第40卷第15期州化工Vol 40 No 152012年8月Guangzhou Chemical IndustAugust 2012中央核處理器的真空熱解王曉雅(中南大學化學化工學院,湖南長沙410083)摘要:在真空條件下對中央核處理器(CPU)這一重要的電子廢棄物進行低溫熱解研究,并對比較高溫度下的熱解效果。結果表明500~700℃熱解溫度下,CPU基板充分裂解,產油率高,有利于CPU中有機物的回收,且針腳可與基板分離完全。低溫熱解30~400℃條件下,CPU的阻焊層發(fā)生裂解針腳可與基板分離,且針腳鍍金層較為完整產油率相對較低,但液體產物組分較為單一,易于分離提純。關鍵詞:CPU;熱解;真空;回收;電子廢棄物中圖分類號:X075文獻標識碼:A文章編號:1001-9677(2012)15-0113-04The Vacuum Pyrolysis of Central Processing UnitWANG Xiao-yaCollege of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Hunan Changsha 410083, China)Abstract: The low temperature pyrolysis of an important electronic waste, central processing unit( CPU) was investigated under vacuum condition and was compared with the results of higher temperature pyrolysis. Results showed that thepyrolysis of CPU took place adequately with a high pyrolysis oils yield which was good for the recovery of organics in theCPU and the pins could be separated from the base plates at pyrolysis temperature of 500-700C. When the pyrolysiswas carried out at 300-400C, the solder mask of the CPU was pyrolysed and the pins could be separated from the baseplates with a relatively intact gold-plated layer. Meanwhile, the pyrolysis oils yield was lower but the composition of thepyrolysis oils was relatively simple which was easy for separation and purificationKey words: CPU; pyrolysis; vacuum; recovery; electronic wastes日新月異的技術革新和持續(xù)膨脹的市場需求極大地加速了高比例的熱解油和熱解氣。本文在較低的熱解溫度下對CPU進電子電氣產品的更新?lián)Q代,使得其數(shù)量劇增,從而導致電子廢棄行熱解處理,研究了不同熱解溫度對CPU針腳的分離效果及熱物的數(shù)量也隨之快速增加。隨著電子廢棄物對生態(tài)環(huán)境的影響解產物的影響的課題。中央核處理器( central processing uni,也就是通常所1實驗方法說的CPU,是一種重要而典型的電子廢棄物。CPU是一臺計算1.1儀器與試劑機的運算核心和控制核心,含有較多的貴金屬(主要是金)以保證其非常高的穩(wěn)定性能,所以CPU的回收更具經濟意義。SM6380掃描電子顯徵鏡,日本JOL公司; SHZMADZU在電子廢棄物回收的眾多工藝之中,熱解是處置有機廢物P2010氣相色譜質譜聯(lián)用儀,日本島津公司;DW-3L低溫冷的最有效方法之一。熱解技術是在無氧或低氧條件下將有機物阱,北京松源華興科技發(fā)展有限公司;WTs型溫控裝置,東南大加熱至一定溫度使其發(fā)生分解的過程°。經過熱解處理,電子學自動化儀表研究所;DP-A型精密數(shù)字壓力計,南京桑力電子廢棄物中的塑料、樹脂等有機物的化學鍵斷裂,網狀的大分子被設備廠;TW-1A型旋片式真空泵,溫嶺市挺威真空設備有限公分解成有機小分子-8,生成氣體、液體(油)、固體(焦)并加以司;自制加熱電阻爐及不銹鋼反應器。試劑為色譜純甲醇?；厥?具有經濟和環(huán)境的雙重價值。熱解渣的脆性好,其中的炭渣玻璃纖維和金屬易于分離,這樣非常有利于實現(xiàn)金屬的1.2原料分離和回收,避免復雜昂貴的分離過程。同時,真空條件更有利實驗所用的CPU為奔騰733系列,生產于2002年。如圖于熱解反應進行,且有利于一次熱解反應產生的揮發(fā)物迅速從所示,CPU的表面鍍金針腳并未穿過基板,而是焊接在基板的體系抽離減少二次裂解反應發(fā)生的可能性1。在CPU的回收側。CPU基板主要有玻璃纖維、銅箔、溴化環(huán)氧樹脂等組成在過程中先通過熱解使針腳與基板分離從而實現(xiàn)金屬組分與非CU基板的表面中國煤化工夏蓋在銅線上面金屬組分的分離,有利于CPU的資源綜合回收。起到高度絕緣的CNMHG能,并且有防止的前關于電子廢棄物的熱解處理大都是在較高溫度下進行電路板物理性斷1),電子廢棄物的基板完全或較完全發(fā)生裂解,并產生較作者簡介:王曉雅,女,碩士研究生,主要從事電子廢棄物中貴金屬的資源化回收。中國煤化工CNMHG第40卷第15期王曉雅:中央核處理器的真空熱解2.3熱解溫度對揮發(fā)性組分的影響表1熱解溫度為300℃和500℃下的熱解油成分圖5和表1是熱解溫度為300℃和500℃下的熱解油的GC-MS分析結果。熱解溫度為500℃時的熱解油組分的種類更pyrolysis temperature c3o0°ands0o℃多,這說明溫度較高時,有機物斷裂較為劇烈和充分。由表1中保留相對相對含量可以看到,300℃下熱解油中的主要成分按含量排序依次為苯時間化合物分子量300℃500℃酚4-異丙基苯酚、雙酚A、異環(huán)二溴雙酚A、一溴雙酚A、2-溴1.413溴甲烷苯酚、2,6-二溴苯酚以及三溴雙酚A等物質,而500℃下熱解4.342油中的主要成分則依次為苯酚、雙酚A、一溴雙酚A、異環(huán)二溴雙苯酚9461.8018.23酚A、三溴雙酚A4-異丙基苯酚、同環(huán)二溴雙酚A、2,6-二甲5.1322-甲基苯酚1080.332.16基苯酚44-亞甲基聯(lián)苯酚以及2-甲基苯酚等物質。CPU中5.3744-乙基苯酚所含的樹脂主要為雙酚A型環(huán)氧樹脂,其中四溴雙酚A作為阻5.4092-溴苯酚燃劑。在300℃下,樹脂中的四溴雙酚A部分只發(fā)生部分裂解,5.8232,6-二甲基苯酚1220.35從而得到一些溴化雙酚A組分,而其中的雙酚A部分則發(fā)生相對更徹底的裂解從而導致300℃下的熱解油中苯酚(618%)5.8692-甲基苯并呋喃和4-異丙基苯酚(10.5%)的含量很高。而在500℃下,CPU中6.112-乙基苯酚0.I1的樹脂組分基本裂解完全,尤其是其中的四溴雙酚A部分,從而6.2712,5-二甲基苯酚導致熱解油中溴化組分的含量更高。值得一提的是,表中7.0382,4,6-三甲基苯酚1360.080.51500℃的熱解油的苯酚相對含量比300℃的低很多,這并不代1-苯氧基-2-丙酮1500.110.29表500℃不利于苯酚的產生,相反,高溫時更有利于小分子產物7.2754-異丙基苯酚13610.54.06的生成。此處之所以出現(xiàn)該現(xiàn)象,主要是由于300℃時熱解油4-異丙基苯酚的總離子流圖出峰少,而500℃的則出峰多,如圖5所示,而本實驗相對含量的計算是采用面積歸一化法來處理的,從而導致9.0171-(1-乙基乙烯基)620.710.47300℃時各組分的相對含量普遍偏高。相對于400℃下的熱解2-甲氧基苯油來說,300℃下的熱解油的成分相對單一,更有利于組分的分9.102,6-二溴苯酚1.340.37離和提純。11.2344-苯基苯酚1700.700.4812.4141.0x 102,4-亞甲基聯(lián)苯酚12.5191,3-二苯氧基-2-內醇248.0x10°12.644-亞甲基聯(lián)苯酚12.763未知物0.8160x10°1,8,9-三羥基蒽0.110.5340×10°12.874未知物0.7512.9262-(2-甲氧基苯基)-2-2420.732.0x10°(4羥苯基)丙烷13.013雙酚A2285.6111.4613.053四溴雙酚A1.15Retention time/min13.133未知物13.238未知物500℃13.343未知物13.397未知物日溴雙酚A2.6140×1013.557溴化合物溴化合物13.957異環(huán)二溴雙酚A2.697.01⊥LL未知物0.8614.667同環(huán)二溴雙酚ARetention time/min15.325中國煤化工1.325.18圖5熱解溫度為300℃和500℃下的熱解油的總離子流圖Fig 5 Total ion current chromatograms of pyrolysis oils atCNMHGpyrolysis temperature of300℃and500℃2.4熱解溫度116廣州化工2012年8月3結論(1)較高熱解溫度下,CPU基板裂解完全,用鑷子可將針腳從基板刮落。低溫熱解條件下,CPU的阻焊層發(fā)生裂解,用鑷子可將針腳從基板刮落。(2)較高的熱解溫度下基板裂解充分,產油率較高,有利于Mm味基板中有機物的回收。低溫真空熱解條件下的產油率相對較低所以基板仍需再經過裂解以回收其中的有機物。(3)低溫熱解獲得的熱解油成分相對單一,易于分離和提純。(4)低溫熱解獲得的CPU針腳表面更為平整光滑,鍍金層更為完整參考文獻en t 0[1]王松濤.電子廢棄物熱處理過程產物分析[D].成都:西南交通大學,2009圖6CPU針腳的SEM掃描圖[2]王彩芹,廢棄印刷線路板稀貴金屬回收技術研究[D].北京:北京(a)300℃;(b)500℃工業(yè)大學,2006Fig 6 SEM image of the pins[3] Syed S. A green technology for recovery of gold from non-metallic see圖6是300℃和500℃溫度下熱解處理得到的CPU針腳的ondary sources[ J]. Hydrometallurgy, 2006, 82 48-53SEM掃描圖。從圖6可以看到,300℃下針腳表面較平整光滑,[4]張俊艷.電子廢棄物提金技術研究及其效益分析探討[D].上海:東華大學,2005物相主要成分為金,金的含量為58.7w%,鎳含量為230w%。[5]htp:diy,2l.com/200/201133.hml此外,炭的比例較高,其分子比高達43.lw%,這與低溫熱解條[6」徐敏,李光明,賀文智,等.廢棄印刷線路板熱解回收研究進展件下固體產物多利于制炭的結論一致。500℃熱解溫度下,針腳[J].化工進展,2006,25(3):297-300表面有較多的焊錫,這可能是由于在較高溫度下,焊錫熔化更為[7]吳文彪,丘克強.熱解終溫對酚醛樹脂層壓板真空熱裂解產物的影充分,而且基板裂解也更加劇烈,基板裂解過程中產生的揮發(fā)性響[J].中南大學學報,2011,42(10):2946-2951產物從基板向外逸散,并大致沿著與針腳平行的方向離開基板,[8]Je,G.,Ying- Shun L,Mai- Xi L. Product characterization of在較高溫度的揮發(fā)性產物氣流的流動過程中,針腳根部的焊錫waste printed circuit board by pyrolysis[ J]. Journal of Analytical and被氣流帶動從而粘附在針腳表面。圖6(a)和6(b)的針腳的根Applied Pyrolysis, 2008, 83(2): 185-189部就有較大的不同,很明顯,圖6(b)針腳根部為顯著清晰的圓9]周益輝.真空熱裂解和離心分離技術實現(xiàn)廢棄電路板中有價金屬柱線條,表面較為干凈,粘附物較少,但圖6(a)的根部明顯有較和焊錫的資源化研究[D].長沙:中南大學,2010多的粘附物,針腳根部的扁餅狀端子線條不明顯。此外,圖6101 Zhou Y.,QiuK. A new technology for recycling materials from wasteprinted circuit boards[ J3. Journal of Hazardous Materials, 2010, 175(b)的物相成分較為復雜,這與高溫熱解條件下CPU熱解吏充3):823-828分有關,此外在基板剪成小片狀的過程中,CPU的核心被破壞(11〕彭紹洪,陳烈強,甘舸.廢舊電路板真空熱解[].化工學報到,其中的硅元素有可能會粘附到針腳表面。2006,57(11):2720-2726(上接第102頁)擴鏈劑胺基上的氫越活潑,位阻效應越小,用量越大,體系類用量調整聚脲體系的配方建立凝膠時間的聚脲擴鏈劑復配的凝膠時間越短。為了滿足不同的施工工藝對凝膠時間的不同體系,可以實現(xiàn)聚脲凝膠時間的預設控制。要求,通過調整不同擴鏈劑用量建立凝膠時間的聚脲擴鏈劑復配體系。參考文獻不同用途的聚脲涂料對凝膠時間要求不一樣,凝膠時間太[1]史鋒,劉秀生,劉蘭軒高性能聚脲彈性體的研究與進展[J.上海短,固化速度太快,對設備和施工人員的要求太高,同時多次噴涂料,2011,49(01):1821涂之間的時間間隔變短,從而導致上層涂層完全固化而與下層2楊娟,王貴友胡春圃改性二胺合成新型脂肪族聚脲彈性體[J涂層層間的附著力變差。擴鏈劑的種類、用量都會影響聚脲的凝膠時間,因此在實際生產和使用的過程中,根據實際施工的具3]吳榮俊劉翠蘭噴涂聚脲彈性體熟化過程機理研究[涂料工業(yè),2010,40(1):16-19體要求,可以通過調整其配方對凝膠時間進行預控制,從而達到[4]劉宗瑜,宋蔚,郝靜梅改性二胺擴鏈劑對合成聚脲性質的影響提高聚脲的商品價值的目的。].材料科學與工程學報,200,27(3):397-3993結論5]宋蔚平脲凝膠時間和力學性能的影響[J中國煤化工12-21(1)對二胺類擴鏈劑對苯二胺44二氨基二苯甲燒進行[6】宋蔚CNMHG?；男詫垭逍阅艿挠白幼訄?∠U,3012):68-72.?；男院?延長了聚脲的凝膠時間,大大降低了反應速率。[7]陳立貴MDA的乙?；男约捌鋵铣删垭逍阅艿挠绊慬J廣州(2)擴鏈劑的種類不相同,相應的活性也差別較大,選擇適宜的擴鏈劑可以控制聚脲的凝膠時間。通過改變擴鏈劑的種化工,2011,39(20):54-56