國外電子廢棄物資源化概述

劉 平，彭曉春，楊仁斌，夏 海

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程研究所，湖南長沙410128）

國外電子廢棄物資源化概述

劉 平，彭曉春，楊仁斌，夏 海

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程研究所，湖南長沙410128）

隨著信息工業(yè)的飛速發(fā)展，以及人們對電子廢棄物認識的深入和環(huán)保意識的加強，電子廢棄物的回收利用已逐漸成為一項新興產(chǎn)業(yè)。通過分析國外發(fā)達國家對電子廢棄物的環(huán)境管理、工藝技術(shù)以及回收體系狀況，總結(jié)了發(fā)達國家的成功經(jīng)驗，對我國建立和完善電子廢棄物管理體系，發(fā)展研究電子廢棄物資源化技術(shù)提出對策和建議。

電子廢棄物；資源化；回收

由于大量電子廢棄物對環(huán)境的污染和生態(tài)的破壞日趨嚴重，因此，減量化、無害化、資源化處理電子廢棄物成為亟待解決的問題，對保護人們賴以生存的環(huán)境和資源的循環(huán)再生利用有極大的促進作用，對發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)文明社會具有重要的意義。

隨著信息科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，電子類產(chǎn)品的更新?lián)Q代年限在不斷縮短，被淘汰的電器、電子產(chǎn)品數(shù)量也在大幅增長，電子垃圾每5年增加16%～28%，比總廢物量的增長速度快3倍。電子垃圾已成為城市垃圾中增長最快的垃圾。美國等經(jīng)濟發(fā)達國家面臨著電子廢棄物大量排放的困境，因此，它們對電子廢棄物的資源化回收開始最早，1969年美國礦業(yè)局（USBM）已開始嘗試從廢棄軍事設(shè)備的破碎產(chǎn)品中回收貴金屬，并建成了處理量達0.23 t/h的中試廠。電子廢棄物潛在價值高，根據(jù)金屬含量不同，每噸電子廢棄物價值達幾千美元，甚至高達9 193.4美元。由于電子廢棄物中蘊藏了巨大商機，因此現(xiàn)在很多發(fā)達國家已將電子廢棄物回收處理作為一項主營業(yè)務(wù)。發(fā)達國家的成功經(jīng)驗，是在“3R”（減量化、再利用、再循環(huán)）原則的基礎(chǔ)上，遵循“資源—產(chǎn)品—再生資源”和“循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式”，并實行“生產(chǎn)商責(zé)任延伸制”，組建生產(chǎn)商聯(lián)合協(xié)會或者經(jīng)授權(quán)的民間組織，通過立法確保電子廢棄物物流和資金暢通，從而實現(xiàn)對電子廢物的綜合回收利用。

1 國外電子廢棄物的管理

美國、日本和歐盟等發(fā)達國家和地區(qū)，在電子產(chǎn)品的報廢和處置等方面均建立了較為系統(tǒng)的法律體系，包括立法征收電子垃圾處理費和立法再生利用。

立法征收電子垃圾處理費，主要有美國和歐盟。歐盟同時也擴大了生產(chǎn)者責(zé)任制的范圍，將電子垃圾處理費的征收范圍擴大到了在歐盟銷售的任何電器。

立法再生利用，主要有日本和部分歐洲國家。2000年頒布的日本《家用電器再生利用法》，明確規(guī)定制造商和進口商必須負責(zé)自己生產(chǎn)和進口產(chǎn)品的回收和處理。瑞典法律規(guī)定電子廢棄物的處理費用由制造商和政府共同承擔(dān)。法國則強調(diào)全社會共同盡責(zé)，規(guī)定每人每年至少回收4kg電子垃圾。

德國是對電子廢棄物進行綜合回收處理最早的國家，早在1972年就頒布了《德國廢棄物法案》；經(jīng)1986年的第四次修訂后，命名為《關(guān)于避免和回收利用廢棄物法案》。1994年德國又制定了《循環(huán)經(jīng)濟和避免廢棄物法案》，率先走向循環(huán)型經(jīng)濟社會。

日本是一個后起的工業(yè)國家，在不到150年的時間內(nèi)，走完了歐美國家300年的工業(yè)化道路，與此同時也加倍地體驗了環(huán)境破環(huán)和污染的苦果。雖沒有明確的理念，但在工業(yè)廢物和生活垃圾處理方面，無論是在立法上還是在技術(shù)上，日本都處于比較先進的水平。特別是在20世紀90年代，日本提出了“環(huán)境立國”的口號，并集中制定了廢棄物處理、再生資源利用、包裝容器和家用電器循環(huán)利用、化學(xué)物質(zhì)管理等一系列法規(guī)。在建立、健全了環(huán)境保護和廢棄物循環(huán)利用法規(guī)的基礎(chǔ)上，2000年制定了《循環(huán)型社會基本法》，2000年就被稱為“循環(huán)型社會元年”。

美國早在1965年就制定了《固體廢物處理法》，并成為第一個以法律的形式將廢棄物利用確定下來的國家；1976年頒布了《資源保護回收法》；1984年美國國會通過《資源保護與回收法》，該法規(guī)是目前世界上比較詳細、完整的一部法律，強調(diào)國會要資助各州政府的環(huán)保局建立有關(guān)廢棄物處理、資源回收、環(huán)境保護的規(guī)劃，以及回收技術(shù)及設(shè)備的研究與開發(fā)，資助專業(yè)人員的培訓(xùn)等事項。

2 國外電子廢棄物的回收利用

在歐洲，電子廢棄物的處理工作應(yīng)當(dāng)從20世紀70年代算起。德國的USBM公司用物理分離方法對軍隊的電子廢棄物進行簡單處理。從20世紀80年代初開始，德國、瑞士、瑞典等國對電子廢棄物的綜合利用進行了深入研究，并致力于手工拆卸和金屬富集工藝技術(shù)的開發(fā)。1991年德國提出了“七部分創(chuàng)造”的手工拆卸方案；瑞士通過手工拆卸進行了有價值的原件和材料的回收利用，獲得了可觀的經(jīng)濟效益。德國和荷蘭禁止垃圾填埋處理，而垃圾焚燒處理則僅在特殊條件下才被允許。20世紀90年代，鑒于機械化處理不會產(chǎn)生有毒性物質(zhì)的特點，金屬富集體的機械化工藝進一步發(fā)展并在西歐實施。德國的FAPS一直在研究廢舊電路板的自動拆卸技術(shù)，采用與電路板自動裝配方式相反的原則進行拆卸，先將廢棄電路板放入加熱的液體中熔化焊點，再用一種SCARA機械裝置根據(jù)構(gòu)件的形狀分揀出可用的構(gòu)件。德國Daimle-Benz研究中心也開發(fā)了四段式處理工藝：預(yù)破碎，液氮冷卻后粉碎，分類，靜電分選。它的優(yōu)點是液氮冷卻有助于破碎，在粉碎過程中通過液氮冷卻可以避免形成有害氣體，而且其電分選設(shè)備可以分離尺寸小于0.1 mm的顆粒，甚至可以從粉塵中回收貴重金屬。

美國比較注重清潔生產(chǎn)工藝的開發(fā)，立足于在生產(chǎn)過程中減少廢棄物的產(chǎn)生，并降低有害廢棄物的處理量。對于有害廢棄物處理，傾向于焚燒和填埋，不太注重資源回收。資料顯示，美國每年更新的個人電腦有1 400～2 000萬臺，其中只有10%被回收或再利用，有相當(dāng)一部分出口到其他國家，15%通過填埋進行處理，75%收集后堆存。在美國加州羅斯維爾的惠普產(chǎn)品回收利用解決方案（PRS）工廠，400萬美元的破碎與分隔設(shè)備（Noranda公司制造）非常精密，它處理的東西全部可以回收利用。設(shè)備可在5min之內(nèi)將陳舊PC研磨成原來的四分之一大小的碎片。

日本是世界上電子技術(shù)最為先進、電子產(chǎn)品應(yīng)用范圍最廣的國家之一，它開展電子廢棄物的處理研究工作也比較早，而且日本非常重視能源和資源的節(jié)約和再利用。日本的循環(huán)經(jīng)濟中，充分體現(xiàn)了“3R”原則。據(jù)統(tǒng)計，通過實施《家電循環(huán)法》，有60萬t家電垃圾變廢為寶。通常是通過粉碎后，經(jīng)電磁篩選、風(fēng)力篩選等，將鐵屑、銅屑、鋁屑等選出，作為再生資源利用；塑料、玻璃、木塊等的碎末則進行焚燒和填埋處理。典型例子如日本的NEC公司開發(fā)的廢棄電路板的處理工藝。

3 國外電子廢棄物的回收利用技術(shù)

歐美和日本經(jīng)濟發(fā)達國家，電子廢棄物的處理技術(shù)處于領(lǐng)先地位，回收效率高，產(chǎn)生污染少。采用電弧爐熔煉回收電子廢棄物中的金、銀、鈀，其回收率可分別達到99.88%，99.98%和100%[1]。Engelhard的一家冶金廠采用壓碎—分類—燃燒—物理分離—熔煉—電解的工藝，從電子廢棄物中回收金、銀、鈀，其回收率達到90%[2]。Masude等[3]發(fā)明了銅熔煉爐回收電子廢棄物中金和銀的專利，即電子廢棄物經(jīng)焚燒后與熔融的銅接觸，形成銅—金—銀合金，然后利用電解技術(shù)從該合金中回收金和銀。Chi等[4]采用機械分選—硫酸+過氧化氫浸出基本金屬—硫代硫酸銨+硫酸銅+氨水浸出金和銀工藝回收金和銀，金的浸出率＞95%，而銀的浸出率達到100%。

在基本金屬回收方面，Kinoshita等[5]利用銅和鎳在不同濃度的硝酸中溶解量的不同，采用兩步浸取的方法分別浸出銅和鎳。Chi等[4]采用機械破碎分選—硫酸+過氧化氫工藝浸出廢舊電路板中的銅、鐵、鋅、鎳和鋁，其浸出率均高于95%，剩余的固體物用硫代硫酸銨、硫酸銅和氨水回收其中的金和銀。Hugo等[6]采用破碎—靜電分選—磁選—浸出—電解工藝從電路板及其他電子元件中回收銅，銅回收率高于98%，其純度達到99.5%。AndreaMectlcci等[7]先用 1～6 mol/L 的硝酸浸出破碎成2.5 mm2大小的廢電路板中的金屬，浸出液用氫氧化鈉中和后電沉積來回收銅和二氧化錫，電解余液通過電滲析再生硝酸回用，而浸出后剩余的固體用1.5 mol/L的鹽酸溶解其中的錫酸沉淀物，再通過電沉積回收溶解液中的金屬錫，電解余液則回用于溶解錫酸。金屬回收率高，可獲得高純度的金屬單質(zhì)，而且該工藝采用毒性小、腐蝕性低的試劑作為浸出液。整個過程浸出液循環(huán)使用，減少甚至避免廢液的排放，適應(yīng)日趨嚴格的環(huán)保要求，實現(xiàn)清潔高效地回收高純度金屬。

國外在20世紀80年代開始將生物技術(shù)應(yīng)用于回收電子廢棄物中的金屬。其基本原理是利用某種微生物或其代謝產(chǎn)物與電子廢棄物中的金屬相互作用，產(chǎn)生氧化、還原、溶解、吸附等反應(yīng)，從而實現(xiàn)回收其中的有價金屬。Brandl等[8]人采用硫桿菌、氧化鐵硫桿菌、黑曲霉、青霉菌等細菌對機械處理電子廢棄物過程中產(chǎn)生的粉塵或微細顆粒（<0.5 mm）中的金屬進行了浸出試驗研究。Neil等[9]采用去磺弧菌從廢舊電路板中回收金和鈀。Macaskie等[10]提出了一種采用生物氣體從電子廢棄物（含電路板）浸出液中回收金、銀和鈀的新工藝。生物技術(shù)工藝簡單，回收過程具有安全、高效、清潔的特點，對環(huán)境負面影響小，潛力大。但是可利用的菌種少，培養(yǎng)周期長，該技術(shù)距離工業(yè)應(yīng)用還有一些距離。

4 國外電子廢棄物的回收體系

國外電子廢棄物回收體系的研究既注重理論又注重實際應(yīng)用，并且已經(jīng)取得了一定的經(jīng)濟和環(huán)境效益。從生態(tài)設(shè)計入手，方便電子廢棄物回收物流的實施；定量研究約束條件過多，實際可操作性不強；法律法規(guī)研究完善，大部分已付諸實施。

回收理論與方法。Thierry等[11]闡述了包括電子廢棄物在內(nèi)的各種廢舊商品的價值再生的方式（包括直接再利用、修復(fù)后再利用、再生循環(huán)到廢棄掩埋）及這些具體方式在供應(yīng)鏈的定位，描述了商品退貨及回收管理的方法，并構(gòu)造了回收流程；YueYu等[12]探討了電子廢棄物材料回收與處理的決策方法，提出了綜合考慮環(huán)境影響、回收可行性及資源利用程度等因素的電子產(chǎn)品生命周期終了時的優(yōu)化回收準則；RichardM.Noller闡述了家電產(chǎn)品設(shè)計的一般原則和方法、材料選擇、零件聯(lián)接方式，以及電子廢棄物的回收、處理策略；Gogin和Browne[13]對電子廢棄物的資源再生問題進行了研究，詳細闡述了電子產(chǎn)品在生命周期結(jié)束后其資源重獲的各種方式，具有一定的實踐意義。

開發(fā)回收工具及建立回收企業(yè)。如G.seliger等把回收系統(tǒng)與基于全生命周期的綠色設(shè)計有機地結(jié)合在一起，詳細研究了以電子廢棄物回收價值為評價因素的回收方法，并開發(fā)了一系列廢舊家電產(chǎn)品回收的快速拆卸工具。荷蘭通過研究產(chǎn)品的回收和拆卸策略，開發(fā)了具有處理60萬臺電冰箱的回收系統(tǒng)以及相應(yīng)的拆卸流水線，有效地減少了環(huán)境污染，也減輕了工人的勞動強度。2001年2月，世界首家電子廢棄物處理廠“生態(tài)電子公司”在芬蘭北部的電子城奧魯正式建成投產(chǎn)。日本通產(chǎn)省與日本家電制造商聯(lián)合，投資50億日元研究開發(fā)家電回收處理集成系統(tǒng)，已于1998年建成了一坐示范型小規(guī)模實驗工廠，并取得了良好的運行效果：豐田公司也建立了針對自己產(chǎn)品的回收工廠。

5 國外電子廢棄物回收處理的經(jīng)驗

電子廢棄物資源化產(chǎn)業(yè)在發(fā)達國家已初具規(guī)模，并且進入了快速發(fā)展時期，該產(chǎn)業(yè)不僅取得了大量的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，而且創(chuàng)造了大量的就業(yè)機會，帶來了極大的社會效益。他們的成功經(jīng)驗，對正處于電子廢棄物回收處理初步階段的我國具有很大的借鑒作用。他們的經(jīng)驗，概括起來主要有4條。

5.1 健全的法律、法規(guī)保障體系

發(fā)達國家通過立法來保證電子廢棄物的合理回收、處理以及再利用，以法律法規(guī)作為強有力的保障措施，為電子廢棄物的回收處理提供了制度保障。這些法律內(nèi)容基本包括：合理確定電子廢棄物涵蓋的范圍，明確各主體的責(zé)任，對電子廢棄物處理目標做出明確規(guī)定。

5.2 采取有效的經(jīng)濟政策

發(fā)達國家將經(jīng)濟政策應(yīng)用到電子廢棄物管理領(lǐng)域中，為電子廢棄物的處理提供資金，激勵和改變居民、廠商行為，引導(dǎo)全社會參與電子廢棄物回收處理過程。經(jīng)濟政策分為經(jīng)濟約束政策和經(jīng)濟激勵政策。經(jīng)濟約束政策通過收取垃圾處理、填埋費（稅）等，改變產(chǎn)品的成本結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)生產(chǎn)者和消費者的行為，改變廢棄物回收處理的責(zé)任。經(jīng)濟激勵政策通過稅收減免、政府獎勵等措施，鼓勵生產(chǎn)者和消費者減少和再利用廢棄物，獎勵對廢棄物回收處理做出貢獻的相關(guān)參與者。

5.3 實行生產(chǎn)者責(zé)任延伸制

生產(chǎn)者責(zé)任延伸制就是在對生產(chǎn)者的生產(chǎn)行為進行約束的同時，要求生產(chǎn)者在廢棄物回收處理過程中必須承擔(dān)全部或部分責(zé)任。部分發(fā)達國家還將此項制度上升至法律的高度，強制生產(chǎn)企業(yè)執(zhí)行。

5.4 建立科學(xué)的回收體系

發(fā)達國家建立完善回收處理體系為其有效回收處理電子廢棄物提供了基礎(chǔ)保證。這些機構(gòu)主要有：回收網(wǎng)點、集中轉(zhuǎn)運站、回收處理廠、舊貨市場、最終處理場。一些回收處理機構(gòu)具有不同的功能，承擔(dān)多種回收處理作業(yè)，既負責(zé)對電子廢棄物的收集、分揀作業(yè)，又承擔(dān)對分揀后的廢棄物進行處置作業(yè)。在此基礎(chǔ)上，建立了規(guī)范、順暢的回收渠道。合理的回收物流渠道有效地規(guī)范了消費者對電子廢棄物的處置，提高了源頭的回收量，降低了回收物流成本。

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Study on the overseas electronic waste

LIU Ping，PENG Xiaochun，YANG Renbin，XIA Hai
（Research Institute of Environmental Science and Engineering in Hunan Agriculture University，Changsha 410128，China）

E-waste has become a new industry with the rapid development of information industry as well as the in-depth understanding on E-waste and enhance of awareness of environmental protection.Aggsegate situation of environmental management as well as technology and recycling system and summarized successful experience of developed countries，which has provided countermeasures and suggestions for the establishment and improvement of electronic waste management system and development of electronic waste recycling technology

E-waste;resources;recycling

X705

A

1674-0912（2010）02-0041-04

2010－01－20）

劉 平（1984-），男，湖南沅江人，碩士研究生，主要從事環(huán)境規(guī)劃與管理、循環(huán)經(jīng)濟生態(tài)、工業(yè)設(shè)計等。