清遠市電子廢棄物拆解行業(yè)固體廢物分類管理體系研究*

楊麗麗，陳 禧，幸毅明，王 煒，雷 蕾，溫 勇

(環(huán)境保護部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣東廣州510655)

廣東省清遠市是全國最大的電子廢棄物拆解聚集地之一，清城區(qū)內(nèi)的石角、龍?zhí)羶涉?zhèn)是電子廢棄物拆解的主要聚集區(qū)［1］。國家《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》中將清城區(qū) (龍?zhí)伶?zhèn)、石角鎮(zhèn))列入重點區(qū)域。據(jù)統(tǒng)計，截至2011年，清遠市共有4個廢五金拆解產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，年處理能力為709萬t;25家國家定點的“廢五金”加工利用企業(yè)，設(shè)計加工利用規(guī)模達300萬t;龍?zhí)伶?zhèn)、石角鎮(zhèn)廢五金拆解散戶1441戶，從業(yè)人員約1.7萬人，年拆解“廢五金”約46萬t。清遠市電子廢棄物拆解定點企業(yè)及聚集區(qū)拆解的主要廢棄電子產(chǎn)品包括廢舊線纜、變壓器、電機、銅鋁水箱等，其中，廢舊線纜拆解量占拆解總量的70%左右。

經(jīng)過多年努力，清遠市在電子廢棄物拆解行業(yè)固體廢物管理方面已取得一定效果，但仍存在一些問題:

1)沒有有效的固體廢物分類管理。由于當?shù)仉娮訌U棄物拆解行業(yè)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對于拆解行業(yè)產(chǎn)生的固體廢物進行分類管理的研究基礎(chǔ)匱乏、缺少對拆解行業(yè)產(chǎn)生的固體廢物進行全方位監(jiān)管的制度和人員保障等原因，造成電子廢棄物拆解行業(yè)固體廢物的產(chǎn)生與排放不能得到全面并符合實際情況的了解，拆解行業(yè)產(chǎn)生的不可利用廢物及危險廢物沒有分類管理體系指導(dǎo)，從而不能為廢物的進一步處理處置以及綜合利用奠定基礎(chǔ)。

2)固體廢物處理有二次污染的風(fēng)險。電子廢棄物拆解產(chǎn)生的可明顯辨識的危險廢物管理相對較完善，而一般工業(yè)廢物由拆解企業(yè)委外處理，缺少相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)拆解企業(yè)如何管理轉(zhuǎn)移一般工業(yè)廢物，導(dǎo)致部分固廢流向沒有處理能力或沒有配套污染防治措施的處置單位，這部分固體廢物在處置過程中存在對環(huán)境二次污染的風(fēng)險。

通過對清遠市電子廢棄物拆解行業(yè)產(chǎn)生的固體廢物進行調(diào)研取樣，根據(jù)拆解產(chǎn)生的固體廢物所來源的工藝環(huán)節(jié)、調(diào)研采樣時的貯存位置，結(jié)合國內(nèi)專家意見，將拆解產(chǎn)生的固體廢物劃分為三個類別，并分別測試不同類別固體廢物的熱值、金屬成分、浸出毒性。通過對固體廢物“資源化、無害化”技術(shù)進行調(diào)研和實驗研究，最終構(gòu)建了清遠市電子廢棄物拆解行業(yè)固體廢物分類管理體系?？紤]到近兩年當?shù)卣畬Σ鸾馍暨M行搬遷整治入園，因此，研究對象不包括散戶，僅針對定點企業(yè)和園區(qū) (聚集區(qū))。

1 拆解行業(yè)固體廢物類別及性狀

1.1 拆解行業(yè)固體廢物分類

目前，電子廢棄物拆解行業(yè)所產(chǎn)生的固體廢物種類較多，沒有一個分類標準，為此，廣泛考察了當?shù)貜氖聫U舊線纜、變壓器、電機、銅鋁水箱等電子廢棄物拆解的定點企業(yè)和園區(qū) (聚集區(qū))，共采樣36個，樣本涉及各種電子廢棄物拆解、處理、深加工產(chǎn)生的固體廢物。

根據(jù)拆解產(chǎn)生的固體廢物所來源的工藝環(huán)節(jié)、調(diào)研采樣時的貯存位置，將拆解行業(yè)固體廢物分為三大類:即夾帶廢物、拆解廢物和再生廢物;并將三類固體廢物細分成7小類，詳見表1。

①夾帶廢物:根據(jù)我國《進口可用作原料的固體廢物環(huán)境保護控制標準》［2］，夾帶廢物應(yīng)該以廢塑料、廢紙、廢木料、廢玻璃和廢金屬等物質(zhì)為主，與生活垃圾組分物質(zhì)類似;②拆解廢物:根據(jù)所拆解對象和拆解方式不同而有區(qū)別;③再生廢物:主要以廢鋁冶煉所產(chǎn)生的廢渣為主。

表1 清遠市電子廢棄物拆解行業(yè)固體廢物類別1)Table 1 Categories of solid waste in the e-waste dismantling industry in Qingyuan city

混合渣一般貯存在不可利用廢物倉，部分混合渣來自進口原料中的夾帶廢物，與生活垃圾組分類似，還有一部分混合渣是在拆解電子廢棄物過程中產(chǎn)生的。因為混合渣中塑料、紙皮、膠皮、棉絮、纖維、絕緣紙等多種物質(zhì)相互夾雜、難以分離，且都貯存在一起統(tǒng)一委外處理，基本沒有再利用價值，因此，將這些固體廢物劃分為一類。

較大截面的廢舊線纜的質(zhì)量約占廢舊線纜拆解總質(zhì)量的80%左右，利用剝線機以人工拆解為主;其余小截面線纜由于銅線與絕緣體較難手工分離，主要采用銅米機經(jīng)干法或者濕法進行分選。剝線機產(chǎn)生的廢膠皮很純，基本不含金屬，作為副產(chǎn)品外賣，故不列為拆解產(chǎn)生的固體廢物。濕法分選主要采用水力搖床工藝，生產(chǎn)廢水經(jīng)沉淀池處理后不斷重復(fù)使用，長期積累后沉淀池中會產(chǎn)生一定量的搖床污泥。干法和濕法分選都會產(chǎn)生大量廢膠渣，目前，部分企業(yè)將其作為副產(chǎn)品外賣，但因其中含有一定量的金屬、雜質(zhì)較多，故將其列為一類拆解廢物。

1.2 拆解行業(yè)固體廢物檢測

1.2.1 夾帶廢物與拆解廢物——混合渣 通過初步分析，混合渣的成分多為紙屑、木頭、纖維、玻璃、塑料、沙石等，除去部分可人工辨識去除的廢油、廢電池等危險廢物外，其它基本屬于不可再資源化利用的夾帶廢物、拆解廢物。對混合渣進行了含水率、熱值分析，共測試了10個混合渣樣本，包括廢電線電纜和廢電機等不同來料拆解產(chǎn)生的主要固體廢物。測試結(jié)果詳見表2。

除了C2－2樣本的含水率達到23.2%以外，其它9個混合渣樣本的含水率在0.12%～7.06%內(nèi)，含水率普遍很低。C2－2樣本的主要成分為棉絮樣纖維，在露天堆放過程中由于雨水打濕造成含水率相對升高。

混合渣樣本的干基高位熱值平均為28163.79 kJ/kg;濕基高位熱值平均為27304.27 kJ/kg;混合渣樣本熱值普遍較高，極易燃燒。按照熱值由高到低排序，熱值最高的四個樣本分別是C1－1(拆解電線電纜產(chǎn)生的廢塑料薄膜皮)、D1－5(拆解電線電纜產(chǎn)生的廢膠渣)、D1－1(拆解電機產(chǎn)生的油氈紙)、C2－4(拆解電機產(chǎn)生的廢油紙)。

經(jīng)過一定的人工分揀，混合渣中的大量一般工業(yè)固體廢物可以考慮單獨設(shè)置焚燒設(shè)施進行處理，或者基于清遠市的水泥產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，將其作為替代燃料用大中型新型干法水泥生產(chǎn)線進行協(xié)同處置;其中的危險廢物應(yīng)交由有資質(zhì)的單位處理。

表2 混合渣的含水率和熱值分析結(jié)果1)Table 2 Analysis of moisture content and calorific value on mixed slag

1.2.2 拆解廢物 對于可考慮資源化再分選、再利用的部分拆解廢物，進行了元素分析和浸出毒性分析，以評價其資源化潛力和潛在的污染風(fēng)險。共測試了10個拆解廢物樣本，主要包括混合渣、電機拆解廢渣、自動拆解線除塵灰、搖床污泥、廢膠渣等。測試結(jié)果詳見表3。

混合渣中銅、鐵、鋁含量低，再回收的意義不大;電機拆解廢渣、自動拆解線除塵灰、搖床污泥、廢膠渣中含有質(zhì)量分數(shù)為1.37%～5.22%的銅，單從銅含量方面考慮，具有資源化再回收的意義;電機拆解廢渣和自動拆解線除塵灰的浸出毒性超過《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》(GD5085.3－2007)中的浸出毒性鑒別標準值。

1.2.3 再生廢物 對于可考慮資源化再分選、再利用的再生廢物，進行了元素分析和浸出毒性分析，以評價其潛在的污染風(fēng)險和資源化潛力。測試結(jié)果詳見表4。

熔爐鋁灰中含有很高含量的鋁元素成分，質(zhì)量分數(shù)達到40.1%，根據(jù)其它文獻 ［3］，鋁元素多以氧化物的形態(tài)存在;鋁灰中的銅、鐵很少;熔爐產(chǎn)生的除塵灰中，金屬很少;熔爐鋁灰和除塵灰的浸出毒性都沒有超過浸出毒性鑒別標準值。

表3 拆解廢物元素分析及浸出毒性分析結(jié)果1)Table 3 Analysis of metal components and leaching toxicity on the solid waste generated by disassembly

表4 再生廢物元素分析及浸出毒性分析結(jié)果Table 4 Analysis of metal components and leaching toxicity on the solid waste generated from regeneration

2 拆解行業(yè)固體廢物的管理現(xiàn)狀

通過對國內(nèi)其它的電子廢棄物拆解行業(yè)聚集地區(qū)以及相關(guān)管理部門、專家的調(diào)研，課題組發(fā)現(xiàn)管理部門目前較關(guān)注該行業(yè)拆解產(chǎn)生的一些較明顯易辨的危險廢物，要求企業(yè)將其交付有危廢處理資質(zhì)的公司處理;另外，對進口電子廢棄物中的夾帶廢物重量比例也有政策要求［2］。浙江省某工業(yè)園內(nèi)企業(yè)的主要的拆解對象為廢五金、廢電機，因再細致拆解的成本收益問題，拆解企業(yè)剩余的一些仍具有再分選價值的電機拆解廢渣會賣給園區(qū)內(nèi)的其它幾家專門做拆解廢渣再分選的企業(yè)，通過人工拆解+水力搖床的分選方式，回收其中的金屬、塑料等物質(zhì)。

然而，清遠市電子廢棄物拆解行業(yè)的原料種類多樣，包括廢五金、廢電機、廢電線電纜等，同時，還有一些銅、鋁的深加工企業(yè)，管理部門對于成分不清、性狀不明的拆解廢物 (例如搖床污泥、廢膠渣等)和再生廢物 (例如鋁灰鋁渣等)少有監(jiān)管。有些固體廢物流向沒有處理能力或沒有配套污染防治措施的處置單位，有些被棄置堆放在山野或道路兩邊，有些與生活垃圾混合運往生活垃圾填埋場填埋。大量拆解行業(yè)固體廢物運往垃圾填埋場給清遠市垃圾處置帶來了沉重負擔;而拆解固體廢物如果違法棄置，日積月累，將形成大量遺留固體廢物，嚴重污染當?shù)丨h(huán)境，影響當?shù)鼐用窠】怠?/p>

國內(nèi)外對覆銅板分選殘渣及鋁灰鋁渣都有一些研究成果報道［4－10］，但系統(tǒng)、全面地對電子廢棄物拆解行業(yè)固體廢物的處理處置管理體系和技術(shù)體系進行研究的則較少，對于搖床污泥、廢膠渣等拆解廢物的資源化技術(shù)鮮有研究報道。

3 拆解行業(yè)固體廢物分選技術(shù)研究

針對研究較少、產(chǎn)生量較大的兩種拆解廢物—搖床污泥和廢膠渣，開展了初步探索階段的分選技術(shù)研究。

3.1 搖床污泥

采用X射線衍射、顯微鏡和掃描電鏡對搖床污泥進行物相組成查定。由測定結(jié)果以及結(jié)合已知的原料性質(zhì)可知，搖床污泥中可回收利用的金屬是銅，并伴生一些有用的其他金屬，如鐵、鉛、鋅、銻、錫等，但含量都較低。銅主要以單質(zhì)銅的形式存在，或者與其他金屬元素形成合金狀態(tài)。通過肉眼和顯微鏡觀察都很難有效地找到搖床污泥中的有價金屬，塑料與金屬之間夾雜非常嚴重。

應(yīng)用標準篩將搖床污泥粉碎樣品 (應(yīng)用多功能切割粉碎機破碎20 min)篩分成7個粒度級別，將篩分得到的每一粒級物料稱重，分析物料的粒級分布，并根據(jù)《固體廢物鎘銅鉛鋅的測定原子吸收分光光度法》(GB/T 15555.2－1995)測定各級物料中的金屬銅含量情況。由于搖床污泥破碎后有很多絮狀物存在，所以，同一粒級物料也會分粒狀物和絮狀物來分別進行分析。粉碎樣品篩析結(jié)果詳見表5。

表5 搖床污泥粉碎20 min后粒度篩析結(jié)果Table 5 Analysis of screening of shaker sludge after being broken for 20 minutes

銅以相對均勻的形式分布于各級別中，隨著粒度的減小銅品位緩慢增大，但趨勢不明顯。粒狀物和混合物的銅分布率為85.91%。

搖床污泥中的導(dǎo)體和非導(dǎo)體相互夾雜，與廢膠渣相比，較難通過物理的方法進行銅的再分選，因此，針對搖床污泥，重點進行了酸液浸出實驗研究。實驗結(jié)果詳見表6。檸檬酸對搖床污泥的浸出效果最好，最高達到23.86%，酸液浸出的條件仍有待進一步研究。

3.2 廢膠渣

經(jīng)過對重選、浮選、渦電流分選、靜電分選這四種物理分選技術(shù)的試驗，最終選定靜電分選作為進一步實驗的技術(shù)。靜電分選的銅回收率較高，精料中含銅品位為52.72%、銅回收率為78.12%，尾料中品位可以降至0.5%以下。同時，通過成本分析，每t廢膠渣靜電分選的利潤約為88.45元(暫沒考慮廢膠渣中回收廢塑料可獲得的經(jīng)濟效益)，經(jīng)濟效益較好;同時，靜電分選不產(chǎn)生廢水廢氣污染，安全性高。

表6 搖床污泥酸液浸出結(jié)果1)Table 6 Analysis of acid leaching of shaker sludge

4 拆解行業(yè)固體廢物分類管理體系

綜合分析，針對清遠市電子廢棄物拆解行業(yè)固體廢物的類別、性狀，提出系統(tǒng)的分類管理體系，即“精細分類→資源化回收→無害化處置→系統(tǒng)監(jiān)控”，詳見圖1。

1)精細分類。清遠市電子廢棄物拆解行業(yè)固體廢物大致分為三類:夾帶廢物、拆解廢物、再生廢物;三類固體廢物中又分別包含很多來源不同的廢物類別，每一小類固體廢物的產(chǎn)生量、成分及危害特性都不同，需要動態(tài)化、精細化對固體廢物進行分類管理，才能實現(xiàn)資源節(jié)約、環(huán)境友好的固體廢物處理處置目的。

2)資源化回收。對于某些有回收價值的固體廢物，通過應(yīng)用技術(shù)成熟、經(jīng)濟可行、環(huán)境友好的資源化處理技術(shù)，提取和回收當中的金屬、塑料等有價值成分，不僅能夠獲得一定的經(jīng)濟效益，同時還能減少重金屬對環(huán)境的污染，獲得雙贏的目的。

3)無害化處置。對于人工可辨識的危險廢物、經(jīng)鑒別后認定的危險廢物、沒有再分選價值的固體廢物、資源化處置后的剩余殘渣等，應(yīng)當最終統(tǒng)一交由有資質(zhì)的處理單位，進行無害化處置。

4)系統(tǒng)監(jiān)控。建立規(guī)范的分類回收處置體系，建設(shè)清遠市電子廢棄物拆解行業(yè)固體廢物分類管理平臺，搭建數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)，全面監(jiān)控固體廢物產(chǎn)生、收運、處理處置全過程的物料流向情況。

5 問題與展望

圖1 清遠市電子廢棄物拆解行業(yè)固體廢物分類管理體系Fig.1 Classification management system of solid waste in the e-waste dismantling industry in Qingyuan city

1)建議政府部門對電子廢棄物拆解行業(yè)固體廢物進行分類管理，在政府監(jiān)管下統(tǒng)一對固體廢物進行分類收集、運輸，防止固體廢物隨意傾倒，降低環(huán)境風(fēng)險。拓展資源化利用途徑，加強拆解行業(yè)固體廢物的綜合利用技術(shù)研究，逐步建設(shè)區(qū)域拆解固體廢物再分選中心。通過建設(shè)清遠市電子廢棄物拆解行業(yè)固體廢物分類管理平臺，搭建數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)，全面監(jiān)控固體廢物產(chǎn)生、收運、處理處置全過程的物料流向情況，逐步建立綜合利用與安全處置相結(jié)合的工業(yè)固體廢物處置體系，基本實現(xiàn)“減量化、資源化、無害化”的目標。

2)針對廢膠渣和搖床污泥，已初步篩選出了適用技術(shù)，但適用技術(shù)的具體運行參數(shù)、工作流程尚不完備，銅回收率仍有待提高;另外，受限于時間因素，仍有一些可能的備選技術(shù)沒有進行比選分析 (例如針對搖床污泥進行生物浸出研究等);下一步應(yīng)深入開展再分選技術(shù)的應(yīng)用研究，以期形成小試中試生產(chǎn)設(shè)備。

3)基于研究時間有限，暫沒有研究鋁灰鋁渣的資源化技術(shù)，而鋁灰鋁渣遺留固廢的處理處置仍然是電子廢棄物拆解行業(yè)固體廢物污染當中的一個急需解決的問題。下一步應(yīng)根據(jù)鋁灰鋁渣的性質(zhì)，研究環(huán)境風(fēng)險小、經(jīng)濟技術(shù)可行的資源化技術(shù)，回收鋁灰鋁渣中的有用成分;通過小試實驗，解決資源化技術(shù)難點，為后續(xù)鋁灰鋁渣的處理處置提供出路。

［1］張欽凱，王煒.清遠市電子廢棄物拆解行業(yè)現(xiàn)狀與對策研究［J］.中國資源綜合利用，2014，32(10):39－41.

［2］國家環(huán)境保護總局.GB16487.7～ GB16487.10－2005.進口可用作原料的固體廢物環(huán)境保護控制標準—廢有色金屬、廢電機、廢電線電纜、廢五金電器［S］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2006.

［3］李菲，鄭磊，冀樹軍，等.鋁灰中鋁資源回收工藝現(xiàn)狀與展望［J］.輕金屬，2009(12):3－8.

［4］周文博，仉麗娟，陳巖贄，等.微生物浸出廢覆銅板中金屬銅的研究概況［J］.電鍍與涂飾，2015，34(9):514－519.

［5］李神勇，孫水裕，劉敬勇，等.廢線路板催化熱解脫溴產(chǎn)物和重金屬的分布特征［J］.中南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2015，46(4):1562－1568.

［6］胡菁菁，時章明，艾元方.廢線路板高溫資源化處置系統(tǒng)的經(jīng)濟分析［J］.再生資源與循環(huán)經(jīng)濟，2015，8(5):29－33.

［7］劉慶生，王健魯.鋁灰在冰晶石熔鹽體系中的溶解性能研究［J］.輕金屬，2014(10):33－35.

［8］吳玉峰，王寶磊，章啟軍，等.固體廢棄物在催化合成領(lǐng)域中的應(yīng)用與發(fā)展［J］.現(xiàn)代化工，2014，34(11):32－36.

［9］張晶，李風(fēng)亭，張冰如.用鋁灰制備氫氧化鋁的試驗研究［J］.濕法冶金，2007，26(4):206－208.

［10］劉曉紅，劉守信，鄒美琪，等.浸取鋁灰制取納米氧化鋁新工藝［J］.無機鹽工業(yè)，2009，41(8):52－54.