廢棄印刷線路板的熱解機(jī)理及產(chǎn)物回收利用的試驗(yàn)研究.pdf

1、華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文摘 要伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電 子產(chǎn)品的數(shù)量急 劇增加而且使 用周期不斷縮短，當(dāng)今世界正面臨著前 所未有的電 子廢棄物浪潮。 越來(lái)越嚴(yán)格的 法律法規(guī)對(duì)電 子廢棄物的 處理與回收提出了 更高的要求， 日 益增長(zhǎng)的 環(huán)境保護(hù)意識(shí)也推動(dòng)了電 子廢棄物的回收處理工作的 開(kāi)展。 其中， 作為 一種數(shù)量巨 大的典型電 子廢棄物， 廢棄印 刷線路板的合理處置及回收是一個(gè)相當(dāng)復(fù) 雜的問(wèn) 題， 正引 起世

2、界各國(guó)研究者的 廣泛重視。 但是目前我國(guó)的相關(guān)的基礎(chǔ)研究還十分缺乏。本文首先概述了目 前國(guó)際上用于處理廢棄印刷線路板的主要技術(shù)方法， 對(duì)不同處理方法的 優(yōu)勢(shì)及存在的問(wèn) 題進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。 在對(duì)廢棄印 刷線路板的結(jié)構(gòu)和組成特性深入分析的 基礎(chǔ)上， 結(jié)合熱解技術(shù)在固體廢棄物處理過(guò)程中 所具有的固有優(yōu)勢(shì)， 提出采用熱解法進(jìn)行廢棄印 刷線路板處理與資源化回收的 研究思路， 在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行可行性的 科學(xué)論證。 本文主要從以 下幾個(gè)方面開(kāi)展

3、研究:深入研究金屬和非金屬成分的物化性質(zhì)的變化行為對(duì)于印 刷線路板處理技術(shù)的選擇和處理系統(tǒng)的完善具有重要意義。 本文從定性和定量的角 度確定了廢棄印 刷線路板上主要成分的物理化學(xué)特征。 研究了 廢棄印刷線路板的主要成分在機(jī)械處理過(guò)程中的 物理性質(zhì)的變化。 研究表明， 顆粒的粒徑分布、 形狀、密度等物理性質(zhì)對(duì)不同 物質(zhì)的分離與釋放特性具有重要影響。本文選擇使用廣泛、 具有代表性的F R - 4型印刷線路板作為研究對(duì)象， 分別在實(shí)驗(yàn)室管式爐

4、試驗(yàn)臺(tái)架和熱天平上 進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)， 考察樣品的熱解過(guò)程及主要因素的 影響作用。 研究發(fā)現(xiàn)， 氣氛條件、 熱解升溫速率、 熱解終溫和顆粒尺寸對(duì)于印 刷線路板的熱解反應(yīng)過(guò)程具有重要影響。熱解產(chǎn)物性質(zhì)的 分析表征及回收利用的 可行性評(píng)價(jià)是本文的另 一重要內(nèi) 容。 本文采用現(xiàn)代分析科學(xué)的 研究方法對(duì)印 刷線路板樣品熱解產(chǎn)物的組成、 分布、 分子結(jié)構(gòu)以及 理化 等性 質(zhì)進(jìn)行了 深入剖 析， 并 對(duì)不同 產(chǎn) 物的資 源化 利 用途徑 進(jìn) 行了 探討

5、。本文應(yīng)用高分子化學(xué)結(jié)構(gòu)與反 應(yīng)理論， 研究了印 刷線路板中 主要有機(jī)成分 — 澳化環(huán)氧樹(shù)脂在惰性氣體中的 熱解步驟和產(chǎn)物的生成機(jī)理。 研究表明， 澳化環(huán)氧樹(shù)脂成分的 熱解反 應(yīng)劃分為以 下三個(gè)階段: 澳化環(huán)氧樹(shù)脂中澳 化成分的 分解， 澳化環(huán)氧樹(shù)脂一 - ~ - 一 - 一 -- - 一一 -- - -- 分 一分 - ~一 -- - -~I華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文Ab s t r a c tA s a r

6、e s u l t b o t h o f t h e a c c e l e r a t i n g p a c e s o f t e c h n o l o g i c a l d e v e l o p m e n t a n d o f t h er a p i d l y i n c r e a s i n g n u m b e r o f n e w a p p l i c a t i o

7、 n s f o r e l e c t r o n i c s a n d e v e r s h o r t e r s e r v i c e l i f e ,t h e w o r l d a r e f a c i n g a n e v e r g r o w i n g s t r e a m o f e l e c t r o n i c s w a s t e . E l e c

8、t r o n i c s c r a p r e c y c l i n gh a s b e e n r e i n f o r c e d b y s t r i c t l e g i s l a t i o n s a n d w i l l b e p u s h e d a h e a d b y t h e i n c r e a s i n ge n v i r o n m e n t a

9、 l a w a r e n e s s . P r i n t e d c i r c u i t b o a r d s c r a p ( P C B s ) i s r e c o g n i z e d a s a t y p i c a l k i n do f e l e c t r o n i c s w a s t e , a n d a c h a l l e n g e t o

10、 e f e c t i v e d i s p o s a l . T r e a t m e n t a n d r e c y c l i n g o f t h i sk i n d o f w a s t e s p r o p e r l y h a v e b e e n l a i d s t o r e b y r e s e a r c h e r s a l l o v e r

11、t h e w o r l d . Wh e r e a s ,a n y a t e m p t o n b a s a l r e s e a r c h h a s n o t b e e n m a d e i n o u r c o u n t r y u p t o t h e p r e s e n t .F i r s t l y , t h e e x i s t i n g a

12、 n d p o t e n t i a l t e c h n o l o g i e s u s e d f o r t h e t r e a t m e n t a n d r e c y c l i n g o fe n d - o f - l i f e P C B s h a v e b e e n i d e n t i f i e d a n d a s s e s s e d i n

13、 t h i s t h e s i s . B a s e d o n a p r e c i s ea n a l y t i c a l c h a r a c t e r i z a t i o n o f P C B s a n d c o n s i d e r i n g t h e a d v a n t a g e s o f t r e a t m e n t o f s o l i

14、dw a s t e s b y p y r o l y s i s , a p y r o l y s i s p r o c e s s f o r d i s p o s a l a n d r e c y c l i n g o f P C B s h a s b e e np r o p o s e d . T h e f e a s i b i l i t y o f t h i s p

15、r o c e s s h a s b e e n d e m o n s t r a t e d u n d e r e x p e r i m e n t a lr e s e a r c h . F o r t h i s p u r p o s e , t h i s s t u d y h a s b e e n p r o c e s s e d a s t h e f o l l o w i

16、 n g a s p e c t s .T o d e v e l o p p r o p e r r e c y c l i n g s t r a t e g i e s a n d w a s t e d i s p o s a l s y s t e m s f o r e q u i p p e d c i r c u i tb o a r d s , a g o o d k n o w l e

17、d g e o f c h a n g i n g b e h a v i o r s , b o t h o f t h e m e t a l s a n d t h e n o n m e t a l s ,d u r i n g t r e a t m e n t i s r e q u i r e d . T h e p h y s i c a l - c h e m i s t r y c h

18、a r a c t e r i s t i c s o f t h e m a i nc o m p o s i t i o n s o f P C B s h a v e b e e n d e t e r m i n e d q u a l i t a t i v e l y a n d q u a n t i f i c a t i o n a l l y i n t h i st h e s i s .

19、 T h e v a r i e t y o f p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f P C B s d u r i n g m e c h a n i c a l t r e a t m e n t h a s b e e ns t u d i e d . T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t c l a s

20、 s i f i c a t i o n a n d l i b e r a t i o n o f d i f e r e n t ma t e r i a l s a r ee f e c t e d b y s i z e d i s t r i b u t i o n , s h a p e a n d d e n s i t y o f t h e p a r t i c l e s o b t

21、 a i n e dA t y p i c a l k i n d o f F R - 4 P C B s u s e d w i d e l y i s c h o s e n a s t h e e x p e r i m e n t a l m a t e r i a l . T h es a m p l e s h a v e b e e n p y r o l y z e d b o t h

22、 i n a l a b o r a t o r y s c a l e t u b e - t y p e r e a c t o r a n d t h e r m a lb a l a n c e . I n a d d i t i o n , t h e e f e c t s o f c o n d i t i o n s o f p y r o l y s i s h a v e b e

23、e n i n v e s t i g a t e d . T h er e s u l t s h a v e i n d i c a t e d t h a t a t m o s p h e r e , h e a t i n g r a t e , f i n a l p y r o l y s i s t e m p e r a t u r e ( F P T ) a n dp a r t i c l