廢舊家用電器的資源化

李英順，黃 晨，朱理立，顧衛(wèi)星，王建明，楊義晨

（上海新金橋環(huán)保公司，上海 201201）

廢舊家用電器的資源化

李英順，黃 晨，朱理立，顧衛(wèi)星，王建明，楊義晨

（上海新金橋環(huán)保公司，上海 201201）

廢舊家電具有數(shù)量多、危害大、潛在價值高等特點。簡要分析了廢舊家用電器的材料組成，闡述了國內(nèi)廢舊家用電器資源化處理的技術現(xiàn)狀，并提出了行業(yè)的問題和未來發(fā)展以及適合我國國情的解決方案。

廢舊家電；資源化制度及技術；破碎；分選

0 引言

為了提高資源能源利用效率，減少環(huán)境污染，拉動內(nèi)需、促進節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展，我國已實行《家電以舊換新實施辦法》和《廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理管理條例》，并以電視機、電冰箱（含冰柜）、洗衣機、空調、電腦(簡稱四機一腦)為著力點逐漸全面鋪開。

電子廢棄物具有資源性（表1）和污染性雙層性。不少國家日益重視從廢舊電器中回收資源，加大力度開發(fā)“城市礦產(chǎn)”，走從靠“原生資源”轉向“再生資源”的創(chuàng)新轉型發(fā)展之路。

表1 常見電器的材料組成及其質量分數(shù)（%）Tab.1 The material composition and fraction of mass of common electric apparatus（%）

本文在論述廢舊家電回收處理技術的基礎上，指出現(xiàn)行工藝中存在的問題并闡述了今后的發(fā)展思路與改進措施。

1 廢舊家電資源化技術

廢舊電器的資源化技術是多學科門類的交叉與融合，涉及拆解、再制造、破碎、分類、分選、無害化處理等，各工藝之間互相關聯(lián)，因此需要確保工藝線路流暢、配置合理、運行安全可靠等。

1.1 拆解

拆解是廢舊家電資源化處理的前置環(huán)節(jié)，但拆解不是反裝配，拆解的目的是延長相關元器件的生命周期而再使用，減少回收處理的成本。按照不同的分類標準可分為：破壞性拆解和非破壞性拆解；人工拆解和機械化拆解；熱方法和非熱方法拆解等。如考慮到元器件或部件的再使用則采用非破壞性拆解；如考慮到成本開支及設備投入，在我國則適合采用人工拆解；如考慮到在工藝中減少污染則采用非熱法拆解。近年來，也有對拆解的非人工方法的研究與報道[1]，如NEC的紅外拆解法、機器人拆解和化學法拆解（利用HBF4/H2O2溶解焊料拆解PCB），但在工業(yè)化應用中則較為鮮見?；瘜W法拆解的二次污染較難治理并且成本也高；由于廢舊電器螺絲種類不一、銹蝕等原因，機器人拆解法一時也很難應用。因此，在我國目前條件下，人工拆解較為可行。

1.2 物理法回收技術流程

發(fā)達國家常采用高度機械化技術來處理廢舊家電，如電冰箱的整機破碎分離、帶電子零件的PCB的整體破碎分離等。但我國因人工成本低、設備引進難、自主產(chǎn)權技術少等問題，采用人工深度拆解后的半機械化處理方案較為可行。

對電子廢棄物回收處理有熱方法、物理法、化學法，但主流技術是物理法[2,3]。該方法分為干法和濕法兩種，這兩種技術在我國都有應用。其中，對PCB下角料回收銅多采用濕法，其流程主要是采用濕法對PCB進行破碎解離，然后通過分級或分配器，再通過搖床回收銅；對非金屬樹脂粉末則經(jīng)過壓濾風干后填埋或通過添加電線皮、木屑、石蠟、碳酸鈣等混合后加工成塑木。該方法具有投資少、流程簡單、易于操作和維護等優(yōu)點。

干法處理則是資源化處理的主流工藝，多采用破碎—分級—磁選—電選的綜合流程，也有的為了提高處理量和提高回收率在流程中增加渦電流、風選、旋流器等環(huán)節(jié)。該流程存在的問題是破碎過程中非金屬材料易受熱粘連或污染氣體泄漏，因此常采用負壓破碎使污染降低并利用分選。另外，破碎的主要目的是使成分解離利于分選，但往往破碎時會產(chǎn)生過粉碎現(xiàn)象，降低了回收率并增加了破碎過程的能量消耗，因此，常采用多級電選來提高回收率，但這無疑增加了投資成本。

1.2 非金屬材料的回收處理

對電子廢棄物回收的利益趨動來源于其中高附加值的金屬部分，而對于其中非金屬材料的去向，投資者則一度推諉或回避，直到國際和平組織于2003年對我國貴嶼的一則報道才引起了我國對這方面的重視，特別是近年來在一系列辦法、法規(guī)、條例的實施推動下使情況有所好轉，但仍然缺少核心技術。通過熱方法回收能源或其他化工原料是有效處理非金屬材料的必由之路。

1.3 溴化環(huán)氧樹脂的回收處理

發(fā)達國家處理PCB中溴化環(huán)氧樹脂基材料的做法是將其添加到城市生活垃圾中進行焚燒處理，當添加量為10 % ～ 15 %時通過凈化處理后，煙氣排放能達到標準。但因我國尚沒有推行垃圾分類，垃圾熱值低再加上溴化環(huán)氧樹脂良好的阻燃性，故該技術不值得借鑒。相對而言通過該樹脂與電線皮、木粉、碳酸鈣、石蠟等通過一定的配比，加工成仿塑木型材的方法使溴污染物固化更為合理。也有通過熱解法[4]回收能源或化工原料方面的研究，但因溴在三相產(chǎn)物中都有分布，溴的變遷和調控還有待進一步的研究。

1.4 塑料的回收處理

廢舊電器中含有的塑料（表2）種類很多，主要為熱塑性塑料（如各種聚烯烴），同時也含有部分熱固性塑料（如PU）。對塑料的處理一般采用回收造粒、再生模塑的方法來回收處理，對于受污染或不易分類回收的部分一般采用通過熱解[4]、氣化、焚燒來回收能量或回收提取作為化工原料。較難回收的是含氯的PVC塑料，雖然受國內(nèi)外有關法規(guī)的限制，現(xiàn)在PVC在電器中的用量已大大減少，但當前電子產(chǎn)品的大量廢棄所產(chǎn)生的PVC塑料仍是資源化研究的重點和難點。

另外，首先通過操作人員的識別經(jīng)驗或借助簡單的電子儀器可分選部分體量較大的廢塑料[5]，例如，各種家用電器的外殼，洗衣機內(nèi)膽（一般為PP材料）、電視機外殼（一般為PS）等。該方法無須設備，對操作者分選經(jīng)驗要求較高。之后采用重力分選、跳汰分選和風力搖床等進行分離，另外浮選工藝可彌補密度分選的不足，實現(xiàn)不同塑料的有效分離[6]；基于不同種類塑料的電性能不同，采用摩擦荷電方式的靜電分選技術可適用于兩種摩擦荷電性質差異較大的廢塑料的分選；光電分選是基于不同塑料在光譜性能上的差異而進行的自動化分選，又分為吸收光譜（如紅外、紫外吸收光譜）、發(fā)射光譜（如熒光光譜）和散射光譜（如拉曼光譜）等3種類型。從目前研究來看，采用近紅外光的塑料識別分選技術比較有前景。

1.5 聚氨酯泡沫的再生利用

聚氨酯硬質泡沫塑料具有優(yōu)越的絕熱性能和機械性能，容易與板材粘結，廣泛應用于冰箱、冰柜等諸方面的絕熱保溫。聚氨酯是熱固性樹脂，硬化后分子呈三元網(wǎng)絡結構，很難溶解或融化，一般情況下是進行焚燒掩埋處理。其它再生利用方法有：將廢樹脂化學分解、再生為原料的化學再生利用方法。如三菱電機公司應用特殊的分解溶劑，將冰箱廢聚氨酯再生為原料成分多元醇，用再生多元醇制作的發(fā)泡聚氨酯絕熱材料可再次用于冰箱，具有與原始聚氨酯同樣的性能。德國Bayer公司通過將軟質微孔泡沫廢料粉碎成粉末，摻混到熱塑性聚氨酯中，在擠出成型機中造粒，采用注射成型方法制造鞋底等制品。日本聚氨酯工業(yè)協(xié)會把聚氨酯廢料粉碎得到的碎片和微細粉末作為填料使用，用于制造聚氨酯泡沫或其它制品，不但使廢舊聚氨酯材料得到回收，還可有效地降低制品成本。

1.6 陰極射線管CRT玻璃的回收利用

CRT分為黑白和彩色兩類，其構造大致相同，但在玻璃材料組成上存在較大差別。黑白CRT玻殼由均質材料組成，均為含鉛很低(0 ～ 4 %)的堿性鋁硅酸鹽（表3）。彩色CRT玻殼各部位的材料組成不同，但玻璃屏中不含鉛，或含鉛量很低(0 ～ 4 %)（表4）。電視機和電腦顯示器所采用的CRT在構造和材料上均無顯著差異，在處理處置上無須區(qū)別對待。

表3 黑白CRT化學組分的質量分數(shù)（%）Tab.3 Fraction of mass of chemical composition of black-white CRT（%）

表4 彩色CRT化學組分的質量分數(shù)（%）Tab.4 Fraction of mass of chemical composition of color CRT（%）

近年來，CRT屏、錐玻璃等其它再利用也有研究，T. Aanstoos[7]將CRT 屏玻璃粉碎(碎玻璃)用于道路建設；也有將錐玻璃熔成玻璃板的材料制造醫(yī)院射線室的防護玻璃，并且裝飾效果及防爆性能良好[8]；亦有在銅鉛冶煉過程中用爐渣形成劑代替硼砂及屏玻璃來制作泡沫玻璃的原料，實現(xiàn)較大的比表面積[9,10]。但用廢棄玻璃通過添加助熔劑、穩(wěn)定劑以及活化劑來制造輕石材料的研究還比較少。

2 對家用電子廢棄物資源化流程及工藝選擇的建議

當前，電子廢棄物安全處理與處置已進入規(guī)范發(fā)展的快車道，特別是基金制度的實施刺激并推動了該行業(yè)的發(fā)展。上海新金橋環(huán)保公司成立于2000年，是專業(yè)從事廢棄物再生利用的高新技術企業(yè)，根據(jù)多年的拆解經(jīng)驗，編制了電子廢棄物企業(yè)拆解標準九項。廢舊家電是借助高效自動配送的流水線進行人工拆解，該方法可確保材料組成在拆解工序便可得到盡可能的分離，進而可以簡化后續(xù)有關的材料分離富集處理過程，提高分離效率。對拆解后的家用電器的塑料進行分類，分類后根據(jù)料商的要求，將塑料造粒，然后提供給料商，實現(xiàn)塑料的最大資源化。同時運用高科技手段，使回收工作便捷化。主要采用破碎、磁選、風選、渦電流分選、布袋除塵等技術，將破碎、分選相結合形成一套完整的工藝，使金屬與非金屬有效分離。2.1 流程選擇

并非選擇大而全的工藝流程就有競爭力，關鍵是規(guī)范建設、污染防治、科學發(fā)展。另外，濕法及火法工藝的污染防治代價較高，這就是該行業(yè)多選擇干法工藝的原因。

2.2 設備選擇

國家對電子廢棄物的重視，行業(yè)設備引進的高價格，催生了該行業(yè)裝備的興起。目前，國內(nèi)的裝備生產(chǎn)企業(yè)較多，但有自主產(chǎn)權的不多，引進消化不完善，也缺乏對性能指標的第三方認證和評定，多為企業(yè)自主定價，因此，應慎重選擇。并非價格高的質量就好。另外，筆者認為對電冰箱的處理大可不必采用大型的破碎機去處理，一方面能耗大，另一方面設備投資也高，也存在設備的可靠性差、運轉效率低等問題。

2.3 發(fā)展規(guī)劃

不遠的將來，隨著回收補貼的廢止、基金制度的推行、監(jiān)管制度的健全、行業(yè)法規(guī)的實施等都會帶來新的發(fā)展機遇，也會出現(xiàn)企業(yè)吞并重組。

2.4 技術盲點

目前，對于廢舊電子產(chǎn)品中聚胺脂、環(huán)氧樹脂、含鉛玻璃、液晶等材料，仍缺少經(jīng)濟可行、有利環(huán)境的可行技術。

3 結語

廢舊家電的資源化是一個社會化系統(tǒng)工程，安全處理處置對節(jié)約和回收資源，減少污染及保護環(huán)境具有積極的作用。通過分析國內(nèi)技術應用現(xiàn)狀，闡述了該領域中存在的問題，指明了適合我國國情的發(fā)展方向。

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Proposal of Waste Household Electric Appliances Resource Utilization

LI Ying-shun, HUANG Chen, ZHU Li-li，GU Wei-xing, WANG Jian-ming, YANG Yi-chen
(Shanghai Xin Jinqiao Environmental Protection Co., Ltd, Shanghai 201201, P. R. China)

The characteristics with abundant, hazard, high potent value and material composition of waste household electric appliances were introduced in the paper. The techniques on resource utilization were depicted in detail at domestic. Finally, the existing problems and developing tendency were also pointed out to meet the needs of domestic market.

waste household electric appliances; system and technology on resource; crushing; separation

X76

A

1001-4543(2011)03-0236-04

2011-05-10;

2011-06-30

李英順（1970-），女，黑龍江雞西人，博士，研究方向為電子廢棄物資源化技術，電子郵箱liys@xjqhb.com。

上海張江高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)專項基金（No.ZX200941）