中央核处理器的真空热解

第40卷第15期广州化工Vol. 40 No. 152012年8月Guangzhou Chemical IndustryAugust. 2012中央核处理器的真空热解王晓雅(中南大学化学化工学院，湖南长沙410083)摘要:在真空条件下对中央核处理器(CPU)这一 重要的电子废弃物进行低温热解研究,并对比较高温度下的热解效果。结果表明:500 ~700 C热解温度下,CPU基板充分裂解,产油率高,有利于CPU中有机物的回收,且针脚可与基板分离完全。低温热解300 ~ 400 C条件下,CPU的阻焊层发生裂解,针脚可与基板分离,且针脚镀金层较为完整,产油率相对较低,但液体产物组分较为单一,易于分离提纯。关键词:CPU;热解;真空;回收;电子废弃物中图分类号:X075文献标识码:A文章编号: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日新月异的技术革新和持续膨胀的市场需求极大地加速了高比例的热解油和热解气。本文在较低的热解温度下对CPU进电子电气产品的更新换代,使得其数量剧增,从而导致电子废弃行热解处理，研究了不同热解温度对CPU针脚的分离效果及热物的数量也随之快速增加。随着电子废弃物对生态环境的影响解产物的影响。日益凸现1-4),电子废弃物的资源化回收正在成为一个全球性1实验方法的课题。中央核处理器( central processing unit) ,也就是通常所说的CPU,是一种重要而典型的电子废弃物。CPU是一台计算1.1仪器与试剂机的运算核心和控制核心5)，含有较多的贵金属(主要是金)以SM6380扫描电子显微镜，日本JEOL公司; SHZMADZU保证其非常高的稳定性能,所以CPU的回收更具经济意义。QP2010气相色谱质谱联用仪，日本岛津公司;DWJ -3L低温冷在电子废弃物回收的众多工艺之中,热解是处置有机废物阱,北京松源华兴科技发展有限公司;WTS型温控装置，东南大的最有效方法之- -。热解技术是在无氧或低氧条件下将有机物学自动化仪表研究所;DP - A型精密数字压力计,南京桑力电子加热至-定温度使其发生分解的过程'0]。经过热解处理,电子设备厂;TW-1A型旋片式真空泵，温岭市挺威真空设备有限公废弃物中的塑料、树脂等有机物的化学键断裂,网状的大分子被司;自制加热电阻炉及不锈钢反应器。分解成有机小分子7一-8,生成气体、液体(油)、固体(焦)并加以试剂为色谱纯甲醇。回收[91 ,具有经济和环境的双重价值。热解渣的脆性好,其中的1.2原料炭渣、玻璃纤维和金属易于分离(0),这样非常有利于实现金属的分离和回收,避免复杂昂贵的分离过程。同时，真空条件更有利实验所用的CPU为奔腾733系列,生产于2002年。如图1于热解反应进行，且有利于一次热解反应产生的挥发物迅速从所示,CPU的表面镀金针脚并未穿过基板，而是焊接在基板的一体系抽离,减少二次裂解反应发生的可能性"。在CPU的回收侧。CPU基板主要有玻璃纤维、铜箔、溴化环氧树脂等组成,在过程中,先通过热解使针脚与基板分离,从而实现金属组分与非CPU基板的表面，有一层阻焊层,一般为绿色,覆盖在铜线上面，起到高度绝缘的作用,使电路的高密度化成为可能,并且有防止金属组分的分离,有利于CPU的资源综合回收。目前关于电子废弃物的热解处理大都是在较高温度下进行电路板物理性断裂等作用。的1.6-9.1,电子废弃物的基板完全或较完全发生裂解，并产生较作者简介:王晓雅女。硕十研究生,主要从事电子废弃物中贵金属的资源化回收。第40卷第15期王晓雅:中央核处理器的真空热解1152.3热解温 度对挥发性组分的影响表1热解温度为 300 C和500 C下的热解油成分图5和表1是热解温度为300C和500C下的热解油的GCTable 1 The composition of the pyrolysis oils atpyrolysis temperature of 300 and 500 C-MS分析结果。热解温度为500C时的热解油组分的种类更多,这说明温度较高时,有机物断裂较为剧烈和充分。由表1中化合物相对相对含量可以看到,300C下热解油中的主要成分按含量排序依次为苯时间分子量300C 500 C酚.4-异丙基苯酚、双酚A、异环二溴双酚A.一溴双酚A、2-溴1.413溴甲烷90.30 0.51苯酚、2,6-二溴苯酚以及三溴双酚A等物质,而500 C下热解4. 342苯酚61.8018.23油中的主要成分则依次为苯酚、双酚A、- -溴双酚A、异环二溴双酚A、三溴双酚A.4-异丙基苯酚、同环二溴双酚A、2,6-二甲5.1322-甲基苯酚1080.33 2. 16基苯酚.4,4'-亚甲基联苯酚以及2-甲基苯酚等物质。CPU中5.3744-乙基苯酚1.31所含的树脂主要为双酚A型环氧树脂,其中四溴双酚A作为阻5.4092-澳苯酚1722.29 1.02燃剂。在300 C下,树脂中的四溴双酚A部分只发生部分裂解，5.8232,6-二甲基苯酚0.35 2.45从而得到一些溴化双酚A组分，而其中的双酚A部分则发生相5. 8692 -甲基苯并呋喃132/ 0.84对更彻底的裂解,从而导致300C下的热解油中苯酚(61.8%)6.112-乙基苯酚和4-异丙基苯酚( 10.5% )的含量很高。而在500 C下,CPU中6.2712,5-二甲基苯酚1220.65的树脂组分基本裂解完全，尤其是其中的四溴双酚A部分,从而导致热解油中溴化组分的含量更高。值得一提的是，表中7.0382,4,6-三甲基苯酚1360.08 0.51500C的热解油的苯酚相对含量比300C的低很多,这并不代7.1641-苯氧基-2-丙酮1500.11 0.29表500 C不利于苯酚的产生,相反，高温时更有利于小分子产物7.2754-异丙基苯酚10.54. 0的生成。此处之所以出现该现象，主要是由于300C时热解油8. 6292-溴-4-异丙基苯酚214! 0.28 0. 84的总离子流图出峰少,而500C的则出峰多，如图5所示，而本实验相对含量的计算是采用面积归--化法来处理的,从而导致9.0171-(1-乙基乙烯基)160.71 0.47-2-甲氧基苯300 C时各组分的相对含量普遍偏高。相对于400 C下的热解油来说,300C下的热解油的成分相对单--,更有利于组分的分9.1032,6-二溴苯酚2501.34 0.37 .离和提纯。11.2344-苯基苯酚0.70 0. 481.0x1012.4142.4*-亚甲基联苯酚2001.55300 c12. 5191,3-二苯氧基-2-丙醇240.28 1.908.0x 10°12. 664,4-亚甲基联苯酚2. 1712. 763未知物220.816.0x 10"12. 821,8,9-三羟基蒽226 0.11 0. 53.0x10-12. 874258 ./0.75马12.9262-(2*-甲氧基苯基) -2-242/0.732.0x 10*(4-羟苯基)丙烷13.013双酚A .2285.61 11.460.013. 053四溴双酚ARetention time/min13.1333400.978.0x 10*13. 238未知2560.61500 c13. 343260.836.0x10*-13. 3972863. 1413.48-溴双酚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异环二溴双酚A384 2.69 7. 0114.350. 86o13141614. 667同环二溴双酚A384 0.55 3. 2415.325三溴双酚A462 1.32 5. 18圈5热解温度为 300心和500 C下的热解油的总离子流图Fig.5 Total ion current chromatograms of pyrolysis oils al2.4热解温度对针脚镀 金层的影响pyrolysis temperature of 300 C and 500 C116广州化工2012年8月.3结论(1)较高热解温度下,CPU基板裂解完全,用镊子可将针脚从基板刮落。低温热解条件下,CPU的阻焊层发生裂解,用镊子可将针脚从基板刮落。ht(2)较高的热解温度下基板裂解充分,产油率较高,有利于基板中有机物的回收。低温真空热解条件下的产油率相对较低,所以基板仍需再经过裂解以回收其中的有机物。(3)低温热解获得的热解油成分相对单一,易于分离和提纯。(4)低温热解获得的CPU针脚表面更为平整光滑，镀金层更为完整。参考文献[1]王松涛. 电子废弃物热处理过程产物分析[D].成都:西南交通大学，2009图6 CPU 针脚的SEM扫描图[2]王彩芹 废弃印刷线路板稀贵金属回收技术研究[D].北京:北京(a) 300 C; (b) 500 C工业大学，2006.rig.6 SEM image of the pins[3] Syed S. A green technology for recovery of gold from non - metallie sec-ondary sources[J]. Hydromatallugy, 2006, 82: 48- 53.图6是300C和500C温度下热解处理得到的CPU针脚的[4张俊艳.电子废弃物提金技术研究及其效益分析探讨[D].上海:SEM扫描图。从图6可以看到,300 C下针脚表面较平整光滑,东华大学，2005.物相主要成分为金,金的含量为58.7wt%,镍含量为23.0wt%。[5] http://diy. 21tx. com/2006/02/20/11353. html.此外,炭的比例较高,其分子比高达43.1wt%,这与低温热解条[6] 徐敏， 李光明，贺文智，等.废弃印刷线路板热解回收研究进展件下固体产物多利于制炭的结论-致。500 C热解温度下,针脚[].化工进展，2006, 25(3): 297 -300，表面有较多的焊锡,这可能是由于在较高温度下,焊锡熔化更为[7] 吴文彪， 丘克强.热解终温对酚醛树脂层压板真空热裂解产物的影充分，而且基板裂解也更加剧烈，基板裂解过程中产生的挥发性响[J].中南大学学报, 2011, 42(10): 2946 -2951.产物从基板向外逸散,并大致沿着与针脚平行的方向离开基板，[8] Jie, C., Ying- Shun L, Mai - Xi L. Product characterization of在较高温度的挥发性产物气流的流动过程中,针脚根部的焊锡waste printed cireuit board by pyrolysis [J]. Jourmal of Analytical and被气流带动从而粘附在针脚表面。图6(a)和6( b)的针脚的根Applied Pyrolysis, 2008 , 83(2): 185- 189.部就有较大的不同，很明显,图6(b)针脚根部为显著清晰的圆周益辉.真空热裂解和离心分离技术实现废弃电路板中有价金属和焊锡的资源化研究[D].长沙:中南大学, 2010.柱线条,表面较为干净,粘附物较少,但图6(a)的根部明显有较[10] Zhou Y., Qiu K. A new technology for reyeling materals from waste多的粘附物,针脚根部的扁饼状端子线条不明显。此外，图6printed cireuit boards[J]. Journal of Hazardous Mterials, 2010, 175(b)的物相成分较为复杂，这与高温热解条件下CPU热解更充(1-3): 823 -828.分有关此外在基板剪成小片状的过程中,CPU的核心被破坏[11] 彭绍洪，陈烈强，甘舸废旧电路板真空热解[J]. 化工学报，到,其中的硅元素有可能会粘附到针脚表面。2006, 57(11): 2720 -2726.(上接第102页)扩链剂胺基上的氢越活泼,位阻效应越小，用量越大,体系类、用量调整聚脲体系的配方建立凝胶时间的聚脲扩链剂复配的凝胶时间越短。为了满足不同的施工工艺对凝胶时间的不同体系 ，可以实现聚脲凝胶时间的预设控制。要求,通过调整不同扩链剂用量建立凝胶时间的聚脲扩链剂复配体系。不同用途的聚脲涂料对凝胶时间要求不一样.凝胶时间太[1] 史锋 ,刘秀生,刘兰轩.高性能聚脲弹性体的研究与进展[J].上海短,固化速度太快,对设备和施工人员的要求太高，同时多次喷涂料,2011 ,49(01);18-21.涂之间的时间间隔变短,从而导致上层涂层完全固化而与下层[2]杨娟， 王贵友，胡春國.改性二胺合成新型脂肪族聚脲弹性体[J].涂层层间的附着力变差。扩链剂的种类、用量都会影响聚脉的华东理工大学学报,2003 ,29(5) :480 - 483.凝胶时间,因此在实际生产和使用的过程中,根据实际施工的具[3]吴荣俊,刘翠兰.喷涂聚脲弹性体熟化过程机理研究[J].涂料工业,2010,40(1):16-19.体要求,可以通过调整其配方对凝胶时间进行预控制,从而达到4]刘宗瑜，宋蔚，郝静梅.改性二胺扩链剂对合成聚脲性质的影响提高聚脲的商品价值的目的。[J].材料科学与工程学报,2009 ,27(3) :397 -399.[S]宋蔚,邓字,郝静梅.扩链剂改性对聚脲凝胶时间和力学性能的影响[J].合成树脂及塑料,2009 ,26(3);17 -21.(1)对二胺类扩链剂对苯二胺.4,4'-二氨基二苯甲烷进行[6]宋蔚,郝静梅,邓宇.扩链剂间苯二胺酰基化改性对聚脲性能的影响[J].北京化工大学学报,2009 ,36(2) :68 -72.酰基化改性后,延长了聚脲的凝胶时间,大大降低了反应速率。7] 陈立贵. MDA的乙酰化改性及其对合成聚脲性能的影响[J].广州(2)扩链剂的种类不相同，相应的活性也差别较大,选择适化工,2011 ,39(20) :54 -56.宜的扩链剂可以控制聚脲的凝胶时间。通过改变打链剂的种