【摘要】：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,代替木粉等其它有價材料,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)機理、改性強化機制、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)和實驗依據(jù)。 非金屬粉主要由電路板基板增強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 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材料具有良好的增強效果,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)動力學(xué),探討非金屬粉的添加量和粒徑對模塑料性能的影響。研究表明:40 wt %玻布粉填充耐熱型酚醛模塑料時,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,可以提高模塑料的缺口沖擊強度和熱變形溫度,但會降低酚醛模塑料的拉西格流動性。紙基粉加入量以20 wt %為佳,此時,模塑料的彎曲強度為70 MPa、缺口沖擊強度為2.3 kJ/m2、熱變形溫度為168°C、介電強度為3.9 MV/m和拉西格流動性為103 mm,完全滿足模塑料標(biāo)準(zhǔn)要求。 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度和拉伸強度,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到40 wt %。經(jīng)過加速老化試驗后,40 wt %添加量木塑材料的性能為:彎曲強度21.6 MPa(老化前23.4 MPa),拉伸強度7.7 MPa(老化前9.6 MPa),沖擊強度為4.35 kJ/m(2老化前3.03 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140/135°C,加壓時間為5 min。當(dāng)粒徑0.07 mm非金屬粉添加量為20 wt %時,再生板材的機械性能最好,其彎曲強度為68.8 MPa、沖擊強度為6.4 kJ/m2。 4.非金屬粉改性瀝青 將不同粒徑非金屬粉進行瀝青改性,研究非金屬粉對瀝青常規(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,改性瀝青的綜合性能最好,其指標(biāo)為135°C粘度為1225 cP,25°C針入度為53.7 dmm,軟化點為54°C,15°C延度為43.5 cm,60°C的車轍因子G*/sinδ為3995.27 Pa,極限使用溫度為69.4°C,性能得到較大的提高和改善。 通過對非金屬粉填充材料的揮發(fā)物分析及毒性浸出實驗得出,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。毒性浸出實驗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低于浸出毒性限值,即填充法可以實現(xiàn)樹脂基體對非金屬粉的固定化作用,是安全環(huán)保的處置方法。 本文成功地制備出鋪板等木塑材料產(chǎn)品和窨井蓋等市政設(shè)施產(chǎn)品,具有廣闊的應(yīng)用前景,解決了目前WPCBs中非金屬粉只能進行填埋、焚燒處理或露天堆放的環(huán)境污染問題,使非金屬粉實現(xiàn)了資源化利用。
【圖文】：

圖 1-1 顯示了回收過程中有毒物質(zhì)的遷移規(guī)律和環(huán)境行為，，主要有三種物質(zhì)源：（1）電子廢棄物中包含的原始物質(zhì)；（2）回收技術(shù)所使用的輔料；（3）原始物質(zhì)轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的副產(chǎn)物。具體包括：填埋產(chǎn)生的滲濾液；拆解產(chǎn)生的顆粒物；焚燒釋放的飛灰及殘渣；汞齊化、去焊錫及其它焚燒產(chǎn)生的煙霧；拆解、破碎產(chǎn)生的廢水；氰化物浸出、其它浸出和汞齊化所產(chǎn)生的廢水[12]。

圖 1-2 焚燒工藝流程示意圖[34]Fig.1-2 Schematic drawing of experimental facility for combustion.3.3 生物冶金
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X76

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 丁磊;曹諾;趙新;;廢舊線路板的全組分回收[J];廣州環(huán)境科學(xué);2012年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 刁智俊;高壓電脈沖破碎廢棄電路板的機理研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李靜;從廢舊印刷電路板中回收銅并制備超細(xì)銅粉新工藝研究[D];中南大學(xué);2012年

本文編號：2622738