中央核處理器的真空熱解

第40卷第15期廣州化工Vol. 40 No. 152012年8月Guangzhou Chemical IndustryAugust. 2012中央核處理器的真空熱解王曉雅(中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南長(cháng)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(jìn)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 C熱解溫度下,CPU基板充分裂解,產(chǎn)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300 ~ 400 C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(chǎn)油率相對較低,但液體產(chǎn)物組分較為單一,易于分離提純。關(guān)鍵詞:CPU;熱解;真空;回收;電子廢棄物中圖分類(lèi)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 -ya( College 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 inves-tigated 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 ~ 700 C. When the pyrolysiswas carried out at 300 ~400 C, 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 purification.Key words: CPU; pyrolysis; vacuum; recovery; electronic wastes日新月異的技術(shù)革新和持續膨脹的市場(chǎng)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(jìn)電子電氣產(chǎn)品的更新?lián)Q代,使得其數量劇增,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量也隨之快速增加。隨著(zhù)電子廢棄物對生態(tài)環(huán)境的影響解產(chǎn)物的影響。日益凸現1-4),電子廢棄物的資源化回收正在成為一個(gè)全球性1實(shí)驗方法的課題。中央核處理器( central processing unit) ,也就是通常所說(shuō)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5)，含有較多的貴金屬(主要是金)以SM6380掃描電子顯微鏡，日本JEOL公司; SHZMADZU保證其非常高的穩定性能,所以CPU的回收更具經(jīng)濟意義。QP2010氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津公司;DWJ -3L低溫冷在電子廢棄物回收的眾多工藝之中,熱解是處置有機廢物阱,北京松源華興科技發(fā)展有限公司;WTS型溫控裝置，東南大的最有效方法之- -。熱解技術(shù)是在無(wú)氧或低氧條件下將有機物學(xué)自動(dòng)化儀表研究所;DP - A型精密數字壓力計,南京桑力電子加熱至-定溫度使其發(fā)生分解的過(guò)程'0]。經(jīng)過(guò)熱解處理,電子設備廠(chǎng);TW-1A型旋片式真空泵，溫嶺市挺威真空設備有限公廢棄物中的塑料、樹(shù)脂等有機物的化學(xué)鍵斷裂,網(wǎng)狀的大分子被司;自制加熱電阻爐及不銹鋼反應器。分解成有機小分子7一-8,生成氣體、液體(油)、固體(焦)并加以試劑為色譜純甲醇?；厥誟91 ,具有經(jīng)濟和環(huán)境的雙重價(jià)值。熱解渣的脆性好,其中的1.2原料炭渣、玻璃纖維和金屬易于分離(0),這樣非常有利于實(shí)現金屬的分離和回收,避免復雜昂貴的分離過(guò)程。同時(shí)，真空條件更有利實(shí)驗所用的CPU為奔騰733系列,生產(chǎn)于2002年。如圖1于熱解反應進(jìn)行，且有利于一次熱解反應產(chǎn)生的揮發(fā)物迅速從所示,CPU的表面鍍金針腳并未穿過(guò)基板，而是焊接在基板的一體系抽離,減少二次裂解反應發(fā)生的可能性"。在CPU的回收側。CPU基板主要有玻璃纖維、銅箔、溴化環(huán)氧樹(shù)脂等組成,在過(guò)程中,先通過(guò)熱解使針腳與基板分離,從而實(shí)現金屬組分與非CPU基板的表面，有一層阻焊層,一般為綠色,覆蓋在銅線(xiàn)上面，起到高度絕緣的作用,使電路的高密度化成為可能,并且有防止金屬組分的分離,有利于CPU的資源綜合回收。目前關(guān)于電子廢棄物的熱解處理大都是在較高溫度下進(jìn)行電路板物理性斷裂等作用。的1.6-9.1,電子廢棄物的基板完全或較完全發(fā)生裂解，并產(chǎn)生較作者簡(jiǎn)介:王曉雅女。碩十研究生,主要從事電子廢棄物中貴金屬的資源化回收。第40卷第15期王曉雅:中央核處理器的真空熱解1152.3熱解溫 度對揮發(fā)性組分的影響表1熱解溫度為 300 C和500 C下的熱解油成分圖5和表1是熱解溫度為300C和500C下的熱解油的GCTable 1 The composition of the pyrolysis oils atpyrolysis temperature of 300 and 500 C-MS分析結果。熱解溫度為500C時(shí)的熱解油組分的種類(lèi)更多,這說(shuō)明溫度較高時(shí),有機物斷裂較為劇烈和充分。由表1中化合物相對相對含量可以看到,300C下熱解油中的主要成分按含量排序依次為苯時(shí)間分子量300C 500 C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90.30 0.51苯酚、2,6-二溴苯酚以及三溴雙酚A等物質(zhì),而500 C下熱解4. 342苯酚61.8018.23油中的主要成分則依次為苯酚、雙酚A、- -溴雙酚A、異環(huán)二溴雙酚A、三溴雙酚A.4-異丙基苯酚、同環(huán)二溴雙酚A、2,6-二甲5.1322-甲基苯酚1080.33 2. 16基苯酚.4,4'-亞甲基聯(lián)苯酚以及2-甲基苯酚等物質(zhì)。CPU中5.3744-乙基苯酚1.31所含的樹(shù)脂主要為雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂,其中四溴雙酚A作為阻5.4092-澳苯酚1722.29 1.02燃劑。在300 C下,樹(shù)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0.35 2.45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5. 8692 -甲基苯并呋喃132/ 0.84對更徹底的裂解,從而導致300C下的熱解油中苯酚(61.8%)6.112-乙基苯酚和4-異丙基苯酚( 10.5% )的含量很高。而在500 C下,CPU中6.2712,5-二甲基苯酚1220.65的樹(shù)脂組分基本裂解完全，尤其是其中的四溴雙酚A部分,從而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1360.08 0.51500C的熱解油的苯酚相對含量比300C的低很多,這并不代7.1641-苯氧基-2-丙酮1500.11 0.29表500 C不利于苯酚的產(chǎn)生,相反，高溫時(shí)更有利于小分子產(chǎn)物7.2754-異丙基苯酚10.54. 0的生成。此處之所以出現該現象，主要是由于300C時(shí)熱解油8. 6292-溴-4-異丙基苯酚214! 0.28 0. 84的總離子流圖出峰少,而500C的則出峰多，如圖5所示，而本實(shí)驗相對含量的計算是采用面積歸--化法來(lái)處理的,從而導致9.0171-(1-乙基乙烯基)160.71 0.47-2-甲氧基苯300 C時(shí)各組分的相對含量普遍偏高。相對于400 C下的熱解油來(lái)說(shuō),300C下的熱解油的成分相對單--,更有利于組分的分9.1032,6-二溴苯酚2501.34 0.37 .離和提純。11.2344-苯基苯酚0.70 0. 481.0x1012.4142.4*-亞甲基聯(lián)苯酚2001.55300 c12. 5191,3-二苯氧基-2-丙醇240.28 1.908.0x 10°12. 664,4-亞甲基聯(lián)苯酚2. 1712. 763未知物220.816.0x 10"12. 821,8,9-三羥基蒽226 0.11 0. 53.0x10-12. 874258 ./0.75馬12.9262-(2*-甲氧基苯基) -2-242/0.732.0x 10*(4-羥苯基)丙烷13.013雙酚A .2285.61 11.460.013. 053四溴雙酚ARetention time/min13.1333400.978.0x 10*13. 238未知2560.61500 c13. 343260.836.0x10*-13. 3972863. 1413.48-溴雙酚A30.61 8.374.0x 10'13. 557一澳化合物26613. 58-溴化合物340.48 0.802.0x 10* t13. 957異環(huán)二溴雙酚A384 2.69 7. 0114.350. 86o13141614. 667同環(huán)二溴雙酚A384 0.55 3. 2415.325三溴雙酚A462 1.32 5. 18圈5熱解溫度為 300心和500 C下的熱解油的總離子流圖Fig.5 Total ion current chromatograms of pyrolysis oils al2.4熱解溫度對針腳鍍 金層的影響pyrolysis temperature of 300 C and 500 C116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。ht(2)較高的熱解溫度下基板裂解充分,產(chǎn)油率較高,有利于基板中有機物的回收。低溫真空熱解條件下的產(chǎn)油率相對較低,所以基板仍需再經(jīng)過(guò)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[1]王松濤. 電子廢棄物熱處理過(guò)程產(chǎn)物分析[D].成都:西南交通大學(xué)，2009圖6 CPU 針腳的SEM掃描圖[2]王彩芹 廢棄印刷線(xiàn)路板稀貴金屬回收技術(shù)研究[D].北京:北京(a) 300 C; (b) 500 C工業(yè)大學(xué)，2006.rig.6 SEM image of the pins[3] Syed S. 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Jourmal of Analytical and被氣流帶動(dòng)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(zhù)清晰的圓周益輝.真空熱裂解和離心分離技術(shù)實(shí)現廢棄電路板中有價(jià)金屬和焊錫的資源化研究[D].長(cháng)沙:中南大學(xué), 2010.柱線(xiàn)條,表面較為干凈,粘附物較少,但圖6(a)的根部明顯有較[10] Zhou Y., Qiu K. A new technology for reyeling materals from waste多的粘附物,針腳根部的扁餅狀端子線(xiàn)條不明顯。此外，圖6printed cireuit boards[J]. Journal of Hazardous Mterials, 2010, 175(b)的物相成分較為復雜，這與高溫熱解條件下CPU熱解更充(1-3): 823 -828.分有關(guān)此外在基板剪成小片狀的過(guò)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[J]. 化工學(xué)報，到,其中的硅元素有可能會(huì )粘附到針腳表面。2006, 57(11): 2720 -2726.(上接第102頁(yè))擴鏈劑胺基上的氫越活潑,位阻效應越小，用量越大,體系類(lèi)、用量調整聚脲體系的配方建立凝膠時(shí)間的聚脲擴鏈劑復配的凝膠時(shí)間越短。為了滿(mǎn)足不同的施工工藝對凝膠時(shí)間的不同體系 ，可以實(shí)現聚脲凝膠時(shí)間的預設控制。要求,通過(guò)調整不同擴鏈劑用量建立凝膠時(shí)間的聚脲擴鏈劑復配體系。不同用途的聚脲涂料對凝膠時(shí)間要求不一樣.凝膠時(shí)間太[1] 史鋒 ,劉秀生,劉蘭軒.高性能聚脲彈性體的研究與進(jìn)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(shí)多次噴涂料,2011 ,49(01);18-21.涂之間的時(shí)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，胡春國.改性二胺合成新型脂肪族聚脲彈性體[J].涂層層間的附著(zhù)力變差。擴鏈劑的種類(lèi)、用量都會(huì )影響聚脈的華東理工大學(xué)學(xué)報,2003 ,29(5) :480 - 483.凝膠時(shí)間,因此在實(shí)際生產(chǎn)和使用的過(guò)程中,根據實(shí)際施工的具[3]吳榮俊,劉翠蘭.噴涂聚脲彈性體熟化過(guò)程機理研究[J].涂料工業(yè),2010,40(1):16-19.體要求,可以通過(guò)調整其配方對凝膠時(shí)間進(jìn)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(zhì)的影響提高聚脲的商品價(jià)值的目的。[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報,2009 ,27(3) :397 -399.[S]宋蔚,鄧字,郝靜梅.擴鏈劑改性對聚脲凝膠時(shí)間和力學(xué)性能的影響[J].合成樹(shù)脂及塑料,2009 ,26(3);17 -21.(1)對二胺類(lèi)擴鏈劑對苯二胺.4,4'-二氨基二苯甲烷進(jìn)行[6]宋蔚,郝靜梅,鄧宇.擴鏈劑間苯二胺?；男詫垭逍阅艿挠绊慬J].北京化工大學(xué)學(xué)報,2009 ,36(2) :68 -72.?；男院?延長(cháng)了聚脲的凝膠時(shí)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(lèi)不相同，相應的活性也差別較大,選擇適化工,2011 ,39(20) :54 -56.宜的擴鏈劑可以控制聚脲的凝膠時(shí)間。通過(guò)改變打鏈劑的種