破碎-分選廢棄電路板中非金屬粉的資源化利用研究.pdf

1、廢棄電路板(WPCBs)是電子垃圾的重要組成部分，WPCBs中的金屬品位相當(dāng)于普通礦物中金屬品位的幾十倍至上百倍，具有重要的回收價(jià)值。目前主要采用破碎-分選等物理法回收WPCBs中的金屬，而回收過程中產(chǎn)生的大量非金屬粉主要進(jìn)行焚燒、填埋處理或露天堆放，增加了環(huán)境負(fù)荷及造成環(huán)境污染。為此，本文基于“廢物-資源-產(chǎn)品”的原則，以破碎-分選WPCBs中非金屬粉為研究對(duì)象，根據(jù)非金屬粉的組成、顆粒大小、形狀等特性，采用物理填充再利用的方法，代替

2、木粉等其它有價(jià)材料，成功地制備了非金屬粉填充改性的酚醛模塑料、木塑復(fù)合材料、再生板材和改性瀝青等4種材料，分別研究了非金屬粉填充材料的制備工藝和性能，探討了非金屬粉填充材料的制備反應(yīng)機(jī)理、改性強(qiáng)化機(jī)制、微觀界面結(jié)合和有害物質(zhì)的固定化理論，為破碎WPCBs中非金屬粉的綜合利用提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　 非金屬粉主要由電路板基板增強(qiáng)材料和樹脂粉末組成，其形狀分別為片狀、長桿狀和短切玻璃纖維與樹脂粉末。玻布粉粒徑為0.3-0.15

3、 mm的物料為片狀、粒徑為0.15-0.125 mm的物料為長桿狀，粒徑<0.07 mm的物料以短切纖維與樹脂粉末為主；紙基粉粒徑為0.3-0.125 mm的物料為薄片狀，粒徑<0.07 mm的物料為粉末狀。玻璃纖維和紙等增強(qiáng)材料具有良好的增強(qiáng)效果，為非金屬粉的填充再利用提供了前提。
　　 1.非金屬粉填充酚醛模塑料
　　 將破碎、分選所得的玻布粉和紙基粉分別代替部分木粉填充到酚醛模塑料中，研究不同酚醛樹脂系統(tǒng)的固化反應(yīng)

4、動(dòng)力學(xué)，探討非金屬粉的添加量和粒徑對(duì)模塑料性能的影響。研究表明：40 wt％玻布粉填充耐熱型酚醛模塑料時(shí)，其性能完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。紙基粉填充通用型酚醛模塑料時(shí)，可以提高模塑料的缺口沖擊強(qiáng)度和熱變形溫度，但會(huì)降低酚醛模塑料的拉西格流動(dòng)性。紙基粉加入量以20wt％為佳，此時(shí)，模塑料的彎曲強(qiáng)度為70 MPa、缺口沖擊強(qiáng)度為2.3 kJ/m2、熱變形溫度為168℃、介電強(qiáng)度為3.9 MV/m和拉西格流動(dòng)性為103 mm，完全滿足模塑料標(biāo)準(zhǔn)要求。

5、
　　 2.非金屬粉填充木塑復(fù)合材料
　　 將非金屬粉代替部分木粉制備出具有木材外觀的木塑復(fù)合材料。非金屬粉的加入可以提高木塑材料的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度，降低握螺釘力性能。非金屬粉在木塑復(fù)合材料中的添加量可以達(dá)到40 wt％。經(jīng)過加速老化試驗(yàn)后，40wt％添加量木塑材料的性能為：彎曲強(qiáng)度21.6 MPa(老化前23.4 MPa)，拉伸強(qiáng)度7.7 MPa(老化前9.6 MPa)，沖擊強(qiáng)度為4.35 kJ/m2(老化前3.03

6、 kJ/m2)，板面和板邊的握螺釘力分別為109 N/mm(老化前121 N/mm)和104 N/mm(老化前115 N/mm)。
　　 3.非金屬粉制備再生板材
　　 通過添加不飽和聚酯樹脂及其它助劑，利用自制熱液壓機(jī)將非金屬粉制備出再生板材。探討不飽和聚酯/非金屬粉樹脂體系固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，確定再生板材的模壓條件，并研究非金屬粉粒徑及添加量對(duì)再生板材性能的影響。結(jié)果表明適宜的成型條件是：模具上/下壓頭溫度為140/13

7、5℃，加壓時(shí)間為5 min。當(dāng)粒徑<0.07 mm非金屬粉添加量為20、wt％時(shí)，再生板材的機(jī)械性能最好，其彎曲強(qiáng)度為68.8 MPa、沖擊強(qiáng)度為6.4 kJ/m2。
　　 4.非金屬粉改性瀝青
　　 將不同粒徑非金屬粉進(jìn)行瀝青改性，研究非金屬粉對(duì)瀝青常規(guī)性能和流變性能的影響。當(dāng)非金屬粉含量為25 wt％，粒徑為0.09-0.07 mm時(shí)，改性瀝青的綜合性能最好，其指標(biāo)為135℃粘度為1225 cP，25℃針入度為53.

8、7 dmm，軟化點(diǎn)為54℃，15℃延度為43.5 cm，60℃的車轍因子G*/sinδ為3995.27 Pa，極限使用溫度為69.4℃.性能得到較大的提高和改善。
　　 通過對(duì)非金屬粉填充材料的揮發(fā)物分析及毒性浸出實(shí)驗(yàn)得出，非金屬粉填充材料的揮發(fā)物主要來自其它添加劑，揮發(fā)物組分主要有苯酚、苯乙烯等。毒性浸出實(shí)驗(yàn)表明非金屬粉填充材料浸出液中的銅、鉛等重金屬離子的濃度均遠(yuǎn)低于浸出毒性限值，即填充法可以實(shí)現(xiàn)樹脂基體對(duì)非金屬粉的固定化作