電子廢棄物資源化處理技術(shù)關(guān)鍵及其實(shí)踐探討

趙 英，化虎蝶，徐 霞

（偉翔環(huán)?？萍及l(fā)展（上海）有限公司，上海 201815）

引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，電子廢棄物問題已經(jīng)成為全球性的環(huán)境問題。除了對環(huán)境和人類健康造成潛在威脅外，電子廢棄物垃圾堆放還會(huì)占用大量的土地資源，并且由于含有有害物質(zhì)，所以其處理方式需要特別注意。因此，如何有效地處理這些廢棄物，促進(jìn)其資源化利用和環(huán)境友好型的處理，已經(jīng)成為世界各國共同面對的一個(gè)問題。目前，越來越多的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)開始加強(qiáng)對電子廢棄物資源化處理技術(shù)的研發(fā)和實(shí)踐應(yīng)用，希望通過技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)電子廢棄物的高效回收和再利用，為構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)做出貢獻(xiàn)。

1 電子廢棄物的定義和特點(diǎn)

電子廢棄物是指包括廢舊電子產(chǎn)品、電氣設(shè)備和電子元器件等在內(nèi)的廢棄物。這些廢棄物具有以下特點(diǎn)。

1.1 成分復(fù)雜

電子廢棄物由多種材料組成，如金屬、塑料、玻璃、陶瓷等，其中往往含有有害物質(zhì)，如鉛、汞、鎘等重金屬，以及溴化阻燃劑等。

1.2 數(shù)量龐大

電子廢棄物的產(chǎn)生量巨大且持續(xù)增長。隨著技術(shù)的快速更新?lián)Q代和電子產(chǎn)品的普及，全球每年產(chǎn)生的電子廢棄物約為4 000萬噸，數(shù)量龐大。

1.3 產(chǎn)生快速

由于科技的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品壽命較短，更新?lián)Q代較頻繁，使得廢棄的電子產(chǎn)品在較短時(shí)間內(nèi)就形成了大量的廢棄物。

1.4 具有資源價(jià)值

電子廢棄物中蘊(yùn)含著許多有價(jià)值的資源，如稀有金屬、貴金屬、稀土元素等，如果能有效地回收和利用，將對資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生積極影響。

2 電子廢棄物資源化處理技術(shù)的分類和發(fā)展趨勢

2.1 分揀與回收技術(shù)

分揀與回收是電子廢棄物處理的重要環(huán)節(jié)。在這個(gè)過程中，可以使用機(jī)械、人工或自動(dòng)化系統(tǒng)對廢棄電子產(chǎn)品進(jìn)行分類和分揀，將不同類型和材料的廢棄物分離開來，以便后續(xù)的處理和回收。例如，可以將廢棄電子產(chǎn)品分成不同的類別，如計(jì)算機(jī)、手機(jī)、家電等，然后對每個(gè)類別進(jìn)行進(jìn)一步拆解和分揀，以高效回收和利用這些電子廢棄物中的有用材料，如金屬、塑料、玻璃等。

2.2 物理分離與化學(xué)分解技術(shù)

物理分離與化學(xué)分解技術(shù)是資源化處理電子廢棄物的常用方法。物理分離技術(shù)利用不同物質(zhì)的物理性質(zhì)差異，如密度、尺寸、磁性等，將廢棄物中的不同成分進(jìn)行分離。例如，可以通過磁性分離將含有鐵質(zhì)成分的廢棄物與其他材料分離開來?；瘜W(xué)分解技術(shù)則利用化學(xué)反應(yīng)將廢棄物中的物質(zhì)進(jìn)行分解，以提取出有用的成分。例如，可以使用酸性或堿性溶液對電子廢棄物進(jìn)行處理，使其中的金屬離子溶解出來，然后通過沉淀、過濾等步驟回收這些金屬。

2.3 資源提取與回收技術(shù)

資源提取與回收技術(shù)是針對具體的廢棄物成分進(jìn)行的特殊處理。金屬回收技術(shù)主要針對廢棄電子產(chǎn)品中的金屬部分，通過熔煉、冶煉等方法將金屬分離和提取出來，以供再利用。有機(jī)物回收技術(shù)主要是針對廢棄電子產(chǎn)品中的有機(jī)物成分，通過物理或化學(xué)方法將有機(jī)物進(jìn)行分解和回收，可以用于能源生產(chǎn)或化學(xué)物質(zhì)的合成。稀土元素回收技術(shù)則專注于廢棄電子產(chǎn)品中的稀土元素的回收和提取，以應(yīng)對稀土資源的稀缺性。能源回收技術(shù)主要通過焚燒廢棄電子產(chǎn)品，將其轉(zhuǎn)化為能源，如熱能、電能等，以實(shí)現(xiàn)能源的回收利用[1]。

3 電子廢棄物分揀與回收技術(shù)

3.1 分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

3.1.1 分揀系統(tǒng)的組成和工作原理介紹電子廢棄物分揀系統(tǒng)的主要組成部分，包括傳送帶、感應(yīng)器、機(jī)械臂等，并解釋其工作原理。

3.1.2 分揀策略和算法

介紹不同的分揀策略和算法，如基于顏色、形狀、尺寸等特征的分揀算法，以及機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)在分揀中的應(yīng)用。

3.1.3 分揀系統(tǒng)的優(yōu)化方法

探討優(yōu)化分揀系統(tǒng)的方法，包括傳送帶運(yùn)行速度的調(diào)節(jié)、傳感器的精準(zhǔn)度提升，以及提高分揀效率的改進(jìn)措施。

3.2 回收工藝流程

3.2.1 整體工藝流程

電子廢棄物回收的整體工藝流程通常包括預(yù)處理、物理分離、化學(xué)處理等環(huán)節(jié)。首先，廢棄電子產(chǎn)品需要進(jìn)行預(yù)處理，去除外部附件，如電池、光盤等，以及對大件部件的拆解和分離。接下來，通過機(jī)械處理、手工拆解或自動(dòng)化系統(tǒng)，對電子廢棄物進(jìn)行物理分離，將不同材料和成分分離開來。這一步驟可以利用機(jī)械分揀、磁性分離、重力分離等技術(shù)，將金屬、塑料、玻璃等不同部分分離提取出來。最后，將分離得到的各種材料進(jìn)行化學(xué)處理，以進(jìn)一步提純和回收?；瘜W(xué)處理過程可以利用酸法、堿法等方法將有用材料從電子廢棄物中提取出來，例如將金屬溶解出來后進(jìn)行沉淀、過濾和電解等步驟，以得到高純度的金屬材料。整個(gè)工藝流程需要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和管理，以實(shí)現(xiàn)高效的回收和資源利用。

3.2.2 材料分離和回收

電子廢棄物中包含多種材料，如金屬、塑料、玻璃等，針對不同的材料，有不同的分離和回收方法。機(jī)械分離是普遍應(yīng)用的技術(shù)之一，通過機(jī)械設(shè)備（如振動(dòng)篩、氣流分離器等）將廢棄物進(jìn)行分離，再根據(jù)材料的尺寸、密度等特性，將金屬、塑料等材料分離開來。磁性分離則是利用材料中的磁性差異，通過磁場將具有磁性的材料（如鐵）與其他非磁性材料分離開來。重力分離是利用材料的密度差異進(jìn)行分離，例如通過重力作用將重金屬分離出來。此外，還有其他分離技術(shù)，如氣浮分離、液體分離等，都可以根據(jù)不同材料的特性進(jìn)行選擇和應(yīng)用。分離得到的各種材料可以通過進(jìn)一步的處理和精煉，得到高質(zhì)量的回收材料，用于制造新產(chǎn)品。

3.2.3 有害物質(zhì)處理

電子廢棄物中存在一些有害物質(zhì)，如重金屬（如鉛、汞、鎘）、溴化物（如溴化阻燃劑）、有機(jī)鹵化物等，對環(huán)境和人體健康造成潛在危害。為了減少這些有害物質(zhì)的排放和風(fēng)險(xiǎn)，需要對其進(jìn)行安全處理和回收。一種常見的方法是通過物理和化學(xué)處理將有害物質(zhì)從電子廢棄物中分離出來。例如，通過物理分離方法，可以將含有有害物質(zhì)的部分與其他材料分離開來，以便進(jìn)一步處理?；瘜W(xué)處理方面，可以采用封裝、固化、中和等方法，將有害物質(zhì)進(jìn)行安全處理和回收。此外，嚴(yán)格遵守相關(guān)的環(huán)境法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行合理的廢物管理和處置，也是確保有害物質(zhì)處理的重要措施[2]。

4 電子廢棄物物理分離與化學(xué)分解技術(shù)

4.1 物理分離技術(shù)

4.1.1 磁性分離技術(shù)

磁性分離技術(shù)是一種基于磁性材料的物理分離方法。通過選用不同磁性強(qiáng)度的磁性材料，可以對電子廢棄物中的磁性物質(zhì)進(jìn)行高效、快速地分離，例如鐵、鋼等金屬物質(zhì)。該技術(shù)具有操作簡單、處理速度快、回收率高等優(yōu)點(diǎn)，并且對環(huán)境和人體均無污染。

4.1.2 重力分離技術(shù)

重力分離技術(shù)是一種基于不同材料密度差異的物理分離方法。通過選用不同密度的材料，可以利用重力作用將廢棄物中的重質(zhì)物和輕質(zhì)物分離開來，并通過相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行回收處理。該技術(shù)可以有效分離金屬、塑料等不同材料，具有回收率高、操作簡單、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

4.1.3 振動(dòng)篩分技術(shù)

振動(dòng)篩分技術(shù)是一種基 于物料顆粒大小和形狀的物理分離方法。通過振動(dòng)篩分設(shè)備對電子廢棄物進(jìn)行篩分，可以將其分類、分離，實(shí)現(xiàn)對不同顆粒的分揀與回收。該技術(shù)具有操作方便、效率高、處理流程簡單等特點(diǎn)，可以分離信封、電容器、電阻、電路板等不同形狀 和大小的電子廢棄物，提高回收利用率。

4.2 化學(xué)分解技術(shù)

4.2.1 堿法分解技術(shù)

堿法分解技術(shù)采用堿性溶液（如氫氧化鈉、氫氧化鉀等）對電子廢棄物中的有機(jī)物進(jìn)行分解和轉(zhuǎn)化。通過高溫、高壓和堿性條件下的化學(xué)反應(yīng)，將廢棄物中的有機(jī)物以溶液的形式提取出來，并進(jìn)行相應(yīng)的回收利用。

4.2.2 酸法分解技術(shù)

酸法分解技術(shù)使用酸性溶液（如硫酸、鹽酸等）對電子廢棄物中的特定元素（如稀土金屬）進(jìn)行溶解和分解。通過酸性條件下的化學(xué)反應(yīng)，將廢棄物中的目標(biāo)元素以溶液或沉淀的形式提取出來，并進(jìn)行相應(yīng)的回收和利用。

4.2.3 高溫處理技術(shù)

高溫處理技術(shù) 通過高溫條件下的熱解、燃燒或氣化反應(yīng)，將電子廢棄物中的有機(jī)物和無機(jī)物分解并轉(zhuǎn)化。高溫處理可以實(shí)現(xiàn)電子廢棄物中有害物質(zhì)的分解和降解，同時(shí)回收能量[3]。

5 電子廢棄物資源提取與回收技術(shù)

5.1 金屬回收技術(shù)

金屬是電子廢棄物中重要的資源，常見的金屬包括銅、鋁、鐵、金、銀等。金屬回收技術(shù)主要包括以下幾種方法。

5.1.1 物理分離

物理分離通過物理分離技術(shù)（如磁性分離、重力分離、振動(dòng)篩分等），將電子廢棄物中的金屬部分與其他材料分離開來。

5.1.2 冶煉和提純

該法將分離得到的金屬部分進(jìn)行冶煉和提純，以獲得高純度的金屬材料。

5.1.3 回收利用

該法將提純后的金屬材料作為原材料，用于制造新的產(chǎn)品或者作為資源進(jìn)行再利用[4]。

5.2 有機(jī)物回收技術(shù)

電子廢棄物中的有機(jī)物主要來自于電路板、塑料外殼和電線等部分。有機(jī)物回收技術(shù)的主要方法包括以下幾種。

5.2.1 熱解和氣化

該技術(shù)通過高溫條件下的熱解和氣化反應(yīng)，將電子廢棄物中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可再利用的氣體（如甲烷）或液體（如燃料油）。

5.2.2 生物降解

該技術(shù)利用微生物或酶的作用，將電子廢棄物中的有機(jī)物降解為可溶性或可揮發(fā)的有機(jī)物，再進(jìn)行進(jìn)一步的回收利用。

5.2.3 塑料再生該技術(shù)通過對廢塑料的再加工、熔融和成型，將電子廢棄物中的塑料回收為新的塑料產(chǎn)品。

5.3 稀土元素回收技術(shù)

電子廢棄物中含有稀土元素，如釹、鏑、鈰等。稀土元素是重要的公共資源，在電子、新能源和綠色科技等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。稀土元素回收技術(shù)主要包括以下幾種。

5.3.1 溶浸法

溶浸法通過酸性溶液對電子廢棄物進(jìn)行溶解和分離，將稀土元素溶解于溶液中，并進(jìn)行相應(yīng)的萃取和分離。

5.3.2 離子交換法

離子交換法是利用專用的樹脂材料對電子廢棄物中的稀土元素進(jìn)行吸附和分離，然后進(jìn)行再生和回收。

5.3.3 萃取和析出法

該方法是利用不同的化學(xué)反應(yīng)和溶劑，將稀土元素從電子廢棄物中提取出來并沉淀，再經(jīng)過一系列步驟得到純度較高的稀土元素。

5.4 能源回收技術(shù)

能源回收技術(shù)旨在將電子廢棄物中潛在的能源資源進(jìn)行回收和利用。主要方法包括以下幾種。

5.4.1 燃燒技術(shù)

燃燒是一種常見的電子廢棄物處理方法，該法通過高溫條件下的氧化反應(yīng)，將廢棄物轉(zhuǎn)化為熱能或電能。在燃燒過程中，廢棄物中的有機(jī)物和可燃物被分解為水、二氧化碳和其他氣體，同時(shí)釋放出大量的熱能。這些熱能可以轉(zhuǎn)化為蒸汽，驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，或直接用于供暖和工業(yè)用途。燃燒技術(shù)具有能量回收效率高、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也會(huì)排放二氧化碳和其他氣體污染物，需要進(jìn)行凈化處理來降低對環(huán)境的影響。

5.4.2 氣化技術(shù)

氣化是一種將電子廢棄物轉(zhuǎn)化為氣體的處理方法。該技術(shù)在高溫和缺氧條件下，將固體廢棄物轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w，如合成氣（含一氧化碳和氫氣）、甲烷等。這些氣體可以作為能源利用，例如作為燃料供應(yīng)給發(fā)電設(shè)備，或用于工業(yè)生產(chǎn)中的加熱、鍋爐燃燒等。氣化技術(shù)具有廢棄物減量、能量回收利用等優(yōu)點(diǎn)，但需要控制氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體的排放，并對氣化廢渣進(jìn)行處理。

5.4.3 生物能源利用技術(shù)

生物能源利用技術(shù)是一種利用生物催化劑或微生物將電子廢棄物中的有機(jī)物降解并產(chǎn)生生物氣體的處理方法。通過生物反應(yīng)器中的微生物作用，有機(jī)物被分解為可燃的生物氣體，如甲烷等。這些生物氣體可以作為可再生能源進(jìn)行利用，例如用于燃燒發(fā)電和供暖等。生物能源利用技術(shù)具有低碳排放、可持續(xù)性等優(yōu)點(diǎn)，但需要控制微生物反應(yīng)過程中的pH值、溫度等條件，并處理廢棄物中產(chǎn)生的廢水和廢殘?jiān)?/p>

6 結(jié)語

電子廢棄物的大量產(chǎn)生給環(huán)境和人類健康帶來重大挑戰(zhàn)，但同時(shí)也蘊(yùn)含著寶貴的資源和機(jī)會(huì)。通過采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法，我們可以實(shí)現(xiàn)電子廢棄物的有效處理和資源化利用，減少對自然資源的依賴，推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在電子廢棄物資源化處理過程中，物理分離、化學(xué)分解和資源回收等技術(shù)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過這些技術(shù)的應(yīng)用，可以將廢棄物中的金屬、有機(jī)物、稀土元素等有價(jià)值資源進(jìn)行回收和再利用。我們應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注電子廢棄物處理的技術(shù)進(jìn)展和創(chuàng)新，鼓勵(lì)企業(yè)、政府和公眾的合作與投入。通過共同努力，我們不僅可以降低電子廢棄物對環(huán)境的負(fù)面影響，也能夠最大化地利用其潛在資源價(jià)值，推動(dòng)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。