高效回收電子廢棄物中有價(jià)金屬的技術(shù)現(xiàn)狀

隨著原生礦產(chǎn)資源的日漸消耗，絕大部分礦產(chǎn)資源即將面臨著枯竭的局面。為有效減緩原生礦產(chǎn)資源短缺的矛盾，只有大力發(fā)展資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)才是目前唯一出路。其中電子信息產(chǎn)品以其自身的工藝制造特點(diǎn)擁有多種有價(jià)金屬，報(bào)廢的電子產(chǎn)品具有巨大的潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，電子廢棄物的資源化綜合回收利用得到了行業(yè)內(nèi)不少專家學(xué)者的青睞。本文主要介紹了電子廢棄物的處理技術(shù)現(xiàn)狀，分別進(jìn)行分析探討并提出一些建議。

2012年11月20日，落馬官員雷政富的一段不雅視頻在網(wǎng)上流傳，引發(fā)了網(wǎng)民的熱議。許多網(wǎng)民對雷政富的貪腐行為表達(dá)了強(qiáng)烈不滿。但值得玩味的是，網(wǎng)民參與該事件的方式卻是娛樂化的。如2013年6月20日，一位名為“燃燒的火炬”的網(wǎng)友在凱迪社區(qū)發(fā)表了一篇《2013年感動(dòng)中國人物——雷政富》的帖子。作者模仿《感動(dòng)中國》欄目頒獎(jiǎng)詞的結(jié)構(gòu)，在帖子中將雷政富描寫成“一個(gè)重情義、敢擔(dān)當(dāng)?shù)闹袊腥耍z中一別，他讓整個(gè)中國刮目相看！”[2]該帖一經(jīng)發(fā)布就被大量轉(zhuǎn)發(fā)和關(guān)注，許多網(wǎng)民紛紛跟帖，諸如“雷哥，好樣的！”、“中國二個(gè)夠男人的男人，雷政富，賴昌星”等娛樂性回復(fù)充斥著網(wǎng)絡(luò)。

1 電子廢棄物的特點(diǎn)

1.1 電子廢棄物的來源

電子廢棄物也稱為電子垃圾，主要是指達(dá)到使用壽命而報(bào)廢的或在使用過程中因外界因素喪失使用功能的電子產(chǎn)品，包括生產(chǎn)領(lǐng)域電子產(chǎn)品加工制造過程中產(chǎn)生的各類廢品和廢料，以及生活領(lǐng)域產(chǎn)生的各類報(bào)廢通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、家用電器、精密電子儀器儀表等，這些報(bào)廢的電子產(chǎn)品由于缺少直接使用價(jià)值而被丟棄

。歐盟將電子廢棄物分為十大類：大型家電、小型家電、IT和通信設(shè)備、音視頻設(shè)備、照明設(shè)備、電動(dòng)工具及玩具、休閑及體育設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、自動(dòng)販賣機(jī)。隨著科技的發(fā)展，電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期大大縮短，報(bào)廢的電子產(chǎn)品逐年增加，據(jù)報(bào)道，發(fā)達(dá)國家平均每人每年產(chǎn)生14～20 kg電子廢料。

1.2 電子廢棄物的危害

電子廢棄物成分十分復(fù)雜，其中半數(shù)以上的物質(zhì)對人體有害，甚至劇毒

。例如，為了增加電子產(chǎn)品中線路板的抗氧化性能、抗高溫性能以及阻燃性能，通常會(huì)在線路板的覆蓋膜中添加少量的鎘、鉻等重金屬元素以及阻燃劑溴化物、電冰箱、空調(diào)等制冷設(shè)備產(chǎn)生有毒物質(zhì)氟利昂，顯示屏中的汞、鉻、鉛等元素對土壤、水質(zhì)、空氣都將造成嚴(yán)重破壞。部分有毒物質(zhì)來源及其危害見表1。

1.3 電子廢棄物中的有價(jià)金屬

電子廢棄物不同于一般的市政固體垃圾，主要由塑料、玻璃、金屬等組成，最大的特點(diǎn)是金屬含量很高，以一臺電腦主機(jī)加顯示器為例，其玻璃、塑料和金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別占25%、30%和50%。

（一）全縣產(chǎn)業(yè)存出欄情況及生產(chǎn)發(fā)展趨勢 根據(jù)重慶市農(nóng)調(diào)隊(duì)的調(diào)查數(shù)據(jù)， 2011年全縣肉牛存欄量為43 000頭，年出欄肉牛22 638頭，比2010年增加6.27%；山羊存欄量為11萬只，年出欄山羊106 712只，比2010年增加8.72%。養(yǎng)殖戶的戶數(shù)迅速減少，規(guī)?；B(yǎng)殖發(fā)展已具雛形。

電路板作為電子產(chǎn)品的信息載體是重要組成部分，同時(shí)也是金屬最集中的部位。由于金屬銅優(yōu)導(dǎo)電性能，在電路板中是使用量最大的金屬之一，主要為銅箔分布在電路板的夾層中。Pb、Sn主要用于電路板線路接頭處的焊接。由于貴金屬自身物理化學(xué)特性決定的良好化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)良傳導(dǎo)性，因此在線路板元件焊接處、繼電器、傳感器等位置會(huì)添加一定量的金、銀、鉑等貴金屬

。廢舊電路板的主要有價(jià)金屬成分如表2所示。

電子廢棄物資源化綜合回收利用的基本思路是通過物理手段去除或分離有害雜質(zhì)，保留并提高有價(jià)組分的比例，再通過化學(xué)手段對其中的金屬進(jìn)行富集提純，達(dá)到資源的循環(huán)利用，常規(guī)回收流程包括拆解、破碎、分選、冶煉四個(gè)階段。其中前三個(gè)階段是對實(shí)驗(yàn)原料的預(yù)處理，初步提高實(shí)驗(yàn)原料的目標(biāo)金屬品位，最后可通過物理法、化學(xué)法、熱處理法和生物法等工藝進(jìn)一步分離提純高效回收有價(jià)金屬。

淮河防總和沿淮各省要根據(jù)治淮工程建設(shè)進(jìn)展情況，按照國家制訂的預(yù)案編制要求，充分考慮當(dāng)?shù)氐木唧w實(shí)際，繼續(xù)制訂和完善各類防洪應(yīng)急預(yù)案。要進(jìn)一步明確行蓄洪區(qū)、入海水道、臨淮崗和重點(diǎn)大型水庫等工程的調(diào)度運(yùn)用條件和相關(guān)工作程序，提高方案的實(shí)用性和操作性。要進(jìn)一步細(xì)化預(yù)案啟動(dòng)條件、啟動(dòng)后的組織協(xié)調(diào)和各相關(guān)部門協(xié)調(diào)配合工作。

2 電子廢棄物有價(jià)金屬資源化回收方法

從表中可以看出廢電路板中的部分金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于具有普通開采價(jià)值的原生礦產(chǎn)的品位。因此對電子廢棄物進(jìn)行資源化回收不僅能改善環(huán)境還能實(shí)現(xiàn)金屬資源的循環(huán)利用創(chuàng)造良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

物理法是利用電子廢料各組分的物理特性的差異實(shí)現(xiàn)初步分離，作為化學(xué)法、熱處理法等工藝的實(shí)驗(yàn)原料預(yù)處理方法，不易帶來化學(xué)法可能帶來的二次污染，并且可同時(shí)對多種金屬進(jìn)行回收等優(yōu)點(diǎn)，因此物理法在處理電子廢棄物方面具有舉足輕重的作用，主要步驟有：機(jī)械拆解、破碎、分離三個(gè)步驟，其中一些新的分離工藝如密度分離法、磁力分離法、靜電分離法都已廣泛用于回收工業(yè)中。

2.1 物理法

初步統(tǒng)計(jì)，長江干流及主要支流在建或規(guī)劃修建的過魚設(shè)施有40多座，已建成并投入使用的有8座，多在長江的支流（烏江、湘江、贛江、漢江等）。從對漢江興隆、大渡河安谷魚道的監(jiān)測結(jié)果來看，有一定的過魚效果，但仍需進(jìn)一步提高。一是要根據(jù)大壩結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和調(diào)度運(yùn)行方案選擇適宜的過魚方式，并注重結(jié)合過魚對象的生態(tài)習(xí)性來改善過魚設(shè)施的設(shè)計(jì)，提高過魚效果。二是要加強(qiáng)過魚設(shè)施建設(shè)與生境保護(hù)等其他措施的關(guān)聯(lián)性和耦合性，在長江干支流梯級開發(fā)的情況下，只有壩下江段的過魚對象通過過魚設(shè)施到庫區(qū)有足夠長的流水江段（魚類完成生活史的需要）才能發(fā)揮作用。

2.1.1 密度分離法

密度分離法是根據(jù)電子廢料中各組分密度大小不同，可在特定設(shè)備中利用重力或水流、氣流進(jìn)行組分分離。

2.1.2 磁力分離法

“是的。Y的行為是S一直想不通的。小說家也沒跟我講清楚，也許故事中的那個(gè)男人也不清楚。S曾以為那只是跟曲三年契約造成的后遺癥，但看來已不限于這件事了?？傊?，事情很復(fù)雜，距離結(jié)束還遠(yuǎn)著呢。你還想聽嗎？”

（ii）采用加權(quán)集結(jié)算子對一致性群決策矩陣的第j列進(jìn)行匯總，得到方案aj（j=1，2，…，n）總的評價(jià)值（j=1，2，…，n）。

清華大學(xué)提出從廢線路板中回收金屬和非金屬材料的工藝:首先用破碎機(jī)將廢線路板進(jìn)行粗破碎，再往研磨機(jī)中噴入一定量的水將電子廢料制成粉體使金屬和非金屬以微粒的形式析出；將磨粉后的電子廢料送入搖床中，以水為介質(zhì)進(jìn)行重力分選，將電子廢料粉末中的金屬和非金屬分開；將分離后的金屬粉末放入轉(zhuǎn)爐鑄成電陽極銅利用電解法進(jìn)一步提純得到陰極銅，沉淀下來的陽極泥利用化學(xué)分離法進(jìn)行深度分離得到金、銀、鉑、鈀等貴金屬。

磁力分離法是根據(jù)電子廢棄物中各組分磁性強(qiáng)弱的不同進(jìn)行分離的方法。

采用物理法處理電子廢棄物時(shí)往往需要同時(shí)使用以上多種工藝手段最大程度地使金屬與非金屬物分離，即多級破碎分選流程圖如圖1。

2.1.3 靜電分離法

靜電分離法是根據(jù)電子廢棄物中各組分導(dǎo)電率不同以及在外加電場作用下電子廢棄物中各組分的靜電力的差別而進(jìn)行分離的方法。

溫學(xué)峰等使用滾筒靜電分選法:經(jīng)過破碎后的電子廢料，金屬本體與非金屬載體初步分離，二者導(dǎo)電性能差別很大，先讓物料通過高壓電場，再讓所有顆粒與接地圓筒接觸，這樣導(dǎo)體物料所帶的電荷很快就會(huì)消失，而非導(dǎo)體物料則能長時(shí)間地保留所帶電荷，通過靜電分選，銅和鋁的回收率分別達(dá)到95%和90%。

Zhang等用磁力分離法處理含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)11%、鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%的電子廢料，可將出料純度提升到34%的銅和22%的鋁，回收率達(dá)到87%～99%。

2.2 熱處理法

2.2.1 熱解法

熱解法處理廢電路板主要是將預(yù)處理好后的實(shí)驗(yàn)原料在缺氧環(huán)境下進(jìn)行高溫加熱，使廢電路板中的非金屬有機(jī)組分高溫裂解，實(shí)現(xiàn)金屬與非金屬的初步分離。用于處理廢電路板的熱解技術(shù)有常壓惰性氣體熱解技術(shù)、真空熱解技術(shù)、熔融鹽熱解技術(shù)、催化熱解技術(shù)。

2.2.2 焚燒法

協(xié)同冶煉法也即高溫熔煉法，相對于焚燒法而言，高溫熔煉法處理廢電路板能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)無害化處置和資源化利用。高溫熔煉法處理廢電路板主要思路是將廢電路板進(jìn)行拆解、破碎等預(yù)處理，與石英石、石灰石等輔料和其他含銅物料按照一定比例進(jìn)行混合配料，通過給料皮帶送入熔煉爐內(nèi)高溫熔煉。其中非金屬有機(jī)物自身燃燒放熱可代替部分燃料，金屬銅作為貴金屬捕集劑富集稀貴金屬沉入底部金屬熔體中，部分雜質(zhì)金屬與溶劑造渣進(jìn)入渣相，初步實(shí)現(xiàn)金屬與非金屬分離。與焚燒法相似，高溫熔煉法也會(huì)產(chǎn)生二噁英等有害物質(zhì)，同樣可采取急冷、吸附法控制二噁英的產(chǎn)生。產(chǎn)生的富含稀貴金屬的粗銅合金可通過陽極爐精煉成陽極銅再經(jīng)過電解精煉進(jìn)一步提純，稀貴金屬富集在陽極泥采用其他化學(xué)法實(shí)現(xiàn)逐步分離。

日本著名科學(xué)史家山田慶兒說：“有什么用？的確沒有想過.”但我以為其為中文版論文集所寫序言中的一段話卻很有意思：“作為天文學(xué)出身的研究者，面對中國古代眾多的科學(xué)著作，覺得無法理解.經(jīng)過多年的努力，消化吸收、概念重組，而理解其理論與思維體系后，經(jīng)常思考的一個(gè)問題便是：世界上是否存在著另一種科學(xué)？”

2.2.3 協(xié)同冶煉法

利用焚燒發(fā)處理電子廢棄物可有效除去廢電路板中的有機(jī)組分，初步實(shí)現(xiàn)金屬與非金屬的分離，分離后的粗金屬通過電解進(jìn)一步分離提純，工藝流程圖見圖2。焚燒法具有處理量大、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，在廢電路板資源化處置方面具有一定的地位。但是值得注意的是，焚燒法處置廢電路板時(shí)容易產(chǎn)生二噁英、溴化氫等有毒物質(zhì)，這是制約焚燒法的一個(gè)重要原因。目前，國內(nèi)采用先進(jìn)的過渡燃燒室+急冷噴霧+活性炭吸附+布袋除塵法對二噁英進(jìn)行源頭抑制、過程控制、尾氣處理實(shí)現(xiàn)完整的二噁英控。

國外有很多大型銅冶煉廠早在20世紀(jì)中期率先采用富氧熔池熔煉技術(shù)處理電子廢棄物先例，比較成熟的工藝有：Ronnskar冶煉廠的卡爾多爐熔煉工藝、Hoboken冶煉廠的艾薩熔煉工藝、Kosaka冶煉廠的奧斯麥特熔煉工藝等。

國內(nèi)在電子廢棄物協(xié)同冶煉回收處置方面起步較晚，比較典型的是由中國瑞林公司自主研發(fā)的NRTS富氧頂吹熔煉爐處理電子廢料與含銅污泥等含銅物料協(xié)同冶煉工藝，該工藝已在工業(yè)實(shí)踐中得到驗(yàn)證，產(chǎn)出了含銅品位95%的富含稀貴金屬的粗銅合金，采用分段補(bǔ)充氧氣二段燃燒和急冷塔等技術(shù)尾氣二噁英控制在0.1ng TEQ/Nm

以下。

電子廢料協(xié)同冶煉法基本能夠?qū)崿F(xiàn)半自熱熔煉，且具有處理量大、原料適應(yīng)性強(qiáng)、反應(yīng)過程強(qiáng)烈、環(huán)保條件好、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在資源節(jié)約、低碳環(huán)保要求下該工藝具有廣闊的發(fā)展前景。

2) 運(yùn)價(jià)公開性.華南公共駁船快線運(yùn)價(jià)不透明，各家駁船公司運(yùn)價(jià)不統(tǒng)一；且運(yùn)價(jià)不穩(wěn)定，根據(jù)市場供需情況隨時(shí)變動(dòng).

2.3 化學(xué)法

和廢線路板火法工藝相比，化學(xué)法工藝更容易實(shí)現(xiàn)參數(shù)化，各金屬分離提純程度更加徹底，主要是利用無機(jī)酸溶劑和有機(jī)絡(luò)合溶劑溶解電子廢棄物中的金屬或有機(jī)高分子材料，是實(shí)現(xiàn)金屬與非金屬之間的分離。廢電路板的化學(xué)法工藝主要是利用無機(jī)溶劑溶解浸出電路板中的金屬，使絕大部分金屬與非金屬實(shí)現(xiàn)分離，然后在金屬浸出液中回收提純各種金屬。浸出廢電路板中金屬的常用的方法有：酸浸法、樹脂礦漿法、氰化物浸出法、電化學(xué)浸出法等，其中酸浸法在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。在金屬浸出液中回收金屬的方法有：置換法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、溶劑萃取法、電解法等。

2.4 生物法

利用生物法處理電子廢棄物回收有價(jià)金屬這方面的研究很少，可追溯到20世紀(jì)末期，該技術(shù)主要是利用微生物或其代謝產(chǎn)物浸取或吸附電子廢棄物中的金屬實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬的回收。

生物法回收線路板有價(jià)金屬具有成本低、能耗低、污染小、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，但是目前生物法回收電子廢棄物的研究還只是停留在試驗(yàn)階段，并且可利用的菌種少，培養(yǎng)周期長，浸出率低，但具有很大發(fā)展前景。

3 結(jié)論

通過對電子廢棄物的資源化回收的各工藝對比發(fā)現(xiàn)：機(jī)械物理法作為其他回收工藝的原料預(yù)處理手段，只能實(shí)現(xiàn)金屬組分與非金屬組分的初步分離，分離效果較差；熱處理法回收規(guī)模小，環(huán)境污染大；化學(xué)法雖然分離提純效果好，但易產(chǎn)生大量廢水且回收規(guī)模難以擴(kuò)大；生物法操作簡單環(huán)境友好，但浸出率低且研究較少，暫無大規(guī)模生產(chǎn)的實(shí)例；其中電子廢料高溫協(xié)同冶煉工藝由于處理量大，原料適應(yīng)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高，環(huán)保可控，但一次性投資較高。以上每一種工藝都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，因此我們需要根據(jù)不同的工藝特點(diǎn)選擇合適的工藝。其中電子廢料高溫協(xié)同冶煉工藝在當(dāng)前低碳型、資源節(jié)約型環(huán)保要求下顯示出了更大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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