廢舊電路板上元器件的環(huán)境友好拆解及鋁電容器和晶體管的資源化回收
發(fā)布時間:2022-01-10 06:12
電路板是任何電子電器產(chǎn)品不可或缺的組成部分,其廢棄量大、污染性強、價值含量高,對廢舊電路板的合理回收是資源可持續(xù)利用和環(huán)境保護的雙重需求。廢舊電路板的資源化處理主要包括廢舊電路板上元器件的拆解、元器件的資源化處理和電路板基板的資源化處理三個方面,而目前其薄弱環(huán)節(jié)主要為前兩者;谟袃r金屬和污染物質(zhì)在電路板上的分布具有種類和含量不均勻的特性,通過拆解可以實現(xiàn)成分相似的元器件的分類處理,從而提高有價金屬的分離效率和降低污染控制成本。因此,電子元器件的拆解對高附加值產(chǎn)品回收效率的提高和環(huán)境污染的控制至關(guān)重要。但是,目前拆解操作大多以手工為主,同時,大多數(shù)元器件還未能夠得到有效的資源化處理,急需研發(fā)科學(xué)、高效以及環(huán)境友好的技術(shù)和裝備。為此,本文設(shè)計了廢舊電路板上元器件的拆解方法、建立了拆解系統(tǒng)、優(yōu)化了拆解參數(shù),并分析了拆解過程有害氣體和PM10的排放特征及PM10在人體呼吸系統(tǒng)的沉積特征。此外,本文選取了從廢舊電路板上拆解下來的鋁電容器和晶體管進行資源化研究,在分析樣品物料性質(zhì)的基礎(chǔ)上,分別探索了廢舊鋁電容器和廢舊晶體管回收的技術(shù)方案,優(yōu)化了回收工藝及參數(shù),并對回收過程的環(huán)境友好性進行了分析。...
【文章來源】:上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:178 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 電子廢物現(xiàn)狀
1.1.1 概況
1.1.2 中國電子廢物處置現(xiàn)狀
1.2 廢舊電路板的資源化
1.2.1 資源性與危害性
1.2.2 回收體系及技術(shù)現(xiàn)狀
1.2.2.1 電子元器件的拆解
1.2.2.2 廢舊電路板基板的資源化
1.2.2.3 廢舊電子元器件的資源化
1.2.2.3.1 鋁電容器的資源化處理
1.2.2.3.2 晶體管的資源化處理
1.3 研究目的及內(nèi)容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究內(nèi)容
1.3.3 技術(shù)路線及研究方法
第二章 廢舊電路板上電子元器件拆解裝置的研制
2.1 引言
2.2 拆解裝置的研制
2.2.1 拆解機構(gòu)
2.2.2 尾氣凈化機構(gòu)
2.3 計算流體力學(xué)模擬溫度場及氣流速度場分布
2.4 拆解裝置
2.5 本章小結(jié)
第三章 廢舊電路板上電子元器件的拆解工藝優(yōu)化
3.1 引言
3.2 實驗原料和設(shè)備
3.3 實驗方法
3.3.1 電子元器件種類和數(shù)量的統(tǒng)計
3.3.2 拆解條件設(shè)計
3.3.3 優(yōu)化條件下拆解裝置對不同電路板適用性的考察
3.4 結(jié)果與討論
3.4.1 電子元器件種類和數(shù)量的統(tǒng)計
3.4.2 拆解裝置傾斜角度對拆解時間的影響
3.4.3 電路板振動次數(shù)對拆解效果的影響
3.4.4 拆解溫度對拆解效果的影響
3.4.5 優(yōu)化實驗
3.4.6 廢舊電視機和廢舊手機電路板上電子元器件拆解實驗
3.5 本章小結(jié)
第四章 拆解過程有害氣體和PM10排放特征及PM10在人體呼吸系統(tǒng)的沉積特征
4.1 引言
4.2 實驗原料和設(shè)備
4.3 有害氣體的排放特征
4.3.1 采樣方法
4.3.2 結(jié)果與討論
4.4 PM10排放特征及其在人體呼吸系統(tǒng)中的沉積特征
4.4.1 實驗方法
4.4.1.1 采樣方法
4.4.1.2 排放系數(shù)
4.4.1.3 在人體呼系統(tǒng)中的沉積特征
4.4.2 結(jié)果與討論
4.4.2.1 排放特征
4.4.2.2 排放系數(shù)
4.4.2.3 在人體呼系統(tǒng)中的沉積特征
4.5 本章小結(jié)
第五章 廢舊鋁電容器的熱處理及有價物質(zhì)的物理法分離
5.1 引言
5.2 實驗原料和設(shè)備
5.3 廢舊鋁電容器的結(jié)構(gòu)、組成及材料性質(zhì)
5.3.1 結(jié)構(gòu)及材料組成
5.3.2 各組分的熱重分析
5.4 廢舊鋁電容器的熱處理
5.4.1 實驗方法
5.4.1.1 電解液氣化過程中加熱溫度和加熱時間對廢舊鋁電容器失重率的影響
5.4.1.2 非金屬組分熱解過程中熱解溫度和熱解時間對廢舊鋁電容器失重率的影響
5.4.2 結(jié)果與討論
5.4.2.1 電解液氣化過程中加熱溫度和時間對廢舊鋁電容器失重率的影響
5.4.2.2 非金屬熱解過程中熱解溫度和熱解時間對廢舊鋁電容器失重率的影響
5.5 鋁和鐵的分離
5.5.1 電解液氣化固體殘留物中鋁和鐵的分離
5.5.1.1 實驗方法
5.5.1.1.1 破碎、磁選和篩分
5.5.1.1.2 渦流分選
5.5.1.1.3 高壓靜電分選
5.5.1.2 結(jié)果與討論
5.5.1.2.1 破碎物料的粒徑分布特征
5.5.1.2.2 第1 粒級(+2.5mm)物料中鋁顆粒的分離
5.5.1.2.3 第2 粒級(+1.6-2.5mm)物料中鋁顆粒的分離
5.5.1.2.4 第3 粒級(+0.8-1.6mm)物料中鋁顆粒的分離
5.5.1.2.5 第4 粒級(-0.8mm)物料中鋁顆粒的分離
5.5.1.3 連續(xù)回收工藝
5.5.2 非金屬組分熱解固體殘留物中鋁和鐵的分離
5.5.2.1 實驗方法
5.5.2.2 結(jié)果與討論
5.6 電解液氣化-多級物理分選與熱解-磁選處理工藝的比較
5.7 熱解-磁選工藝資源化廢舊鋁電容器的環(huán)境友好性分析
5.7.1 實驗材料
5.7.2 實驗方法
5.7.2.1 熱解氣成分
5.7.2.2 尾渣浸出毒性
5.7.3 結(jié)果與討論
5.7.3.1 熱解氣成分
5.7.3.2 尾渣浸出毒性
5.8 本章小結(jié)
第六章 廢舊晶體管的熱解及銅的富集
6.1 引言
6.2 原料和設(shè)備
6.3 廢舊晶體管結(jié)構(gòu)、組成及材料性質(zhì)
6.3.1 結(jié)構(gòu)
6.3.2 金屬成分
6.3.3 非金屬塑封料成分
6.3.3.1 塑封料元素分析
6.3.3.2 塑封料傅里葉紅外光譜分析
6.3.3.3 塑封料熱重分析
6.4 廢舊晶體管的熱解
6.4.1 實驗方法
6.4.2 結(jié)果與討論
6.4.2.1 熱解溫度和熱解時間對熱解殘留物產(chǎn)率的影響
6.4.2.2 熱解油和熱解氣
6.4.2.3 熱解殘渣
6.4.2.4 熱解機理
6.5 熱解固體殘留物中銅的分離
6.5.1 實驗方法
6.5.2 結(jié)果與討論
6.6 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
結(jié)論
展望
創(chuàng)新點
附錄A
參考文獻
研究成果及獲獎情況
已發(fā)表論文
在審論文
已授權(quán)專利
申請專利
獲獎情況
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]廢舊電路板加熱拆解過程中顆粒物的排放及其在人體呼吸系統(tǒng)的沉積特征[J]. 紀昂,王建波,郭杰,許振明,楊義晨,李英順. 環(huán)境污染與防治. 2017(06)
[2]廢舊印刷電路板中電子元器件回收處理技術(shù)進展[J]. 孫春旭,郭杰,王建波,許振明. 材料導(dǎo)報. 2016(09)
[3]基于電容分段反饋的絕緣柵雙極型晶體管門極驅(qū)動[J]. 楊陽,王慶年,龔依民,吳翠翠,姜海龍. 吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2016(05)
[4]我國典型電子垃圾拆解地持久性有毒化學(xué)污染物污染現(xiàn)狀[J]. 傅建捷,王亞韡,周麟佳,張愛茜,江桂斌. 化學(xué)進展. 2011(08)
[5]上海市郊春節(jié)期間大氣顆粒物及其組分的粒徑分布[J]. 王廣華,林俊,姚劍,范雪波,耿彥紅,位楠楠,劉衛(wèi),李燕. 環(huán)境化學(xué). 2011(05)
[6]廢棄印刷電路板脫焊設(shè)備的研制與應(yīng)用[J]. 趙子文,王玉琳,宋守許,劉光復(fù),劉志峰. 組合機床與自動化加工技術(shù). 2009(10)
[7]應(yīng)用遺傳算法的線路板拆解加熱參數(shù)優(yōu)化[J]. 高鵬,向東,楊繼平,程楊,段廣洪,丁曉宇. 現(xiàn)代制造工程. 2008(08)
[8]自動拆卸廢棄電路板上電器元件裝置研究[J]. 易榮華,陳曉勇,沈玲瓏,胡進. 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2007(09)
博士論文
[1]大氣顆粒態(tài)典型半揮發(fā)性有機污染物的粒徑分布及人體呼吸暴露風(fēng)險評估[D]. 羅沛.中國科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所) 2015
[2]鋁電解電容器用陽極箔擴面發(fā)孔腐蝕過程與控制研究[D]. 鄭紅梅.合肥工業(yè)大學(xué) 2013
[3]破碎廢棄硒鼓、廢舊冰箱箱體的渦流分選及工程應(yīng)用[D]. 阮菊俊.上海交通大學(xué) 2012
[4]破碎廢舊電路板高壓靜電分選的理論模型與優(yōu)化設(shè)計[D]. 吳江.上海交通大學(xué) 2009
[5]低壓鋁電解電容器用高性能陽極氧化膜研究[D]. 陳金菊.電子科技大學(xué) 2006
碩士論文
[1]廢棄印刷電路板熱拆解過程尾氣成分分析及處理方法研究[D]. 齊森.合肥工業(yè)大學(xué) 2015
[2]中國再生鋁行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及政策導(dǎo)向研究[D]. 李宸.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2013
[3]廢棄PDP后板玻璃中重金屬環(huán)境溶出特性研究[D]. 姜鵬飛.西南科技大學(xué) 2012
[4]電路板元器件拆除加熱工藝優(yōu)化及其熱分析研究[D]. 聞?wù)\.合肥工業(yè)大學(xué) 2009
本文編號:3580191
【文章來源】:上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:178 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 電子廢物現(xiàn)狀
1.1.1 概況
1.1.2 中國電子廢物處置現(xiàn)狀
1.2 廢舊電路板的資源化
1.2.1 資源性與危害性
1.2.2 回收體系及技術(shù)現(xiàn)狀
1.2.2.1 電子元器件的拆解
1.2.2.2 廢舊電路板基板的資源化
1.2.2.3 廢舊電子元器件的資源化
1.2.2.3.1 鋁電容器的資源化處理
1.2.2.3.2 晶體管的資源化處理
1.3 研究目的及內(nèi)容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究內(nèi)容
1.3.3 技術(shù)路線及研究方法
第二章 廢舊電路板上電子元器件拆解裝置的研制
2.1 引言
2.2 拆解裝置的研制
2.2.1 拆解機構(gòu)
2.2.2 尾氣凈化機構(gòu)
2.3 計算流體力學(xué)模擬溫度場及氣流速度場分布
2.4 拆解裝置
2.5 本章小結(jié)
第三章 廢舊電路板上電子元器件的拆解工藝優(yōu)化
3.1 引言
3.2 實驗原料和設(shè)備
3.3 實驗方法
3.3.1 電子元器件種類和數(shù)量的統(tǒng)計
3.3.2 拆解條件設(shè)計
3.3.3 優(yōu)化條件下拆解裝置對不同電路板適用性的考察
3.4 結(jié)果與討論
3.4.1 電子元器件種類和數(shù)量的統(tǒng)計
3.4.2 拆解裝置傾斜角度對拆解時間的影響
3.4.3 電路板振動次數(shù)對拆解效果的影響
3.4.4 拆解溫度對拆解效果的影響
3.4.5 優(yōu)化實驗
3.4.6 廢舊電視機和廢舊手機電路板上電子元器件拆解實驗
3.5 本章小結(jié)
第四章 拆解過程有害氣體和PM10排放特征及PM10在人體呼吸系統(tǒng)的沉積特征
4.1 引言
4.2 實驗原料和設(shè)備
4.3 有害氣體的排放特征
4.3.1 采樣方法
4.3.2 結(jié)果與討論
4.4 PM10排放特征及其在人體呼吸系統(tǒng)中的沉積特征
4.4.1 實驗方法
4.4.1.1 采樣方法
4.4.1.2 排放系數(shù)
4.4.1.3 在人體呼系統(tǒng)中的沉積特征
4.4.2 結(jié)果與討論
4.4.2.1 排放特征
4.4.2.2 排放系數(shù)
4.4.2.3 在人體呼系統(tǒng)中的沉積特征
4.5 本章小結(jié)
第五章 廢舊鋁電容器的熱處理及有價物質(zhì)的物理法分離
5.1 引言
5.2 實驗原料和設(shè)備
5.3 廢舊鋁電容器的結(jié)構(gòu)、組成及材料性質(zhì)
5.3.1 結(jié)構(gòu)及材料組成
5.3.2 各組分的熱重分析
5.4 廢舊鋁電容器的熱處理
5.4.1 實驗方法
5.4.1.1 電解液氣化過程中加熱溫度和加熱時間對廢舊鋁電容器失重率的影響
5.4.1.2 非金屬組分熱解過程中熱解溫度和熱解時間對廢舊鋁電容器失重率的影響
5.4.2 結(jié)果與討論
5.4.2.1 電解液氣化過程中加熱溫度和時間對廢舊鋁電容器失重率的影響
5.4.2.2 非金屬熱解過程中熱解溫度和熱解時間對廢舊鋁電容器失重率的影響
5.5 鋁和鐵的分離
5.5.1 電解液氣化固體殘留物中鋁和鐵的分離
5.5.1.1 實驗方法
5.5.1.1.1 破碎、磁選和篩分
5.5.1.1.2 渦流分選
5.5.1.1.3 高壓靜電分選
5.5.1.2 結(jié)果與討論
5.5.1.2.1 破碎物料的粒徑分布特征
5.5.1.2.2 第1 粒級(+2.5mm)物料中鋁顆粒的分離
5.5.1.2.3 第2 粒級(+1.6-2.5mm)物料中鋁顆粒的分離
5.5.1.2.4 第3 粒級(+0.8-1.6mm)物料中鋁顆粒的分離
5.5.1.2.5 第4 粒級(-0.8mm)物料中鋁顆粒的分離
5.5.1.3 連續(xù)回收工藝
5.5.2 非金屬組分熱解固體殘留物中鋁和鐵的分離
5.5.2.1 實驗方法
5.5.2.2 結(jié)果與討論
5.6 電解液氣化-多級物理分選與熱解-磁選處理工藝的比較
5.7 熱解-磁選工藝資源化廢舊鋁電容器的環(huán)境友好性分析
5.7.1 實驗材料
5.7.2 實驗方法
5.7.2.1 熱解氣成分
5.7.2.2 尾渣浸出毒性
5.7.3 結(jié)果與討論
5.7.3.1 熱解氣成分
5.7.3.2 尾渣浸出毒性
5.8 本章小結(jié)
第六章 廢舊晶體管的熱解及銅的富集
6.1 引言
6.2 原料和設(shè)備
6.3 廢舊晶體管結(jié)構(gòu)、組成及材料性質(zhì)
6.3.1 結(jié)構(gòu)
6.3.2 金屬成分
6.3.3 非金屬塑封料成分
6.3.3.1 塑封料元素分析
6.3.3.2 塑封料傅里葉紅外光譜分析
6.3.3.3 塑封料熱重分析
6.4 廢舊晶體管的熱解
6.4.1 實驗方法
6.4.2 結(jié)果與討論
6.4.2.1 熱解溫度和熱解時間對熱解殘留物產(chǎn)率的影響
6.4.2.2 熱解油和熱解氣
6.4.2.3 熱解殘渣
6.4.2.4 熱解機理
6.5 熱解固體殘留物中銅的分離
6.5.1 實驗方法
6.5.2 結(jié)果與討論
6.6 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
結(jié)論
展望
創(chuàng)新點
附錄A
參考文獻
研究成果及獲獎情況
已發(fā)表論文
在審論文
已授權(quán)專利
申請專利
獲獎情況
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]廢舊電路板加熱拆解過程中顆粒物的排放及其在人體呼吸系統(tǒng)的沉積特征[J]. 紀昂,王建波,郭杰,許振明,楊義晨,李英順. 環(huán)境污染與防治. 2017(06)
[2]廢舊印刷電路板中電子元器件回收處理技術(shù)進展[J]. 孫春旭,郭杰,王建波,許振明. 材料導(dǎo)報. 2016(09)
[3]基于電容分段反饋的絕緣柵雙極型晶體管門極驅(qū)動[J]. 楊陽,王慶年,龔依民,吳翠翠,姜海龍. 吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2016(05)
[4]我國典型電子垃圾拆解地持久性有毒化學(xué)污染物污染現(xiàn)狀[J]. 傅建捷,王亞韡,周麟佳,張愛茜,江桂斌. 化學(xué)進展. 2011(08)
[5]上海市郊春節(jié)期間大氣顆粒物及其組分的粒徑分布[J]. 王廣華,林俊,姚劍,范雪波,耿彥紅,位楠楠,劉衛(wèi),李燕. 環(huán)境化學(xué). 2011(05)
[6]廢棄印刷電路板脫焊設(shè)備的研制與應(yīng)用[J]. 趙子文,王玉琳,宋守許,劉光復(fù),劉志峰. 組合機床與自動化加工技術(shù). 2009(10)
[7]應(yīng)用遺傳算法的線路板拆解加熱參數(shù)優(yōu)化[J]. 高鵬,向東,楊繼平,程楊,段廣洪,丁曉宇. 現(xiàn)代制造工程. 2008(08)
[8]自動拆卸廢棄電路板上電器元件裝置研究[J]. 易榮華,陳曉勇,沈玲瓏,胡進. 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2007(09)
博士論文
[1]大氣顆粒態(tài)典型半揮發(fā)性有機污染物的粒徑分布及人體呼吸暴露風(fēng)險評估[D]. 羅沛.中國科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所) 2015
[2]鋁電解電容器用陽極箔擴面發(fā)孔腐蝕過程與控制研究[D]. 鄭紅梅.合肥工業(yè)大學(xué) 2013
[3]破碎廢棄硒鼓、廢舊冰箱箱體的渦流分選及工程應(yīng)用[D]. 阮菊俊.上海交通大學(xué) 2012
[4]破碎廢舊電路板高壓靜電分選的理論模型與優(yōu)化設(shè)計[D]. 吳江.上海交通大學(xué) 2009
[5]低壓鋁電解電容器用高性能陽極氧化膜研究[D]. 陳金菊.電子科技大學(xué) 2006
碩士論文
[1]廢棄印刷電路板熱拆解過程尾氣成分分析及處理方法研究[D]. 齊森.合肥工業(yè)大學(xué) 2015
[2]中國再生鋁行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及政策導(dǎo)向研究[D]. 李宸.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2013
[3]廢棄PDP后板玻璃中重金屬環(huán)境溶出特性研究[D]. 姜鵬飛.西南科技大學(xué) 2012
[4]電路板元器件拆除加熱工藝優(yōu)化及其熱分析研究[D]. 聞?wù)\.合肥工業(yè)大學(xué) 2009
本文編號:3580191
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