印刷電路板鑽銑加工廢屑的回收再生工藝的製作方法

2023-04-23 23:28:21 3

專利名稱：印刷電路板鑽銑加工廢屑的回收再生工藝的製作方法
技術領域：
本發明公開了一種環境保護和工業固體廢棄物資源回收再生的技術，主要涉及對印刷電路板生產中所產生的固體廢棄物進行工業回收再生的技術和工藝方法。
印刷電路板在鑽孔、銑削加工中產生的廢屑(以下簡稱鑽銑廢屑)是印刷電路板廠生產中的主要固體廢棄物，含有5-15％的銅、鉛錫等金屬，其餘為酚醛紙，酚醛環氧樹脂，玻璃纖維。除少量呈螺旋狀外，該種廢棄物多數以直徑0.05-1mm顆粒或粉末狀存在。由於內含容易飛揚的玻璃纖維碎屑，接觸皮膚容易引起刺痛和痕癢，所含金屬比例又不高，多年來，這種廢屑一直被露天棄置或填埋，既造成了環境汙染，又使有用的資源被丟棄和浪費，至今沒有進行工業規模的回收再生，也沒有關於全面回收該種廢棄物的工藝、技術文件被公開。
在印刷電路板的早期生產階段，由於鑽孔密度不高，廢屑產生量少，對資源的浪費和對環境的汙染還不嚴重。隨著電子技術的發展和電子元器件安裝密度的不斷提高，印刷電路板的生產規模不斷擴大，鑽孔數量和鑽孔密度不斷增長，廢屑產生的數量不斷增加，近年已達到每年萬噸以上的規模(中國目前每年產生廢屑數千噸)，加上現代印刷電路板廠生產中普遍採用配有廢屑收集設備的高速數控坐標鑽銑床，每臺設備每天產屑數十公斤，大型印刷電路板廠每月產屑數十噸，一方面，大量產出的廢屑對環境的危害日益突出，另一方面，也使得以經濟規模對這種廢棄物進行工業回收成為可能。
本發明率先提出了一種解決方案，對印刷電路板生產中鑽銑廢屑所含金屬和非金屬材料進行工業規模的低能耗無汙染全面同收，由破碎，物料儲存及輸送，分離和介質循環再生設備組成回收工藝系統，其特徵在於將印刷電路板鑽銑加工中產生的廢屑這樣一種工業廢棄物轉變為可以全部利用的再生資源，先使用一種或一種以上的採用物理分離方法的分離設備，利用鑽銑廢屑中金屬與非金屬比重的差異和導電性的差異，利用水或空氣作介質，實現金屬與非金屬的分離，不僅將金屬進行冶煉回收，還將非金屬進行處理製作成塑料填料或輕型建材填料，生產中的介質也再生循環使用，從而實現對鑽銑廢屑的完全回收再生。
對印刷電路板鑽銑廢屑進行回收再生，容易想到的是，利用印刷電路板板邊金屬回收的現有技術。對印刷電路板板邊所含金屬的回收，目前主要採用化學溶解和冶金熔煉兩種方法，板邊的非金屬部分則被丟棄或填埋。但是，單位重量鑽銑廢屑的表面積比板邊大數百倍，由於廢屑表面對溶劑和化學品的的吸附，要完成同樣的金屬回收量，處理廢屑比處理板邊需要使用的化學品數量要高几倍，其後處理和環保處理的用水量及能源消耗量也將成倍增長，化學法不經濟是顯而易見的。熔煉法的缺點，一是白白燒掉了有機化合物等主要成份，二是產生毒害性氣體汙染環境，三是必須採用高溫熔煉爐使玻璃纖維融化，否則金屬回收率低；鑽銑廢屑的含銅量低於銅精礦，而由於資源相對分散，收集成本又高於銅礦，熔煉法也不適合用於鑽銑廢屑中所含金屬的回收再生。這也是已經從事了數十年板邊金屬回收的企業未對鑽銑廢屑中的金屬進行回收的主要原因之一。
鑽銑廢屑中，所含金屬的比重比非金屬高4倍以上，利用鑽銑廢屑中金屬與非金屬比重的顯著差異和導電性的顯著差異，採用物理分離方法，將廢屑中的金屬與非金屬分離，再分別進行回收再生，是本發明的核心。
這裡所說的物理分離方法，第一種是利用重力分選的原理進行溼法或幹法分離。當顆粒狀鑽銑廢屑(1)處在向上運動的流動介質中時，受到運動流體作用於顆粒的向上浮力的垂直分量(2)推動而上升，同時，顆粒由於地心引力受到向下的重力(3)而下降；在一定的介質流速下，不同比重的顆粒物料運動方向不同廢屑中的金屬顆粒比重高，所受重力大於浮力的垂直分量而沉降，非金屬顆粒比重低(約相當於金屬的1/4)，所受重力小於浮力的垂直分量而上升，從而實現廢屑中金屬與非金屬的分離。工業中用水作介質的搖床選礦法或跳汰選礦法是這種原理應用的例子。而乾式浮選，即利用空氣做為流動介質，對經破碎後的鑽銑廢屑進行浮選，也是簡單而經濟的分離方法。
第二種是利用靜電吸附原理，當顆粒狀的鑽銑廢屑被送上一個處在高壓直流電場(空氣電離的電暈狀態)下的旋轉輥筒時，容易產生靜電而與輥筒上的電荷所吸引；偏離高壓電場後，金屬顆粒的正負電荷迅速中和而使靜電消失，金屬顆粒與輥筒不相吸附，隨著輥筒旋轉自然掉落；非金屬顆粒的靜電不易消失，吸附在輥筒上直到被掃掉。適當調節高壓直流電場強度和輥筒轉速，可以將金屬和非金屬完全分離。
分離後的金屬和非金屬，需要分別進行回收處理。
對於已經分離出來的金屬粉末，可以採用通常的冶金方法提純回收。
分離後的非金屬粉末，主要含有已經固化的環氧樹脂、酚醛樹脂，玻璃纖維，紙的混合物，其中玻璃纖維與紙已經分別與樹脂結合成增強體。對這種混合物進行再分解或單體回收的價值不高，但經過適當處理，可以作為多種塑料的優良填充劑。
由於內含的酚醛，酚醛環氧樹脂粉末與各種熱塑性、熱固性塑料之間具有良好的界面粘接特性及耐化學特性，分離後的非金屬粉末經過簡單處理，可以作為多種工業生產過程的優良填料如篩分出20-60目非金屬粉末作為手糊，拉擠，模塑成型的玻璃纖維增強塑料製品和玻璃鋼船體的填充劑，比使用傳統無機填料具有質輕，填充率高(可達30％以上)，界面特性好，機械強度高的特點；磨細至50-100目的粉末後作為酚醛(電木)層壓板、酚醛注射成型生產中的填充劑代替木粉，其機械特性和性能價格比優於木粉；作為樹脂防腐蝕砌塊如耐酸磚的填料；磨細至80-300目後作為防腐蝕樹脂塗料的填料，可以提高整個塗裝系統的防腐蝕性能；還可以作為建築塑料製品的填料，用來製作聚合物門窗，塑料管道，聚合物牆體及櫥廁塑料製品，可以作為輕型牆體材料和複合地板的填充增強劑。
本發明將一種危害環境，至今仍未被回收的工業廢棄物，經過簡單的粉碎，分選加工，轉變成完全可以回收再用的資源，既可以回收廢料中所含的有色金屬和貴金屬，也可以完全回收利用廢料中所含的其它非金屬材料，由於只使用水或空氣作為循環使用的分離介質，能源消耗低，全部回收過程不產生二次汙染，比較在印刷電路板板邊金屬回收中採用的化學法和熔煉法回收成本高，能源消耗量大，產生廢渣廢氣等二次汙染等缺點，本發明提出的工藝方法具有明顯的優越性，實施本發明具有明顯的社會效益和經濟效益。
為了進一步說明本發明的特徵及其實際應用，下面根據附圖對本發明的幾個優選實施例進行詳細描述，各附圖是附

圖1是說明顆粒狀鑽銑廢屑在向上運動的流動介質中受力及運動情況的示意圖；附圖2是本發明的實施例1中破碎後的鑽銑廢屑在搖床上被分離的原理示意圖；附圖3是本發明的實施例1的工藝流程框圖；附圖4是利用靜電分離方法分離鑽銑廢屑中導體與非導體的示意圖；附圖5是本發明的實施例2的工藝流程框圖；附圖6是本發明的實施例3的工藝流程框圖；實施例1附圖2所示是本發明的實施例1採用搖床分離法溼法分選金屬與非金屬的原理圖。當流動介質為水時，破碎後的鑽銑廢屑在搖床上被分離的原理與附圖1所說的原理相似。搖床(4)往復搖動時，水流出現向上向下的往復運動分量，水流向下運動時對廢屑不具有分選作用，但當水流向上運動時，就出現金屬顆粒下沉，非金屬顆粒上浮，連續地進行加料出料和搖動，金屬粉末整體向下運動(5)，非金屬粉末整體向上運動(6)，從而實現對廢屑中金屬與非金屬的分離。
附圖3所示是本發明採用以水為介質的搖床法分選的一個實施例的工藝流程框圖，圖中從印刷電路板廠收回的廢屑(7)被收集後，首先儲存在原料倉(8)，通過原料倉下料口處安裝的螺旋輸送機(9)送入粉碎機(10)，粉碎後的廢屑(1)被送入搖床分離機(11)，經搖床分離後的物料通過兩個出口，質量重金屬含量高的部分通過底流出口(12)送入過濾脫水機(13)脫水後烘乾(14)，得到可以送去冶煉提純的金屬粉；質量輕的非金屬通過溢流出口(15)送入過濾脫水機(16)脫水，焙乾或涼幹(17)後作為填料包裝出廠，過濾脫水機過濾後排出的循環水返回搖床再用。
實施例2附圖4所示是本發明的實施例2中採用的電暈輥筒式靜電分離法分選金屬與非金屬的原理圖；當顆粒狀鑽銑廢屑(1)處在高壓陰極線(18)與電暈式靜電分離輥筒(19)之間的高壓靜電場中時，導體與非導體均帶靜電，但當廢屑隨輥筒旋轉脫離高壓電場時，金屬導體(20)中的靜電電荷迅速中和消失，受離心力作用脫離輥筒掉落在導體收集倉(22)內，非金屬材料(21)所帶靜電電荷不易消失，吸附在輥筒(19)上，直到被刷落至非導體收集倉(24)，部分金屬和非金屬可能掉落在兩倉之間需要設立複選倉(23)，複選倉的物料自動送同重選；附圖5所示是本發明的採用幹法重力分離和靜電分離的一個實施例的工藝流程框圖。從印刷電路板廠收回的廢屑(7)被收集後，首先儲存在原料倉(8)，通過原料倉下料口處安裝的螺旋輸送機(9)送入粉碎機(10)，粉碎後的廢屑由風機(25)依次送入重力分離設備(26)，收塵器(31)和袋式除塵器(32)；本實施例中重力分離設備(26)是一臺旋風收塵器，控制該旋風收塵器垂直向上段的風速為0.5-1.5米/秒，使金屬顆粒及體積較大的非金屬顆粒沉降在混合料倉(27)中實現金屬的富集；控制收塵器(31)的垂直向上段風速在0.5米/秒以下，使大多數通過重力分離設備(26)未沉降的非金屬粉末被收塵器(31)收集並沉降在儲倉(33)，收塵器(31)尾氣中未收盡的細微塵埃由袋式除塵器(32)過濾後送迴風機(25)進風口循環使用以避免產生環境汙染；混合料倉(27)中富集的金屬與非金屬混合料通過倉底安裝的螺旋輸送機(28)送至電暈式靜電分離輥筒(19)，輥筒下的非導體收集倉(24)的物料通過輸送機(30)直接通向儲倉(33)，複選倉(23)的物料通過輸送機(29)直接通向混合料倉(27)再次分選，儲倉(33)中的非導體粉末再經磨細或直接作為填料包裝出廠，導體收集倉(22)中的金屬粉末可以送冶煉廠提純回收。
實施例2附圖6所示是本發明的採用幹法重力分離和靜電分離的另一個實施例的工藝流程框圖。
本實施例與實施例1的區別在於，所說的重力分離設備(26)是一臺具有一段以上的截面逐級放大的氣流上升段的風力分選機，由於截面逐級放大，風速逐級下降，細微粒徑的金屬顆粒也可以分級沉降下來；與重力分離設備(26)分級相適應，混合料倉(27)及螺旋輸送機(28)也要適應多級分選的要求。
權利要求
1，一種環境保護和工業固體廢棄物資源回收再生的工藝系統，由破碎，物料儲存及輸送，分離和介質循環再生設備組成，其特徵在於將印刷電路板鑽銑加工中產生的廢屑這樣一種工業廢棄物轉變為可以全部利用的再生資源，先使用一種或一種以上的採用物理分離方法的分離設備，利用鑽銑廢屑中金屬與非金屬比重的差異和導電性的差異，利用水或空氣作介質，實現金屬與非金屬的分離，不僅將金屬進行冶煉回收，還將非金屬進行處理製作成塑料填料或輕型建材填料，生產中的介質也再生循環使用，從而實現對鑽銑廢屑的完全回收再生。
2，如權利要求1所述的工藝系統，其特徵在於所說的一種或一種以上的採用物理分離方法的分離設備之一，是利用重力分選的原理進行溼法或幹法分離的設備。
3，如權利要求1或2所述的工藝系統，其特徵在於所說的一種或一種以上的採用物理分離方法的分離設備之一，是利用水作為介質的搖床或跳汰分選設備。
4，如權利要求1或2所述的工藝系統，其特徵在於所說的一種或一種以上的採用物理分離方法的分離設備之一，是利用空氣作為介質的具有一段或一段以上的氣流上升段的旋風式分選設備。
5，如權利要求1或2所述的工藝系統，其特徵在於所說的一種或一種以上的採用物理分離方法的分離設備之一，是利用空氣作為介質的具有一段以上的截面逐段加大的氣流上升段的風力分選機。
6，如權利要求1所述的工藝系統，其特徵在於所說的一種或一種以上的採用物理分離方法的分離設備之一，是利用靜電對金屬和非金屬的不同吸附作用進行乾式分離的設備。
7，如權利要求1或6所述的工藝系統，其特徵在於所說的一種或一種以上的採用物理分離方法的分離設備之一，是利用一個處在高壓靜電場中的旋轉輥筒對金屬和非金屬的不同吸附作用進行乾式分離的設備。
8，如權利要求1、2、6所述的工藝系統，其特徵在於所說的將非金屬進行處理製作成塑料填料或輕型建材填料，是將分離出的非金屬粉末製作成手糊，拉擠，模塑成型玻璃纖維增強塑料製品和玻璃鋼船體的填充劑。
9，如權利要求1、2、6所述的工藝系統，其特徵在於所說的將非金屬進行處理製作成塑料填料或輕型建材填料，是將分離出的非金屬粉末磨細後製作成酚醛(電木)層壓板、酚醛注射成型生產中的填充劑代替木粉。
10，如權利要求1、2、6所述的工藝系統，其特徵在於所說的將非金屬進行處理製作成塑料填料或輕型建材填料，是將分離出的非金屬粉末磨細後製作成防腐蝕樹脂塗料的填料。
11，如權利要求1、2、6所述的工藝系統，其特徵在於所說的將非金屬進行處理製作成塑料填料或輕型建材填料，是將分離出的非金屬粉末製作成樹脂防腐蝕砌塊如耐酸磚的填料。
12，如權利要求1、2、6所述的工藝系統，其特徵在於所說的將非金屬進行處理製作成塑料填料或輕型建材填料，是將分離出的非金屬粉末製作成聚合物門窗，塑料管道，聚合物牆體及櫥廁塑料製品，輕型牆體和複合地板的填充增強劑。
全文摘要
一種環境保護及工業固體廢棄物回收再生技術,涉及對印刷電路板鑽銑加工所產生的廢屑進行全面工業回收再生的工藝。印刷電路板在鑽孔、銑削加工中產生的廢屑由銅等有色金屬與樹脂等非金屬材料組成,多年來一直被棄置或填埋,本發明率先公開一種低消耗無汙染的全面回收工藝,只需要水和空氣作介質,將廢屑中的金屬與非金屬分離,不僅將金屬進行冶煉回收,還將非金屬進行處理製作成塑料填料或輕型建材填料,生產介質循環再用。
文檔編號B09B3/00GK1259406SQ0010007
公開日2000年7月12日 申請日期2000年1月5日 優先權日2000年1月5日
發明者王衡軍 申請人:王衡軍