我國(guó)廢棄電器電子產(chǎn)品回收模式和處理處置技術(shù)

周雅雯，黃繼忠，徐紅勝，周全法

（江蘇理工學(xué)院江蘇省電子廢棄物資源循環(huán)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇常州213001）

電器電子產(chǎn)品一般是指以電能驅(qū)動(dòng)，用于提高生活、工作效率和質(zhì)量的電器電子設(shè)備，具有種類繁多、更新?lián)Q代速度快等特點(diǎn)。電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)和電腦（合稱為“四機(jī)一腦”）是最典型的家用電器。此外，手機(jī)、攝影攝像機(jī)、熱水器、電飯煲、油煙機(jī)、各類電源等均屬于電器電子產(chǎn)品范疇。

廢棄電器電子產(chǎn)品是指失去使用價(jià)值或因使用價(jià)值不能滿足要求而被淘汰或報(bào)廢的家用電器等整機(jī)產(chǎn)品，以及元器件、耗材等零星廢棄物，包括：消費(fèi)者廢棄的家用電器，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的不合格產(chǎn)品及其元器件和零部件，維修過(guò)程產(chǎn)生的廢舊元器件、零部件和耗材，以及根據(jù)有關(guān)法律法規(guī)必須被納入電子廢物管理的工業(yè)產(chǎn)品[1]。廢舊電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、電視機(jī)、電腦等14類納入《廢棄電器電子產(chǎn)品處理目錄（2014年版）》管理的電子廢棄物，具有以下特點(diǎn)：社會(huì)保有量和廢棄量大；不當(dāng)處置將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染；完全無(wú)害化處置的成本高；處理處置的社會(huì)效益顯著；目前尚需政策扶持等。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)年鑒，我國(guó)廢棄電器電子產(chǎn)品量逐年快速增長(zhǎng)，2016年約為400萬(wàn)t，2020年預(yù)計(jì)將達(dá)963萬(wàn)t[2]。廢棄電器電子產(chǎn)品的基本屬性是資源性和污染性。

1 廢棄電器電子產(chǎn)品回收模式

回收和處理處置廢棄電器電子產(chǎn)品的出發(fā)點(diǎn)和最終目的，是最大程度地回收利用其有價(jià)材料，同時(shí)減少或消除電子廢棄物在靜態(tài)存儲(chǔ)和不當(dāng)處置中所造成的環(huán)境污染。通常意義上的“回收”僅僅是指將廢棄電器電子產(chǎn)品從消費(fèi)源和產(chǎn)生源收集并運(yùn)送到指定處理處置場(chǎng)所的過(guò)程。

我國(guó)廢棄電器電子產(chǎn)品的回收模式主要有3種：一是以走街串巷的個(gè)體經(jīng)營(yíng)者回收為主的廢棄電器電子產(chǎn)品傳統(tǒng)收集模式，是2009年前再生資源的主要回收模式，且仍是現(xiàn)今廢舊物資回收的初級(jí)模式，具有頑強(qiáng)的生命力；二是以零售商和制造商為主的家電“以舊換新+政策補(bǔ)貼”回收模式，主要存在于2009—2011年。盡管家電以舊換新財(cái)政補(bǔ)貼政策已經(jīng)取消，但仍是零售商和制造商促銷家電的一種有效手段，只是將政策補(bǔ)貼改為把舊家電折算成一定的價(jià)格，在承諾舊家電被指定回收者收集的前提下，可以抵消購(gòu)買新家電的一定費(fèi)用；三是以個(gè)體回收與新型多渠道回收相結(jié)合的模式，尤其是2012年以后依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廢棄電器電子產(chǎn)品回收模式，已成為廢舊家電回收的流行模式。部分規(guī)模較大的廢舊家電處理處置企業(yè)與相關(guān)網(wǎng)站合作，利用手機(jī)APP、微信和網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)居民、回收商、政府和企業(yè)的共享共用，建設(shè)“互聯(lián)網(wǎng)+分類回收”的回收體系，探索建立廢棄電器電子產(chǎn)品回收和處理處置新模式，代表性網(wǎng)站有香蕉皮網(wǎng)、回收哥、阿拉環(huán)保網(wǎng)、虎哥回收和E環(huán)?！ひ谆厥盏?。許多網(wǎng)站不僅回收廢棄電器電子產(chǎn)品，同時(shí)也對(duì)廢舊塑料、紙張、玻璃、廢金屬等再生資源進(jìn)行網(wǎng)上回收。“再生活”回收APP已經(jīng)上線，覆蓋北京近300個(gè)社區(qū)，日均上門回收廢品近10 t。聯(lián)想在線、騰訊手機(jī)、趕集網(wǎng)等也紛紛投入巨資加入到廢棄電器電子產(chǎn)品的回收體系中。這些網(wǎng)站平臺(tái)的建立，不僅增加了消費(fèi)者的信任度和參與度，同時(shí)也對(duì)廢棄電器電子產(chǎn)品回收行業(yè)的發(fā)展起到規(guī)范作用[3]。圖1示出了我國(guó)廢棄電器電子產(chǎn)品回收模式變遷圖[4]。

圖1 我國(guó)廢棄電器電子產(chǎn)品回收模式變遷圖

通過(guò)各種回收模式集中后的廢棄電器電子產(chǎn)品，主要去向是非專業(yè)處理、專業(yè)工廠處理和垃圾處理廠填埋，如圖2所示[5]。

圖2集中后廢棄電器電子產(chǎn)品去向圖

在“消費(fèi)者—回收商—處理企業(yè)—制造企業(yè)”的廢棄電器電子產(chǎn)品回收鏈上，回收商與處理企業(yè)可能是同一單位，或者處理企業(yè)與制造商是同一單位，有時(shí)回收商也是制造商，這3種情況可能同時(shí)存在[6]。

2 廢棄電器電子產(chǎn)品處理處置技術(shù)

廢棄電器電子產(chǎn)品處理處置的主要環(huán)節(jié)有運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)、拆解分類、資源化利用、再生材料生產(chǎn)等環(huán)節(jié)或工序。其中，資源化利用環(huán)節(jié)是處理處置的關(guān)鍵和核心環(huán)節(jié)，包括破碎分選等機(jī)械物理法工藝、火法冶金工藝、濕法冶金工藝和其他先進(jìn)工藝。處理處置各環(huán)節(jié)和工序的核心指標(biāo)有二：一是如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證資源利用效率和效益最大化；二是如何保證在各個(gè)工序中盡量減少二次污染，盡量做到無(wú)害化。

2.1 多級(jí)破碎-多級(jí)分選工藝

自2011年開始，我國(guó)逐步實(shí)施了廢舊家電定點(diǎn)拆解和回收基金補(bǔ)貼政策，分批建立了109家廢舊家電定點(diǎn)拆解回收企業(yè)。廢舊家電定點(diǎn)拆解企業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)廢棄電器電子產(chǎn)品處理處置的骨干企業(yè)，運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)和拆解分類等二道工序已經(jīng)按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定建立了較為完備的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，在資源化利用工序主要采用多級(jí)破碎-多級(jí)分選工藝（又稱為機(jī)械物理法工藝）。

經(jīng)過(guò)機(jī)械化流水線拆解后的“四機(jī)一腦”等廢棄電器電子產(chǎn)品，被分成了塑料外殼類、電路板類、玻璃類、導(dǎo)線類等不同類型，塑料外殼類、玻璃類、導(dǎo)線類等拆解產(chǎn)物一般是作為初級(jí)產(chǎn)品分別送往專業(yè)工廠進(jìn)行再生利用。對(duì)于含有電子元器件的電路板，一般在拆解企業(yè)內(nèi)完成板器分離、光板多級(jí)破碎分選，得到混雜電器元器件、環(huán)氧樹脂類非金屬粉末（廢線路板粉末）、以銅為主的多金屬粉末等產(chǎn)品。各個(gè)拆解企業(yè)所用的多級(jí)破碎分選工藝不盡相同，破碎級(jí)別有2～5級(jí)，分選級(jí)別也相應(yīng)有2～5級(jí)，必要時(shí)增加靜電分選、磁選等分選手段。多級(jí)破碎分選工藝的最大問(wèn)題是能耗較高、噪音較大、粉塵治理難度較大。廢電路板多級(jí)破碎分選工藝的流程示意圖如圖3所示[5]。

圖3 廢電路板多級(jí)破碎分選工藝示意圖

受2016版國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄的限制，多級(jí)破碎分選工藝所得的混雜電子元器件及廢線路板粉末（WPCB），均必須作為危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理。而109家國(guó)家定點(diǎn)拆解企業(yè)中的大多數(shù)企業(yè)目前尚未形成對(duì)上述兩類危險(xiǎn)廢物進(jìn)行處置的能力，也沒有取得相應(yīng)的危廢經(jīng)營(yíng)許可證。

WPCB粉末的出路問(wèn)題已經(jīng)引起國(guó)家相關(guān)部門、行業(yè)和拆解處理企業(yè)的高度關(guān)注。WPCB粉末中的各類樹脂和玻璃纖維相對(duì)于金屬組分而言的經(jīng)濟(jì)價(jià)值不大，對(duì)其再生利用的主要目的是降低其在環(huán)境中的危害和處置成本。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)WPCB粉末資源化利用的方式主要為3類[7]，一是將WPCB粉末作為填料，直接用于復(fù)合材料、混凝土等生產(chǎn)過(guò)程中；二是對(duì)WPCB粉末進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后將其熱解為油或氣，在消耗WPCB粉末的同時(shí)，利用其中蘊(yùn)含的熱值；三是將WPCB粉末作為碳源制備吸附劑等碳材料。

2.2 火法冶金技術(shù)

電子廢棄物的火法冶金技術(shù)是指通過(guò)焚燒、熱解、熔煉等火法處理手段去除廢棄電器電子產(chǎn)品及其拆解產(chǎn)物中的塑料及其他有機(jī)成分，使得各類金屬熔融形成合金，再通過(guò)電解、陽(yáng)極泥處理和精煉等方式實(shí)現(xiàn)貴賤金屬、貴金屬之間、有色金屬之間的相互分離的處理處置技術(shù)[8]。

火法冶金技術(shù)已在我國(guó)電子廢棄物處理處置領(lǐng)域得到了應(yīng)用，最大的優(yōu)點(diǎn)是處理能力大，可以與廢雜五金、電鍍污泥等進(jìn)行協(xié)同冶煉，同時(shí)能夠最大幅度地利用廢線路板粉末中有機(jī)物的熱值，已經(jīng)成為國(guó)際上流行并大力推廣應(yīng)用的電子廢棄物拆解產(chǎn)物處理處置技術(shù)。該技術(shù)的核心和關(guān)鍵之處有三：一是焚燒熔煉爐的爐型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；二是原料配料及輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)；三是尾氣中二惡英等有毒有害成分的消除技術(shù)和裝備。目前，較為成熟和先進(jìn)的電子廢棄物火法冶金技術(shù)主要來(lái)自于中國(guó)瑞林稀貴金屬有限公司、中國(guó)節(jié)能環(huán)保集團(tuán)、比利時(shí)優(yōu)美科公司等。

2.3 濕法冶金技術(shù)

電子廢棄物的濕法冶金技術(shù)是指使用無(wú)機(jī)或有機(jī)溶劑溶解廢線路板等電子廢棄物中的金屬或高分子材料，實(shí)現(xiàn)金屬與非金屬分離的方法。依據(jù)所溶解的材料種類不同而分為兩類：一是溶解金屬法，采用無(wú)機(jī)酸及其混合物、加氧化劑或其他助劑的無(wú)機(jī)酸等溶解電子廢棄物中的金屬，然后在溶液中回收并分離各種金屬（包括稀貴金屬）。二是溶解樹脂法，使用有機(jī)溶劑溶解電子廢棄物中的環(huán)氧樹脂等有機(jī)物，金屬呈薄片狀留在基體中，然后采用一定的方式取出金屬。

溶解金屬法的工藝流程主要包括拆解產(chǎn)物預(yù)處理、浸出、溶液凈化、金屬元素分離、金屬或其化合物析出等工序。拆解產(chǎn)物預(yù)處理的目的是改變?cè)系奈锢砘瘜W(xué)性質(zhì)，為后續(xù)的浸出過(guò)程創(chuàng)造良好的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，或者預(yù)先除去某些有害雜質(zhì)。預(yù)處理手段主要有粉碎、預(yù)活化、預(yù)分解以及有害雜質(zhì)預(yù)處理等。浸出工序是濕法冶金的核心工序，主要目的是創(chuàng)造條件使目標(biāo)金屬進(jìn)入液相，實(shí)現(xiàn)固液有效分離。溶液凈化、金屬元素分離、金屬或其化合物析出等工序的本質(zhì)是金屬離子在液相的分離和還原，化學(xué)沉淀、離子交換、萃取、電沉積、化學(xué)還原等均被用于各類分離工藝中。

溶解樹脂法的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用尚未全面展開，相關(guān)研究正在進(jìn)行之中。吳勁松等[9]研究了環(huán)氧樹脂在甲苯中的溶解性能，分析了不同因素對(duì)溶解性能的影響。谷敬坤等[10]測(cè)定了3種環(huán)氧樹脂、3種改性樹脂和3種固化劑在77種溶劑中的溶解情況，計(jì)算出相應(yīng)的Hansen溶解球參數(shù)。對(duì)利用溶劑溶解WPCB中的環(huán)氧樹脂具有指導(dǎo)意義。 Ping Zhu等[11，12]研究利用二甲基亞砜（DMSO）作為溶劑來(lái)分離WPCB中非金屬，在固液比為 1∶7，WPCB 尺寸為 16 mm2，145 ℃下反應(yīng)60 min，減壓下蒸去二氧化碳，可以得到再生的DMSO和溶解的溴環(huán)氧樹脂。該方法清潔無(wú)污染并且可重復(fù)利用。Verma等[13]使用二甲基甲酰胺（DMF）研究各種參數(shù)對(duì)WPCB的溴化環(huán)氧樹脂（BER）的最佳溶解和其不同組分（銅箔、玻璃纖維、焊料掩模等）的分離的影響。管傳金等[14]使用硝酸溶解環(huán)氧樹脂，從廢棄印刷線路板的非金屬粉末中回收環(huán)氧樹脂和玻璃纖維。此外，利用超臨界流體的特殊性質(zhì)，使含溴阻燃劑、粘結(jié)劑或有機(jī)組分溶解，從而實(shí)現(xiàn)WPCB中各組分回收的超臨界流體回收法等新方法得到應(yīng)用。潘君齊等[15]研究了以CO2超臨界流體回收處理WPCB，在270℃，35 MPa和4 h的反應(yīng)條件下，WPCB各材料層分離效果明顯，金屬層和玻璃纖維強(qiáng)化層可以很容易地實(shí)現(xiàn)高效率回收再利用。

濕法冶金技術(shù)的最大問(wèn)題是酸堿用量大，產(chǎn)生的廢液、糊狀廢渣和酸性廢氣量大。目前，電子廢棄物處理處置企業(yè)很少使用。簡(jiǎn)單酸浸本質(zhì)上屬于該類技術(shù)，只是工藝過(guò)程和后續(xù)三廢處理不到位，已經(jīng)屬于明令禁止使用的電子廢棄物處理處置技術(shù)。

2.4 濕法破碎-水力搖床分離技術(shù)

電子廢棄物的濕法破碎-水力搖床分離技術(shù)是依據(jù)物料密度不同而分離金屬與非金屬的技術(shù)，主要適用于不含電子元器件的廢線路板、線路板邊框料等廢棄物。上述廢料經(jīng)兩級(jí)濕法破碎，金屬與非金屬得到一定程度的解離，必要時(shí)返回細(xì)碎機(jī)再次破碎。然后采用水力搖床分選，在水流的作用下，密度較小的非金屬等逐漸向上被水流帶走，密度較大的金屬件或顆粒逐漸沉降，兩者從不同的出料口收集[16]。常用的濕法破碎-水力搖床分選工藝流程如圖4所示[17]。

圖4 濕法破碎-水力搖床分選工藝流程

該法的優(yōu)點(diǎn)是能夠有效避免機(jī)械物理法多級(jí)破碎分選過(guò)程中產(chǎn)生的有毒有害氣體和粉塵，成本相對(duì)較低。缺點(diǎn)是用水量大，同時(shí)產(chǎn)生了大量難以處理的含水量極高的廢線路板糊狀物和廢水，因而該技術(shù)已在我國(guó)多個(gè)地區(qū)禁止使用。

3 處理處置技術(shù)比較分析

上述4種廢棄電器電子產(chǎn)品處理處置技術(shù)，工藝各有特點(diǎn)，帶來(lái)的二次污染和經(jīng)濟(jì)效益不盡相同。目前使用最多的是多級(jí)破碎-多級(jí)分選技術(shù)，發(fā)展前途較好的是火法冶金技術(shù)。各類處理處置技術(shù)的比較分析如表1所示。

表1 廢棄電器電子產(chǎn)品處理處置技術(shù)的比較分析

近十年來(lái)，我國(guó)廢棄電器電子產(chǎn)品的回收模式和處理處置技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展，政府、企業(yè)、高?？蒲性核蛷V大產(chǎn)廢企業(yè)（個(gè)人）均對(duì)電子廢棄物的資源性和污染性、處理處置的緊迫性有了較好的認(rèn)識(shí)，國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)相關(guān)政策，禁止境外的電子廢棄物流入國(guó)內(nèi)，高校院所已經(jīng)加大了研發(fā)投入并形成了研究熱點(diǎn)。我國(guó)已經(jīng)初步形成了開發(fā)電子廢棄物這一特殊類型的“城市礦產(chǎn)”的熱潮。

[1] 周全法，程潔紅，龔林林.電子廢物資源綜合利用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2018：2.

[2] 劉蕊，張明順，李惠民.我國(guó)電子廢物資源化利用的產(chǎn)業(yè)化障礙及其政策分析[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2015，40(3)：113-118.

[3] 鄧毅，孫紹鋒，胡楠，等.中國(guó)廢棄電器電子產(chǎn)品回收體系發(fā)展現(xiàn)狀及建議研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2016，41(10)：40-43.

[4] 田暉，單明威，蔡毅，等.中國(guó)廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理及綜合利用行業(yè)白皮書2016[R].北京：中國(guó)家用電器研究院，2017．

[5] 左鐵鏞，郭福，馬立民.廢棄電器電子產(chǎn)品的回收利用現(xiàn)狀及技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2016：9.

[6] 張偉，蔣洪強(qiáng)，王金南，等.我國(guó)主要電子廢棄物產(chǎn)生量預(yù)測(cè)及特征分析[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2013，36(6)：195-199.

[7] 黃繼忠，陸靜蓉，朱炳龍，等.廢印刷線路板中非金屬材料再生利用進(jìn)展[J].再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2017，10(10)：31-36.

[8] 劉 ，劉靜欣，郭學(xué)益.電子廢棄物處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].金屬材料與冶金工程，2014，42(2)：44-49.

[9] 吳勁松，于小洋，盧宏志.環(huán)氧樹脂在甲苯中溶解性能的探討[J].熱固性樹脂，2010(4)：36-39，43.

[10] 谷敬坤，葉章基，譚振華，等.采用Hansen溶解度參數(shù)進(jìn)行環(huán)氧固化體系的匹配[J].化工學(xué)報(bào)，2013(6)：2 247-2 256.

[11] Ping Zhu，Chen yan，Wang Liang you，et al.Dissolution of brominated epoxy resins by dimethyl sulfoxide to separate waste printed circuit boards[J].Environmental Science&Technology，2013，47(6)：2 654-2 660.

[12] Zhu P，Chen Y，Wang L Y，et al.The separation of waste printed circuit board by dissolving bromine epoxy resin using organic solvent[J].Waste Management，2013，33(2)：484-488.

[13] H R Verma，K K Singh，T R Mankhand.Dissolution and separation of brominated epoxy resin of waste printed circuit boards by using di-methyl formamide[J].Journal of Cleaner Production，2016，139：586-596.

[14] 管傳金，王景偉，周玉林.從廢棄印刷線路板的非金屬粉末中回收環(huán)氧樹脂和玻璃纖維的方法：CN 101407596[P].2009.

[15] 潘君齊，劉光復(fù)，劉志峰，等.廢棄印刷線路板超臨界CO2回收實(shí)驗(yàn)研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007(5)：625-627.

[16] 江勇，謝雨衡，盧彥越，等.廢棄線路板分離富集金屬和非金屬的方法研究[J].有色金屬(選礦部分)，2017(6)：53-55.

[17] 梁 .廢棄印刷線路板粉碎解離與水力分選研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2009.