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我国电子废物综合利用进展
本文扼要阐明了电子废物综合循环利用系统,介绍了近年来我国电子废物综合利用技术方面的某些研发进展,并提出了有关促进我国电子废物综合利用产业发展的几点建议。
电子废物通常指采用电子技术的各种电器、电脑、手机等丧失使用功能的废旧品或其生产过程的残次品、边角废料。从2003年起我国进入家电淘汰高峰期,年报废量达3000多万台。
电子废物是有色金属含量丰富的再生资源。废电路板中金属含量高达40%,特别是贵金属的含量较高。每1吨含金矿石一般只能提炼6克金,而从每1吨废电路板能提炼出300克金,且因电子废物金属品位高,生产过程比较易于达到节能减排目标。例如,从废家电回收的废钢炼钢,可减少97%的废物排放、98%的空气污染、76%的水污染以及减少94%的用水量、90%的原材料、74%的能耗。我国于2008年2月开始实施的《电子废物污染环境防治管理办法》重点规范了拆解、利用、处置电子废物的行为。国家级废旧家电回收利用示范工程的第一条拆解利用生产线已在天津建成。该生产线采用自动化拆解设备,年处理废家电达33万台,可对电路板、阴极射线管显示器、氟里昂等做环保处理。每年可综合回收铜、铝、钢铁、塑料等1万多吨,成为向工业企业提供合格的再生原料的基地。该示范工程的建成标志着我国手工作坊式拆解废家电等电子废物已开始发生重大转折,是无害化、资源化、集中化处理电子废物的突破性进展。
电子废物的科学处理和综合利用产业化,是复杂的系统工程,需举全社会之力持续努力推进,科学技术与管理科学要不懈地探索创新。
1电子废物综合回收循环利用系统
电子废物的综合回收与循环利用系统是社会各种废物回收利用系统的一部分,其建设与运行应遵循的基本原则应首先以科学发展观为指导,遵循循环经济三原则,依生态产业模式要求,与自然生态相协调,无废物排放,不影响环境,使资源得到合理的充分利用。还应符合我国国情,发挥修旧利废的优良传统和人力资源雄厚的优势,按国家和地方法规发展循环经济,建设生态产业规划,整合改造现有的废品收购与加工利用网点,使电子废物综合回收利用产业化,得到持续发展。
废品的回收利用系统在社会生产与生活的大系统中运行,电子废物综合回收循环利用系统的各环节,要密切配合,灵活高效运转,做到整体效益、效率的最大化。这不仅要有科学的管理,更需要社会的广泛支持作基础。
1.1回收与分类
电子废物的回收要有深入到城乡生产、生活的回收系统,对回收品要及时进行鉴别和分类,一般可分成修复后再用和待拆解两类。
1.2拆解
废电子产品的拆解要有产品设计的配合。要有便于拆解的设计,要达到拆解的自动化要求,减少并简化紧固件数量,使危险组件易于分离,塑料编码容易识别,所用合金种类少等。拆解所得零部件,经检测鉴定可分为可再利用于修配或制造新产品和不能再利用需处理加工的两类。
1.3处理加工
经处理加工所得物料也分为用于电子产品生产的物料和用于其他目的物料两类。
据报道,我国某在建的电子废物综合利用工厂,其二期工程年处理能力为6万吨,包括拆解、机械加工、化学加工、有机溶剂及废水处理等加工工艺。对于废电脑、废手机的电路板、芯片、硬盘、软驱等进行分类拆解,然后再粉碎为粒度约1mm的粉料,再将粉料溶解为液体,从中可提取金、银、铂、钯等贵金属及其他多种有用材料。尤其从手机液晶显示屏可回收铟、钼等稀有金属。这些产品可广泛用于国防工业、航空航天、信息产业等方面。
2电子废物的综合利用技术
一般认为,制约电子废物综合利用的技术瓶颈是废电路板的处理。废电路板包括废覆铜板(生产印刷线路板的原材料)、废印刷线路板,带集成电路和电子元器件的印刷线路板(一般称废电路板)。我国是电路板生产大国,覆铜板和印刷线路板生产中的残次品和边角料数量不断增加,且其成分复杂,综合回收处理难度较大。
对废电路板的综合利用技术,国内学者不断开展研发工作,取得了不少成果。据报道,马永梅等采用“逆向稳态分离技术”,可从废线路板中分离出金属、非金属元件,能形成各组分的自然分类,并实现全过程无废液、废渣污染,总金属回收率大于96%,尤其是铜、银、金、铂、钯的回收率较高,玻璃纤维可直接利用。周全法的“废线路板全组分高值化清洁利用与示范”课题所提出的“自动拆解分类—密闭回转窑焚烧炉粗分—电解和深加工结合”的技术路线,有望做到废线路板全组分、高值化、清洁化的资源综合利用。目前主要有以下几种电子废物处理技术:
2.1重力分选
重力分选常用摇床进行。粉碎后的物料在摇床水中按密度及粒度的不同进行选别,用这种方法处理废覆铜板可得85%~95%的铜,效果良好。分离出铜后所得玻璃纤维浆可用于建材生产,水可循环使用。本法投资少、工艺简单,但难于处理废电路板。
2.2直接熔炼
将废电路板直接加入鼓风炉作焦炭作还原剂,石灰作熔剂,在高温下Ca、Fe与废电路板的玻璃纤维形成硅酸盐熔融炉渣,经水淬得到的水淬渣可作水泥原料或造船厂的除锈喷砂。其中贵金属溶于铜熔体,铅锡焊料中的大部分锡也溶于铜。有一部分铅进入炉缸,另一部分进入炉渣。还原出的铜形成粗铜锭,含铜80%~90%,送炼铜厂精炼并回收金、银等贵金属。
这种方法是目前国内回收处理废电路板的主要方法。其不足之处是废电路板中的大量有机物在熔炼燃烧中产生二恶英,因此,废电路板熔炼时的烟气必须净化处理。采用卡尔多炉熔炼是较好的工艺,用石油或天然气作燃料,氧气顶吹,废电路板直接入炉,熔炼中贵金属溶于铜,并可使高温烟气瞬间降温,用活性炭吸附装置,可消除烟气恶臭。这种方法贵金属回收率较高,适用大规模处理电子废料,但投资大,设备折旧费高,有待进一步改进。
2.3脱除有机物后熔炼
2.3.1焚烧后熔炼
废电路板熔炼对环境的危害主要来自有机物的燃烧。焚烧除去废电路板的有机物后再熔炼,可避免有机物污染,还可利用焚烧热降低能耗,熔炼所得再生铜熔制成阳极进行电解精炼,从阳极泥回收贵金属,铜和贵金属的回收率均大于98%。其中的硅酸盐熔渣可作水泥添加剂等用途。此法是日本再生铜企业处理废电路板的经典工艺。
2.3.2干馏后熔炼
在高温下干馏废印刷电路板,使环氧树脂挥发后冷凝回收,由电路板表面的铜熔炼成粗铜,粗铜经电解精炼得精铜并从阳极泥中回收贵金属。这种方法不仅能避免有机物燃烧污染,而且能回收环氧树脂,是目前国内研发的一项创新技术。
2.3.3微波处理
中国专利CN200610047807.6提出的微波处理电子废物技术,可将电子废物快速热解,这样不仅可获得可燃性气体与化工产品,而且可以通过调节微波辐射功率控制反应温度,回收不同金属。具有快速、高效、节能、成本低等优点,可较好地达到电子废物资源化、无害化处理的目的。
2.4金银的回收技术
废集成电路板、印刷线路板、元器件、边角料等,通常需要进行预先处理使金或银等富集后再进行精炼提纯,其处理技术有两种。
2.4.1火法熔炼
火法熔炼适于处理电子元器件、集成电路、印刷线路板、引线等。对有些原料可用火法熔炼—挥发法,经收尘系统从烟尘中回收金银。对银可采用火法—氯化法,使银生成氯化银浮于熔渣表面,经分离后再用还原法回收。
2.4.2湿法浸出
通常采用酸或碱液浸出或王水浸出。对于镀金、银的废件可用酸腐蚀液剥蚀其表面金、银镀层,金属基体可以再经电镀或化学镀加工后使用。对硅质点金的电子元器件,可采用硅腐蚀剂除硅,将金粒收集起来。对某些电子废料还可使用氰化钠、硫脲或卤化物使其溶解生成金或银的络合物,再处理络合物从中回收金银。
为了改进从废旧镀金件回收金的技术,研究人员提出将镀金(银)件一次提取金(银)的新技术。该技术采用高效氰化液反应器,根据金的溶解速度,使用同步电积能力的阴极。在电积过程,阴极上析出金并产生氢气;阳极有氧产生。采用有氧条件下氰化液处理废旧镀金件技术,比常用的向氰化液鼓空气法的溶解速度快4~5倍。整个生产过程可在一套设备内完成,金(银)回收率可达99%以上。这种方法也可用于处理含金(银)废液等。
2.5废电视机显像管的再生利用
显像管含有Sr、Na、Pb、K、Zn、Cd、Mn等元素,如果不回收利用,不仅浪费资源,还会污染环境。有人曾将显像管含铅的锥管玻璃制成玻璃工艺品,然而要大量高效利用玻璃,应该把屏玻璃与锥管玻璃分开,而后分别用于熔制屏玻璃和锥管玻璃。因为屏玻璃不允许含铅,不能将含铅的锥管玻璃带进屏玻璃。因此研究人员正在不断研发改进分割废显像管玻璃的技术。
目前,应用最广泛的废显像管分离技术,是金属丝加热分离法。近年来,洪亮等对该方法进行研发,采用所研发的设备和工艺,通过调节电流和加热时间等参数,切割不同尺寸的废显像管,均可以得到满意的结果,能使99%的材料分离再生,收集的荧光粉可进一步加工利用。
3结语
应加强学习,提高对建设资源节约型、环境友好型社会,以及发展循环经济重要性的认识,认真执行国家的有关政策和法规,统筹协调电子产品生产—使用—废旧品综合回收循环利用系统中各阶段的关系,加速电子废物综合利用产业化进程和工程建设进度。
还应加强科技交流,吸取国外先进经验,立足自主创新,鼓励从理论到实践的研发,采用先进的工艺技术与管理体制,逐步建成覆盖地区以至全国范围的清洁、完善、先进、有中国特色的电子废物综合循环利用系统。加强树立生态文明与促进循环经济发展的宣传教育工作,从基础教育抓起,不断提高全社会对再生资源特别是电子废物综合循环利用的认识。让公众知道,随意丢弃废旧电子制品和不正确拆解处理,不仅浪费资源,而且对环境和人体会造成危害。要夯实再生资源回收利用的社会基础,构筑电子废物综合利用的社会保障体系,使大家都自觉为转变经济发展方式,促进国民经济又好又快发展做贡献。



