電子垃圾的收集及處理現(xiàn)狀

楊金明 閆雨薇 霍浩江

摘 要：隨著我國電子產(chǎn)品消費(fèi)數(shù)量的迅速增長，電子垃圾的收集及處理對環(huán)境保護(hù)和資源循環(huán)利用尤為重要。有效地實(shí)現(xiàn)電子垃圾的收集，減輕環(huán)境的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)資源合理化利用，勢在必行。本文從電子垃圾的現(xiàn)狀以及電子垃圾的特點(diǎn)出發(fā)，綜述了目前我國電子垃圾的收集和處理狀況，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，對我國電子垃圾的收集提出了建議。

關(guān)鍵詞：電子垃圾;收集;處理;現(xiàn)狀

引言

電子廢棄物，俗稱“電子垃圾”，是指被廢棄不再使用的電器或電子設(shè)備，主要包括電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、電視機(jī)等家用電器和計(jì)算機(jī)，手機(jī)等通訊電子產(chǎn)品等淘汰品[1]。

每年全球大概產(chǎn)生2000～5000萬噸電子垃圾，并以每年3%～8%的速度增長。但2017年以前，每年全世界產(chǎn)生的電子垃圾有高達(dá)80%被送到亞洲，其中90%丟棄在中國[2]。相當(dāng)于全球72%的電子垃圾要由中國來負(fù)擔(dān)。值得慶幸的是，2018年1月，我國正式實(shí)施禁止“洋垃圾”入境新規(guī)定，停止進(jìn)口包括廢塑料、未分類的廢紙、廢紡織原料等在內(nèi)的4類24種“洋垃圾”。到2019年年底前，將逐步停止進(jìn)口國內(nèi)資源可以替代的固體廢物[3]。雖然外來電子垃圾有所減少，但是我國自身產(chǎn)生的電子垃圾仍在逐漸增長。2010年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的一份調(diào)研報告表明，我國每年產(chǎn)生超過230萬t的電子垃圾，僅次于美國的300萬t，成為世界第二大電子垃圾生產(chǎn)國[1]。聯(lián)合國最新發(fā)布的報告稱，2018年，全世界產(chǎn)生的電子垃圾總量為4850萬噸。根據(jù)聯(lián)合國的預(yù)測，到2050年，每年全球的電子垃圾總量將達(dá)到1.2億噸。而如此多的電子垃圾絕大部分都沒有得到合理充分的利用，僅僅20%可以得到循環(huán)利用。其他80%的電子垃圾何去何從，沒有人清楚，也許被傾倒、交易或以危險方式回收并非法處理。

而電子產(chǎn)品本身并不是垃圾，如果可以合理回收，得到有效利用，將會是一大筆財富。電子垃圾中含有的很多有色金屬、貴金屬、玻璃等物質(zhì)都可以得到回收再利用。電子垃圾中含有的金屬，尤其是貴金屬，其品位高達(dá)天然礦藏的幾十倍甚至幾百倍。而且與開采天然礦床相比，電子垃圾回收處理的成本很低。鑒于電子垃圾的這些特點(diǎn)，以往有人提出過“城市礦山”資源的概念。如今，隨著人們生活水平提高，城鄉(xiāng)差距的縮小，廣大農(nóng)村亦有大量電子產(chǎn)品的消費(fèi)和淘汰，因而將電子垃圾稱為“電子礦山”資源可能更適宜一些。雖然電子垃圾有上述優(yōu)點(diǎn)，但不容忽視的是電子垃圾也含有危害環(huán)境，損害人體健康的高危險性的有毒、有害，甚至放射性元素，如果隨意棄置或者回收不當(dāng)，就會造成嚴(yán)重危害。

1 電子垃圾的收集現(xiàn)狀

當(dāng)前全世界只有20%的電子垃圾可以得到合理回收。我國也是只有20%的電子垃圾得到了合理回收，電子垃圾的回收尤為困難。而要實(shí)現(xiàn)電子垃圾的回收，電子垃圾的收集就很重要。

如今國內(nèi)電子垃圾主要以以下幾種方式收集[4]：一是社區(qū)或者農(nóng)村的小商販?zhǔn)召?，如打著“舊手機(jī)換菜刀換臉盆”等旗號收手機(jī)的小商販;二是通過社區(qū)設(shè)立的垃圾回收站收購;三是通過二手交易市場收購;四是某些商場的經(jīng)銷商為賣出新產(chǎn)品，打著“以舊換新”的幌子回收;五是由電子產(chǎn)品企業(yè)直接回收。采用這些回收方式收集后，電子產(chǎn)品大多被賣到了二手市場或部分給價格特別高的小作坊，被賣到二手市場的就會繼續(xù)流通，被賣到小作坊的就會被拆解然后處理，可能會造成環(huán)境污染。但國家對這些電子垃圾的收集缺乏統(tǒng)一的管理，眾多的小商販為了利益而從事了電子垃圾收集。由于其回收成本低廉，手段靈活，活動范圍廣，所以有價格的優(yōu)勢，從而能夠回收到大量的電子垃圾。而正規(guī)企業(yè)雖然有處理電子垃圾的專業(yè)設(shè)備，卻收集不到電子垃圾。

我國當(dāng)前對電子垃圾收集的市場缺乏一定的約束和統(tǒng)一的管理，導(dǎo)致市場分布比較雜亂，秩序比較混亂，這也導(dǎo)致了政府較難管理。

居民對于電子垃圾的認(rèn)識不足，不了解隨意處置電子廢棄物會造成怎樣的危害。政府關(guān)于電子廢棄物收集和處理的宣傳教育工作也做得不足，造成了許多電子廢棄物不能得到合理收集。如許多居民擔(dān)心自己的隱私被泄露，對于家中的廢舊手機(jī)、電腦等電子設(shè)備，寧可在家中放著也不愿送去回收。

雖然我國制定了一系列有關(guān)電子垃圾的法律法規(guī)，但仍有一些需要完善的問題。我國缺乏規(guī)范二手市場的可行性政策及牽涉廣泛的相關(guān)法律法規(guī)，也缺少相關(guān)的管理和監(jiān)督制度。沒有專門的政府部門負(fù)責(zé)電子垃圾的收集管理規(guī)范，我國整個電子垃圾回收過程的責(zé)任主體不明確，沒有運(yùn)行良好的回收網(wǎng)絡(luò)[2]。這就導(dǎo)致大量商販?zhǔn)召徚舜罅侩娮訌U棄物，并由小作坊非法處理，污染了當(dāng)?shù)丨h(huán)境，危害了當(dāng)?shù)鼐用竦纳眢w健康，大量電子垃圾沒有得到合理利用，造成了資源浪費(fèi)。我國電子垃圾的收集仍存在問題。

2 電子垃圾的處理

電子垃圾中含有豐富的資源，但如何才能把這些資源提取出來，這就需要各種方法相結(jié)合。現(xiàn)如今電子垃圾的處理方法主要有機(jī)械處理法、火法冶金、濕法冶金和生物冶金法等。

2.1機(jī)械處理法

20世紀(jì)70年代末，當(dāng)時美國礦產(chǎn)局（USBM）使用物理方法處理軍用電子廢棄物[5]，后來，該種方法便被稱為機(jī)械處理法。在之后的發(fā)展中，機(jī)械處理法因?yàn)閷Νh(huán)境影響小，綜合回收能力強(qiáng)，被市場廣泛采用?，F(xiàn)用的機(jī)械處理法主要有三個步驟：拆解、粉碎和分選。拆解能夠?qū)⒉糠纸饘倥c非金屬分離，還可以將金屬進(jìn)行分類。長時間以來，拆解都是由人手工完成，手工拆解導(dǎo)致拆解速度慢，成本高，所以各國公司都在研究如何實(shí)現(xiàn)自動化拆解，日本NEC公司就研究出一套拆卸廢電路板的設(shè)備[6]，該設(shè)備主要利用紅外加熱和兩級去除的方式進(jìn)行拆解，極大地提高了拆解的效率。為了使廢棄電子元件中各種成分進(jìn)行分離，人們想出來一種方便高效的方法---粉碎，利用機(jī)械設(shè)備，主要是錘碎機(jī)、錘磨機(jī)、切碎機(jī)和旋轉(zhuǎn)破碎機(jī)，有時也使用剪切設(shè)備，將廢棄電子元件進(jìn)行粉碎，為分選做好準(zhǔn)備。瑞士的一家公司就研發(fā)了一種在超音速下將涂層線路板等多層復(fù)合制件破碎的新設(shè)備，它可以根據(jù)各種材料的沖擊和離心特性不同將各種復(fù)合材料分離開[5]。此外，還可以利用低溫破碎技術(shù)進(jìn)行廢棄電子元件的粉碎。機(jī)械處理的最后一步是分選，分選是將各種材料分離開，集中進(jìn)行再利用處理。分選利用各種材料的物理特性不同，如：利用磁力、重力等，常規(guī)的分選機(jī)有氣力搖床分選機(jī)、渦流電選機(jī)和靜電分選機(jī)。

2.2火法冶金

火法冶金主要是提取廢棄電子垃圾中的有色和稀貴金屬，以前所使用的方法主要有焚燒、電弧爐、鼓風(fēng)爐熔煉和高溫氣相熔化等。國內(nèi)外有很多火法冶金處理電子垃圾的案例，如：用諾蘭達(dá)工藝處理電子廢料，在諾蘭達(dá)爐冶煉的同時加入電子垃圾，但每次不能加入過多，其熱平衡需要依靠精礦來實(shí)現(xiàn)，一個諾蘭達(dá)爐每年處理100000噸電子垃圾[7]，電子垃圾中有色金屬伴隨精礦的冶煉產(chǎn)出。另一工藝是卡爾多爐冶煉電子垃圾，瑞典波立登公司Ronnskar 冶煉廠將電子垃圾中含銅量高的直接投入礦銅冶煉的吹煉階段，而含銅量低的則投入卡爾多爐內(nèi)，其產(chǎn)出的銅合金主要含Cu、Ag、Au、Pd、Ni、Se 和 Zn。

與國外的火法冶金技術(shù)相比，國內(nèi)的火法冶金技術(shù)發(fā)展比較晚，工藝較為落后。在2000年以前，我國以人工拆解，接著以鼓風(fēng)爐或反射爐冶煉廢棄電子垃圾的方式進(jìn)行電子垃圾的處理，與此同時，出現(xiàn)了許多鼓風(fēng)爐冶煉電子垃圾的民間小作坊，這種民間小作坊設(shè)施不全、污染大和安全性低。民間小鼓風(fēng)爐的回收方式導(dǎo)致的結(jié)果就是環(huán)境嚴(yán)重污染。2000年以后，我國已經(jīng)逐漸禁止了小規(guī)模的反射爐、鼓風(fēng)爐工藝，但目前，我國電子垃圾的火法工藝依然在探索階段?，F(xiàn)如今我國對電子垃圾的處理已經(jīng)逐步系統(tǒng)化，有些電子垃圾處理廠已經(jīng)采用富氧頂吹處理電子垃圾，把火法冶金處理電子垃圾與礦銅或貴金屬冶煉相結(jié)合，將火法處理電子垃圾作為附屬方式融入有色冶金，結(jié)合各自的優(yōu)點(diǎn)，綜合回收有價金屬，以更節(jié)能、更有效和更綠色的方式回收電子垃圾中的各種金屬。

2.3濕法冶金

隨著學(xué)者們對濕法冶金研究的不斷深入和人們的環(huán)保理念日益加深，近些年來濕法冶金憑借著高精度和較為優(yōu)良的可控性，在行業(yè)中受到了廣泛的關(guān)注。針對于電子垃圾的處理，濕法冶金操作的主要步驟為：首先經(jīng)過一系列的浸出，如：酸浸或堿浸，隨后對金屬進(jìn)行分離和富集處理，常用方法為碳吸附法、離子交換法、沉淀法和溶劑萃取法等。最后再將浸出液進(jìn)行諸如化學(xué)還原、電化學(xué)精煉等方法將金屬回收。浸出操作作為濕法冶金過程的首要步驟，廣泛使用的浸出液是XCN、XCL、CH4N2S和Na2S2O3等。對于Au、Ag、Pt、Pd等稀貴金屬來說，他們在元素周期表中的活性順序從大到小依次為Au、Ag、Pd、Pt，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出，在pH范圍為10～10.5時它們于XCN中的溶解度達(dá)到最大。當(dāng)浸出結(jié)束后，下一步就是將稀貴金屬從浸出液中進(jìn)行回收操作，實(shí)驗(yàn)[8]中得出可使用王水溶液浸出法對廢棄電腦中的黃金資源進(jìn)行回收，前期投入較小且收益十分可觀。也有研究[8]如：Quinet等人對此工藝回收手機(jī)里的稀貴金屬手段進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明了該工藝過程的經(jīng)濟(jì)可行性，該法可回收手機(jī)原料中93%的Ag、95%的Au和99%的Pd。盡管濕法冶金具有無可比擬的優(yōu)勢，但其自身的局限性同時也限制了它的廣泛推廣和應(yīng)用，例如當(dāng)線路板等有陶瓷表面層覆蓋或存在雜質(zhì)金屬元素時，阻礙主金屬的溶出，使得浸出率大幅度降低，且浸出液中雜質(zhì)溶出較多，增加分離和除雜的難度，因此濕法冶金僅適用于回收貴金屬和部分有色金屬。

2.4生物冶金法

在過去幾十年里，生物浸出技術(shù)一直是熱門的課題。生物浸出回收電子垃圾中的貴金屬是一種新的方法，其是利用生物的一些特性來氧化溶解電子垃圾中的金屬，有的則是利用生物的排泄物或分泌物來進(jìn)行氧化溶解過程，最后將這些金屬還原提取出來[9]。生物浸出技術(shù)的重要步驟是浸出，其浸出方式可以分為三種：直接浸出、間接浸出、直接與間接協(xié)同浸出。直接浸出是通過生物表面所含的酶，利用酶來溶解金屬，間接浸出則是通過生物的代謝產(chǎn)物來溶解金屬。生物浸出技術(shù)主要利用的電化學(xué)氧化還原作用和電子傳遞，曾有研究者利用青紫色素桿菌浸出廢舊電路板中的金，他們先使用直接浸出的方法，利用氧化亞鐵硫桿菌氧化電路板中的銅，然后浸出;再使用間接浸出，通過青紫色素桿菌產(chǎn)生的氰酸溶解了電路板中的金，最后將金還原，該方法最終金的回收率達(dá)到80%。

另一生物冶金技術(shù)是生物吸附，生物吸附利用微生物和金屬離子之間被動的物理化學(xué)作用來提取金屬。通過研究表明，大部分微生物，如：細(xì)菌、藻類和真菌類都有吸附金屬的特性，利用該種特性可以完成金屬的富集提取。

生物冶金法處理電子垃圾對環(huán)境污染小，且耗能低，不用花費(fèi)太高的成本，是未來電子垃圾處理的新型環(huán)保方式，但冶煉時間過長一直是生物冶金法有待解決的關(guān)鍵問題。

3 電子垃圾收集建議

3.1規(guī)范收集渠道

通過對電子廢棄物收集的相關(guān)企業(yè)或者部門進(jìn)行審核，合格的則頒發(fā)資格許可證，并支持正規(guī)企業(yè)建立收集網(wǎng)絡(luò)，通過建立互聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行收集，擴(kuò)大收集范圍，并對互聯(lián)網(wǎng)收集平臺實(shí)現(xiàn)科學(xué)智能管理?？梢詤⒖紘庀嚓P(guān)經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮社區(qū)作用。

3.2完善相關(guān)法律法規(guī)，加強(qiáng)管理

進(jìn)一步完善電子廢棄物處理的相關(guān)法律法規(guī)，加大對電子垃圾收集的相關(guān)企業(yè)或者部門的管理力度，取締甚至去除為了利益污染環(huán)境的小作坊?？梢?guī)劃一片適宜的區(qū)域，建立相關(guān)園區(qū)，進(jìn)行統(tǒng)一管理。而且這樣也可以提高居民對政府的信任度，打消部分群眾擔(dān)心自己隱私被泄露的顧慮，更好地保證電子垃圾回收的順利進(jìn)行。

3.3加強(qiáng)合作，鼓勵創(chuàng)新，探索先進(jìn)技術(shù)

加強(qiáng)企業(yè)間的合作及技術(shù)交流，多方合作共同攻克技術(shù)上難題。支持高校人才及技術(shù)人員赴國外學(xué)習(xí)、交流，主動向發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)這方面的先進(jìn)技術(shù)，與世界各國攜手努力解決電子垃圾的問題。同時政府應(yīng)當(dāng)加大對電子垃圾回收處理相關(guān)企業(yè)的扶持力度，鼓勵其進(jìn)行創(chuàng)新，同時對使用先進(jìn)、污染小的處理手段的企業(yè)給予獎勵。鼓勵高校與科研機(jī)構(gòu)在電子垃圾處理技術(shù)及回收模式等發(fā)面深度研究與創(chuàng)新，尋找更有利于電子產(chǎn)品可持續(xù)利用的模式。

3.4提高企業(yè)的責(zé)任感，推行企業(yè)回收

企業(yè)對于自己的產(chǎn)品最為了解，在如何處理這種廢棄產(chǎn)品方面也更為專業(yè)。如松下中國與合作的回收公司有針對防止冰箱和空調(diào)在處理過程中氟利昂物質(zhì)泄露的回收處理裝置，既回收資源又保護(hù)環(huán)境。而且由企業(yè)進(jìn)行回收，消費(fèi)者也會信賴，企業(yè)形象也會有所提升。

3.5進(jìn)行垃圾分類和電子廢棄物收集的宣傳工作

電子垃圾收集的關(guān)鍵是全民行動，讓每個人都重視起來，自覺進(jìn)行垃圾分類，不隨意處置。而前提在于提高居民的環(huán)保意識。政府及社區(qū)應(yīng)多開展有關(guān)垃圾分類的一系列宣傳活動，還可以貼一些警示的宣傳標(biāo)語，通過各種活動讓居民了解電子垃圾隨意丟棄的后果，提高居民的環(huán)保意識，調(diào)動居民自覺投身于電子廢棄物回收的積極性。

4 結(jié)語

電子垃圾是可回收利用的資源，政府應(yīng)該規(guī)范電子垃圾的收集渠道和流程，加強(qiáng)民眾電子垃圾回收意識，合理高效地收集電子垃圾。對于電子垃圾的處理，應(yīng)當(dāng)承建電子垃圾處理廠，根據(jù)電子垃圾的種類，合理選用機(jī)械處理法、火法、濕法或是生物浸出法，高效環(huán)保的回收電子垃圾中的有用金屬?，F(xiàn)階段我國電子垃圾的處置仍有不足的地方，應(yīng)當(dāng)根據(jù)自己國情制定相關(guān)制度，學(xué)習(xí)先進(jìn)的電子垃圾處理技術(shù)，系統(tǒng)化電子垃圾的收集，使大量的電子垃圾可以得到合理的回收利用。

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作者簡介：楊金明（1995，11-），男，云南大理，江蘇大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，2015級本科生，研究方向：冶金工程.

閆雨薇（1996，9-），女，河北石家莊，江蘇大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，2015級本科生，研究方向：冶金工程.

霍浩江（1997，3-），山西呂梁市，江蘇大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，2015級本科生，研究方向：冶金工程.

基金項(xiàng)目：江蘇大學(xué)學(xué)生科研項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：A類）