了热解条件对热解后印刷电路板力学性能的影响及其变化规律；印刷电路板热解的一般规律，并在此基础上分析了印刷电路板热解机理及影响因素；探索了热解条件对热解产物的影响，分析了热解产物的组成及有害元素的变迁规律；同时完善工艺流程，优化最佳工艺操作参数，并进行了工业化生产性试验。　　 　本课题主要研究内容包括：　　1、分析废旧印刷电（线）路板传统回收方法的不足，论证了基于热解工艺回收的可行性。　　2、研究电路板热裂解特性及反应动力学。　　3、研究印刷电路板热解的影响因素，并分析了各影响因素对热解产物的影响规律，优化热解操作参数。　　4、研究最佳操作参数下废旧印刷电路板热解产物的组分及其特性，并进行测定。　　5、研究印刷电路板热解后的力学特性。　　主要研究结果：　　1、电路板的热分解温度区间在573K～773K之间，在此区间上的失重大约占总失重的90﹪左右。再继续升温，物料的失重变化趋于平缓。　　2、研究发现，升温速率对热分解有较大影响，升温速率为30K/min 时的最大热解速率（－dc/dt）max约为10K/min 最大热解速率的3倍，而所需时间亦为相同倍数关系，高升温速率对炭的生成具有抑制作用，有利于挥发份的生成。　　3、热解终温、升温速率、氮气流量和保温时间是印刷电路板热解的主要影响因素，影响程度的主次顺序依次为：热解终温、升温速率、氮气流量和保温时间。热解终温升高油收率增大，气收率也增大；升温速率增大油收率增大，气收率降低；保温时间增加，油收率先是减少，在50min时候达到最小值，保温时间对气体的收率的变化呈倒“V”字行变化，保温20min时气收率最小；氮气流量的增加，油收率增加然后又随着流量的增加而减少，氮气流量对气的收率的变化呈倒“V”字行变化，氮气流量150L/h时气收率最小。　　4、印刷电路板热解最佳操作工艺为热解终温700℃、加热速率30℃/min、保温时间70min、氮气流量150L/h　　5、热解油的主要成分为芳香族化合物，C/H随着热解终温的升高而降低，热值(GCV)随热解终温的升高而升高，热解终温700℃时，C/H为1.13，GCV为30.38MJ/Kg。　　6、热解气的主要成分为：CO、CO2、H2、C1～C4的烷烃和烯烃，其中H2：49.63﹪，C1：22.07﹪，C2：8.69﹪，C3：4.76﹪，C4：13.26﹪，CO：0.82﹪，CO2：0.77﹪。　　7、结果发现热解后的印刷电路板拉伸强度随热解温度升高而降低，保温时间增加同时有利于拉伸强度的降低；对热解拉伸强度降低最佳的温度区间为300～420℃，强度降为原来的30～50﹪；冲击强度随热解温度的升高而降低，但基本上冲击强度高于没有经过热解处理的试样，在热解温度小于500℃时，保温10min的试样的冲击强度高于保温5min的试样的冲击强度；热解温度高于500℃时，保温5min的试样的冲击强度高于保温10min的试样的冲击强度。　　印刷电路板经热解后，其脆性增加，破碎难度降低，节约能耗，而且由于破碎难度降低，破碎后单体解离程度提高，直接导致后续分选效果变好，使分选工序的金属回收率提高20﹪左右。另外，通过热解将其中的非金属部分转化为热解气和热解油，燃烧后可满足热解所需热量，同时减少了选后残渣的填埋量，节约处理成本。更重要的是通过热解后，实现非金属部分（有机阻燃性的环氧树脂和玻璃纤维）的有效利用，实现可替代能源和资源的转化，达到减量化的目的，减少卫生填埋量，节约土地资源，减少对环境的污染。因此该项目不论从经济效益角度还是从环境保护角度讲都具有重要的意义，推广应用前景十分广阔。