一种废弃印刷线路板取制样方法的应用

杨红建

（江西铜业集团有限公司，江西 南昌 330000）

1 研究背景及意义

印刷电子线路板是电子工业的基础，是各类电子产品中不可缺少的重要部件。随着信息产业的高速发展，电子设备更新换代速度不断加快，印刷线路板产量也呈急剧增长之势[1]，目前，我国已成为世界上最大的电子废弃物产生国[2]，电子废弃物呈逐年增长趋势，我国对电子废弃物的资源化、减量化和无害化处理迫在眉睫，当前处理废弃线路板有物理法、焚烧法、热解法、熔炼法等多种方法，但国内市场上有关废弃刷线路板的交易制度却不健全，基础比较薄弱。在废弃线路板的回收环节中，买卖双方多数是通过目测和经验判断对线路板价值进行估算，以达成交易，这种方式缺乏科学依据和数据支撑，不具推广性，也反映出了当前国内废弃线路板的交易没有成熟可循的市场规则，靠这种赌博式的交易行为，双方无疑都承担了很大的风险。对于交易是否合算，买方通常做法是通过金属产值进行倒推估算。而废线路板在回收处理过程中存在不同程度的损失和损耗，因此对于倒推法估算有一定的误差，指导性不强。

基于上述原因，研究了一种废弃印刷线路板的取样和制样方法，旨在建立一种完整、合理的废弃印刷线路板的取制样标准和方法，提供可靠的数据支持，规范线路板的市场交易行为，引领市场逐渐走向标准化和正规化。

2 国内外关于废线路板的检验现状

2.1 国外情况

德国的Aurubis 公司、日本的同和公司和比利时的优美科集团是国际上公认在电子废料回收处理上非常成功的大型跨国公司。以优美科公司为例，其旗下的霍博肯冶炼厂是专门处理电子废料的工厂，关于其原料的抽样和化验方法经过了几十年的不断研究、创新、改进，目前已经拥有了一整套非常完善成熟的检验方法，其每种材料都有专门的抽样流程，大部分有专门的抽样设备，使人工干涉和抽样风险变得最小。另外其自动化和信息化为检验分析系统能够达到最大的精确度提供了重要的技术支持。

2.2 国内情况

国内回收处理废弃线路板的工厂还没有废线路板的取样、制样的标准和方法，样品制备和分析方法也仅仅只停留在实验室阶段，所取得的成果与实际运用还相差甚远，同时行业里也没有建立任何有关废线路板的取制样标准，该领域仍是一项空白，亟需填补。

3 研究方法

3.1 抽样分拣

以每车为一个检验批，首先判断每袋装电路板的物理外观是否一致，是否有混装、实物与合同要求是否相符等；再按4%的抽样比例随机抽取样品准备进行破碎，开启破碎机，皮带输送机输送进料，经一级破碎机破碎至5 cm 左右后（若一级破碎不能达到5 cm 的粒度要求，需再进行二级破碎），破碎后进行分拣，将其中的铁、铝、铜线包、电容等品种分拣出来，剩余的则作为去元器件的线路板品种（以下简称“线路板”）收集归类，取样流程见图1。共对CRT 彩色显示器线路板进行了5 批次样品进行破碎分拣，分拣出的各品种质量及比例如表1 所示。

表1 CRT 彩色显示器线路板中各品种数量及比例

图1 废弃线路板的取样流程

从各品种分拣情况来看，经过破碎后，电路板中的铁分离情况比较好，但破碎效果并不好，只造成了挤压变形；铝分离的效果也较好，有少量线路板，已分离的电容器做电容品种单独收集称重，而在线路板中未分离开的小电容器则全部作为线路板收集。由于铁、铝、电容品种分离情况较好，且铜、金、银等主要元素的含量低，对分拣后的线路板和铜线包进行取样、制样、分析进行研究。

先将线路板经转堆混匀后按照圆锥四分法进行缩分，每次缩分留一半继续缩分，另一半装袋；直至缩分至40 kg 左右样量作为下一步制备的样品，铜线包用四分法缩分20 kg 左右作为下一步制备的样品。

3.2 样品制备

废弃线路板样品制备流程见图2。

图2 废弃线路板样品制备流程

3.3 粉碎分选

线路板样品通过皮带上料进入破碎分选一体机内进行粉碎分选作业，选用锤式破碎机对样品进行进一步粉碎，破碎机设定出料粒度为3 mm，破碎过程中防止物料飞溅洒落，并及时收集洒落的物料，全部通过3 mm 筛后，样品进入气流分选机内进行分选，将金属和非金属物料进行有效分离，气流分选机共设有5 个出口，分别收集粗粒级铜粉、细粒级铜粉及粗颗粒树脂粉、树脂粉细颗粒4 个样品，其中脉冲除尘器中物料少，可作为非金属物料从总量中扣除。粉碎分选后各品种的质量见表2。

表2 线路板粉碎分选后的各品种数量 kg

由于粉碎分选的现场作业空间受限，未能对每批破碎过程中溅到地面上物料进行有效收集，本次实验是在A、B、C 3 批物料粉碎完后，再对地面上的物料溅出的进行统一收集，3 批粉碎分选结束后，现场收集12.74 kg 物料，从总数比较，物料损失率约为1.8%，在设计的允差范围内，不会对样品的整体品位造成影响。3 批样品分选出的金属物料分别占17.85%，23.89%，27.23%。铜线包由于表面是陶瓷状的材料包裹，硬度大，用锤式破碎机粉碎铜线包效果不佳，改用剪切式破碎机进行破碎，破碎后粒度约1 cm，经过过水床分选出金属和非金属两种物料，干燥箱温度设定60 ℃，烘4～5 h 至恒重后称重记录。

3.4 缩分制样

本次试验铜粉样品采用直接打磨制样，将线路板中的粗铜粉、细铜粉分别混匀后用二分器缩分，均缩分至200 g 后放入制样粉碎机内研磨30～40 s，用0.8 mm和0.44 mm 标准套筛，分筛上、筛下称重装袋，由于气流分选率约85%，0.8 mm 筛上物料中仍含有非金属物料，在装袋前，尽量用样勺将其取出单独称重装袋；细铜粉用0.44 mm 标准筛分筛上、筛下分别称重装袋。

树脂粉样品先混匀后，然后用自动缩分机进行缩分，设定1/2 缩分比例逐步缩分至500 g 左右作为样品装袋分析。

铜线包根据烘干后的的质量比例进行配样，配样量700～800 g，入高温箱式电阻炉内熔融，炉温设定1 200 ℃，在1 200 ℃温度下保温4 h 后停炉冷却取出，收集铜锭和铜渣钻样，铜锭钻取样屑后用磁铁除去混入的铁屑，放入制样粉碎机内打磨10 s 左右，用0.44 mm 标准筛筛分，筛上、筛下分别称量，取出筛上、筛下样品分别按四分法混匀缩分成4 份[3]。炉渣样品制备方法同铜锭样屑制样。

整个样品制备过程所使用的破碎机、二分器、粉碎机等设备在使用前都进行了清扫，并用待检样品进行了清洗。

4 实验分析

各品种样品分析结果如表3 和表4。

表3 各品种分析结果

表4 三批废线路板样品综合品位

5 小结

通过本次实验开展，废弃印刷线路板取制样方法研究取得了阶段性的成果，验证了取样和制样流程和方法的可行性。

5.1 从一级破碎情况看，铁和铝经过破碎后，分离效果比较好，可通过分拣将其拣出，铁件经过磁选分离，有效降低粉碎过程设备损耗和提高粉碎分选效率，铜线包等硬度大的物料可用剪切式破碎机破碎后入中频炉熔融。

5.2 金属与非金属分选效率约85%，金属中仍含有少量非金属物料，由于考虑金属物料用中频炉熔融，因此金属中含有少量非金属对金属物料样品的均匀性影响不大。且物料损失率为1.8%，在允差范围内，因此粉碎分选过程的物料损失对电路板的成分结果影响也不大，故选用气流分选技术用于金属与非金属的分离是可行的。

5.3 粗铜粉、细铜粉采用了直接打磨的方式制样，样品存在不均匀现象，在化验分析成分结果有一点偏差，铜粉样品将先用中频炉融样后打磨制样，则完全可解决样品不均匀的问题。

5.4 废弃线路板的取样量、取样误差、取样精密度等方面有待进一步研究。