印刷线路板和电路板作为电子产品中的重要组成部分,广泛存在于电脑、电视、手机等家用电器及电子产品中。电子产品的升级换代周期短,造成废弃电子设备产生量的快速增长,进而每年废弃的线路板和电路板数量十分巨大。废线路板具有很高的回收利用价值,主要通过粉碎、分离的方法回收废线路板中的铜等金属。
然而废线路板处理回收了金属成分后的非金属粉末的处置和资源化利用依然是个难题。废线路板破碎分选回收金属后产生的非金属粉属于HW13有机树脂类废物,废物编号900-451-13,产生数量大、潜在价值高和环境危害大等特点使其具有环保和资源再利用双重意义。但国内在非金属粉回收处理过程中技术管理相对落后,或堆放或填埋或焚烧,甚至有些企业因为无法找到非金属粉末的出路而将产生的非金属粉末随意倾倒,既占用土地又容易产生扬尘,造成水、大气和土壤的二次环境污染。废树脂粉成分主要为玻璃纤维、热固性环氧树脂和各种添加剂,这些粉末可作为填料,用于替代木质纤维粉制备再生复合材料(木塑)产品,不需要改变废树脂粉末的化学状态,简单方便,并且全部得到利用,能缓解焚烧、填埋带来的环境压力。
我们选取的废弃电路板是市场上最常见的以玻璃纤维为增强材料的环氧树脂型覆铜层压板。利用机械-物理的方法分别将环氧玻璃纤维布基板进行二级破碎和高压静电分选,从而得到各粒径的废弃电路板非金属材料。废弃电路板的破碎采用二级破碎,即一级粗粉破碎和二级细粉磨碎相结合,在粗碎过程选用施力方式以劈碎和磨碎为主的剪切式旋转破碎机;在细碎过程中,采用施力方式主要为冲击和磨削的冲击式旋转磨碎机。其中,剪切式旋转破碎机的工作转速为1440r/min,转子半径为 0.25m,冲击式旋转磨碎机工作转速为 2000 r/min, 转子半径为 0.2m。
高压静电分选是利用静电现象来进行物质的分离、提纯、分级的一类技术。它利用物质的摩擦特性、导电特性、介电常数差异,使静电力、重力等有效的作用在所有粒子上面而实现分选。我们所用高压静电分选装置为单辊静电极装置,其主要包括加料装置、供电装置、荷电装置、分离装置和收集装置等几个部分。采用3次或者更多次静电分选,以实现金属部分和非金属材料的最大分离目的。经过粗碎、细碎后,对粉料进行筛分、称重,电路板粉料经过多次高压静电分选后,分别得到金属粉和非金属粉,对其中的非金属粉进行筛分、称重。筛网的孔径参照标准筛孔对照表,如表所示,并选用170目-220目的非金属粉(粒径径<0.07mm)进入下一步的木塑复合材料生产。
塑木复合材料(wood plastic composite, WPC)是一种主要由木材或者纤维素为基础材料与塑料(也可以是多种塑料)制成的复合材料,其具有木材的外观及品质,又具有热塑性塑料的良好加工性能。过去十年,WPC市场需求量明显增加,2020年的国内生产销售量达到300万吨。用于制造塑木复合材料的填料以纤维材料为主,最初是以木材为主要原料,也采用废弃木材(下脚料、废料、枯木等),近几年也正向其它植物纤维材料拓展,如农业废弃纤维素(稻糠、稻草、秸杆、果壳粉等资源丰富的天然植物纤维材料)。从资源再利用及环境保护角度出发,将非金属粉代替部分木粉,用于塑木复合材料的制备,从而解决非金属粉的环境问题,又节约了木粉资源。用非金属粉代替木粉制备塑木复合材料,选用40 -60 %添加量,以不同模具制备塑木空心板和实心板。按流程图进行塑木复合材料的制备,先将原材料在高速混合机进行预混合,然后用同向平行双螺杆机进行混炼、制粒,再使用异向锥形双螺杆成型挤出机进行挤出成型,经冷却、切割后得塑木复合材料板材。