論電子廢棄物資源化利用研究方案進(jìn)展

1、 論電子廢棄物資源化利用研究進(jìn)展摘要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展，電子廢棄物的種類和總量迅速增多，它具有數(shù)量多、危害大、潛在價(jià)值高、回收利用困難等特點(diǎn)。本文探討了電子廢棄物資源化利用意義，研究了電子廢棄物資源化處理技術(shù)，以及國內(nèi)外電子廢棄物資源再利用現(xiàn)狀，同時對最新研究進(jìn)展做了簡要的介紹和展望。關(guān)鍵詞：電子廢棄物；資源化；處理技術(shù)；協(xié)調(diào)發(fā)展Research Progress on the utilization of electronic wasteAbstract:With the development of information technologies, the amount of wast

2、e electrical and electronic equipments (WEEE) continues to increase rapidly, which is characterized by an abundance of quantity, hazard effect to health, high mercial value, and difficult recovery.This paper discusses the significance of electronic waste resource utilization, study the electronic wa

3、ste processing technology, and the status of domestic and foreign electronic wastes utilization, then makes brief introduction and outlook on the latest research progress.Keywords:electronic waste; utilization; solution; coordinated development電子信息技術(shù)在過去幾十年里發(fā)生了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，給人類社會的生產(chǎn)、生活方式帶來了深刻的變革。這種變革在大幅度提高

4、生產(chǎn)效率、改善人類生活狀況的同時，也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境和社會問題，大量電子廢棄物的產(chǎn)生就是其中之一。歐盟發(fā)表的有關(guān)電子及電器廢物的報(bào)告指出，每5年這類電子垃圾便增加16%-28%，比總廢物量的增長速度快34倍，是世界上增長最快的垃圾，12年后地球表面電子垃圾的年產(chǎn)量將會翻番1,2。電子廢棄物俗稱電子垃圾，包括各種廢舊電腦、通信設(shè)備、家用電器，以及被淘汰的精密電子儀器儀表等。電子廢棄物含有大量重金屬和其他有毒成份，如有機(jī)阻燃劑、聚氛聯(lián)苯、鉛、砷、鎳、鉻、汞等物質(zhì)，若沒有專門機(jī)構(gòu)進(jìn)行收集，并采用先進(jìn)的符合環(huán)保要求的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行處理，則會對環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重危害。1 國內(nèi)外電子廢棄物現(xiàn)狀及相關(guān)措

5、施1.1 電子廢棄物現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)顯示，目前我國電視機(jī)的社會保有量達(dá)3.5億臺，冰箱1.3億臺，洗衣機(jī)1.7億臺3。美國是電腦及電子產(chǎn)品的發(fā)源地，也是消費(fèi)大國。自1985年以來，美國個人電腦銷售量每年增加23%以上，超過50%的家庭擁有電腦。美國每年的電子廢棄物的量正以3%-5%的速度增長，以占全美垃圾量的2%-5%4。根據(jù)一項(xiàng)最新研究報(bào)告顯示，美國近20年來售出的電腦，已有3/4閑置在消費(fèi)者的倉庫中。日本是家電生產(chǎn)王國，也是廢棄家電大國。據(jù)日本有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)，日本每年要廢棄1800萬臺電視、冰箱、空調(diào)和洗衣機(jī)，重量達(dá)60萬噸。在這些廢棄家電中，各類金屬有10萬噸。日本常用的電腦有桌上型和掌上型兩大

6、類，每年生產(chǎn)1200萬臺，年產(chǎn)生廢舊電腦約8萬噸5。電子廢棄物不同于一般的城市垃圾，其制造材料復(fù)雜，有些家電材料還含有化學(xué)物質(zhì)，如不妥善處理而直接填埋，會對環(huán)境造成污染。如電冰箱的制冷劑是破壞臭氧層的元兇；電腦、電視機(jī)的顯像管屬于具有爆炸性的廢物；各種電路板中的鉛、聚氛乙烯、汞等有毒物質(zhì)很容易污染土壤及地下水，當(dāng)雨水接觸到這些埋在地下的垃圾時會引起化學(xué)反應(yīng)，形成“垃圾滲濾液”，其毒性更大。大量家用電器，在給人們生活和工作帶來便利的同時，又給人類帶來大量的有毒物質(zhì)，危害人類健康。有報(bào)告表明:平均每100g手機(jī)機(jī)身中含有14g銅、0.19g銀、0.03g金和0.01g鈀，此外其電池及其它部件中含有

7、砷、銻、鎬、鉛、鎳、鋅等；每個電子計(jì)算機(jī)顯像管內(nèi)都含有鉛及其它如鉻、銅、鎳、金等重金屬，這些重金屬可以對人體器官及組織造成不同程度的損害，是致癌、致畸形或致突變物質(zhì)，大多數(shù)可使大腦、脊髓、腎臟、神經(jīng)等受到損傷，其余可使身體變?nèi)?,7,8。1.2 國內(nèi)外的相關(guān)政策美國15年前就建立了兩個回收利用機(jī)構(gòu)，一個對廢棄的家電進(jìn)行體檢，通過探測裝置，將其中還可使用的部件與整機(jī)分離開來，工人們將這些部件組裝起來“重新上崗”；另一個機(jī)構(gòu)被稱為“終處置”，是將剩下的材料拆開，把鋁、金、銅、塑料等分類、壓碎，運(yùn)往各個專門的處理廠處理。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1995年美國有75%的大家電進(jìn)行了回收利用，由此提供了10%的再生鋼鐵

8、。日本在舊家電的處理方面做出了有益的探索，他們的成功經(jīng)驗(yàn)是：第一，通過立法支持廢舊電子產(chǎn)品的回收利用；第二，規(guī)定制造商回收利用負(fù)責(zé)制。法律規(guī)定，制造商和進(jìn)口商制造、進(jìn)口的家用電器有回收義務(wù)，并需按照再商品化率標(biāo)準(zhǔn)對其實(shí)施再商品化；第三，建立回收利用付費(fèi)機(jī)制。法規(guī)中規(guī)定，廢棄者應(yīng)該支付與廢舊電子產(chǎn)品收集、再商品化等有關(guān)的費(fèi)用9。2 電子廢棄物資源化技術(shù)電子廢棄物中回收處理技術(shù)可以概括為物理法、化學(xué)法和生物法。物理法主要有拆卸、破碎、分選等方法。化學(xué)法一直是廣泛應(yīng)用于處理電子廢棄物的成熟方法?；瘜W(xué)法又可分為火法冶金、濕法冶金等工藝。生物法實(shí)質(zhì)是利用細(xì)菌浸取電子廢物中的金屬。其中物理法主要是輔助手段

9、，是其他方法的預(yù)處理階段。生物技術(shù)方法現(xiàn)在仍處于研究中，目前應(yīng)用最多的就是化學(xué)法中的濕法冶金及化學(xué)法和物理法聯(lián)合應(yīng)用。2.1 物理法物理方法是根據(jù)廢電路板中各組分物理性能的不同而實(shí)現(xiàn)回收的一種手段。目前，在瑞典、德國、日本、加拿大以及美國等都建有專門處理回收電子廢棄物的工廠，采用各種機(jī)械處理法從廢棄電視機(jī)、冰箱、電腦等廢棄電器中回收塑料、玻璃、金屬等材料。日本在電子廢棄物資源化研究一直處于領(lǐng)先地位。日本的知名企業(yè)如富士、松下、東芝和日本電氣株社會社(NEC)等普遍建有自己的家電回收再生產(chǎn)工場，其處理能力從20萬臺/年至100萬臺/年不等，其中以NEC公司技術(shù)較為成熟10。近年，Nusruth&

10、#160;Mohabuth等人研究出了垂直振動處理工藝來分離破碎的印刷電路板和破碎的電纜中的金屬。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，90的銅能從破碎的電纜中被回收?？偲骄鶟舛葹?5%的金屬能從計(jì)算機(jī)電路板被回收，其實(shí)超過50%是銅。當(dāng)碎片粒徑在150-300時，發(fā)現(xiàn)有更好的分離回收效果。在細(xì)粒徑X圍金屬能更好的分離，因此，一個更高的預(yù)期分離效率。這種方法是非常環(huán)保的干燥條件下的材料分離方法，沒有污水的產(chǎn)生。需要去處理掉的非金屬部分只包含很低濃度的有毒物質(zhì)，如鉛11。2.2化學(xué)法化學(xué)處理技術(shù)的基本原理是利用電子廢棄物中各種成分的化學(xué)穩(wěn)定性的不同進(jìn)行不同的提取工藝。2.2.1 火法冶金熱處理法主要包括焚化法、真空裂解法

11、、微波法等。通常的電子廢棄物主體部分都是由熱固性的環(huán)氧樹脂玻璃纖維復(fù)合材料制成的，這種材料不但具有不溶和不熔的特點(diǎn)，而且含有高濃度的溴化阻燃劑、重金屬等多種成分，給再生利用帶來很大的困難12。2.2.2 濕法冶金濕法冶金是目前應(yīng)用較廣泛的處理電子廢棄物的方法。濕法冶金技術(shù)基本原理主要是利用金屬能夠溶解在硝酸、硫酸和王水等其他酸液中的特點(diǎn)，將金屬從電子廢物中脫除并從液相中予以回收。濕法冶金與火法冶金相比具有廢氣排放少，提取金屬后殘留物易于處理，經(jīng)濟(jì)效益顯著，工藝流程簡單等優(yōu)點(diǎn)13。2.3 生物技術(shù)利用細(xì)菌浸取金等貴金屬是20世紀(jì)80年代開始研究的提取物料中低含量貴金屬的新技術(shù)。該技術(shù)利用某些微生

12、物在金礦物表面的吸附作用及微生物的氧化作用來解決難浸金礦石的選冶問題。微生物吸附金可以分為利用微生物的代謝產(chǎn)物來固定金離子和利用微生物直接固定金離子2種類型14。前者是利用細(xì)菌產(chǎn)生的硫化氫固定金，當(dāng)菌體表面吸附了金離子達(dá)到飽和狀態(tài)時，能形成絮凝體沉降下來；后者是利用三價(jià)鐵離子的氧化性使金等貴金屬合金中的其他金屬氧化成可溶物而進(jìn)人溶液，使貴金屬裸露出來便于回收。生物技術(shù)提取金等貴金屬具有工藝簡單、費(fèi)用低、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，但是浸取時間較長，浸取率較低，目前未真正投人使用。上述幾種常規(guī)方法中，機(jī)械法雖然具有環(huán)境友好的突出優(yōu)點(diǎn)，但由于采用機(jī)械法需要高質(zhì)量的大型處理設(shè)備，因此投資很大，并且由于電子廢棄物

13、中成分復(fù)雜，全自動的拆解分離技術(shù)尚未形成，手工拆解費(fèi)用太高，以至于在勞動力價(jià)格較高的發(fā)達(dá)國家，只能整體轉(zhuǎn)移到欠發(fā)達(dá)國家處理。對于火法冶金，雖然也能得到較高的金屬回收率（通常其回收率高達(dá)90%以上），但存在著焚燒電子廢棄物如印刷線路板上的粘結(jié)劑和其他有機(jī)物等時會產(chǎn)生大量有害氣體形成二次污染，而且大量浮渣的排放增加了二次固體廢棄物；此外，處理耗能大，處理設(shè)備昂貴，經(jīng)濟(jì)效益不高。因此火法冶金的應(yīng)用從效益與經(jīng)濟(jì)方面綜合考慮不太適合。生物技術(shù)方法現(xiàn)在仍處于研究中，其浸取時間較長，浸取率較低。而對于濕法回收工藝，由于該技術(shù)具有廢氣排放少、處理后的殘留物易于處理、經(jīng)濟(jì)效益顯著、工藝流程簡單等突出優(yōu)點(diǎn)，因此目

14、前它比機(jī)械法和火法冶金技術(shù)應(yīng)用前景要廣泛些。3 總結(jié)電子廢棄物對環(huán)境的影響已成為全球化的問題，我國的形勢尤其不容樂觀。我國對于電子廢棄物的管理及資源利用還處于起步階段，應(yīng)建立完備的法律法規(guī)監(jiān)管體系，健全電子廢棄物回收利用體系。此外，文中所述的濕法冶金和火法冶金提金技術(shù)雖然金的提取率較高，但引起的環(huán)境污染也很嚴(yán)重，很多有害物質(zhì)如鉛、汞、鉻、鎘等重金屬由于難分離、回收效益不高，而被廢棄流入自然環(huán)境，嚴(yán)重危害了我們周圍的環(huán)境；而機(jī)械處理回收則存在處理設(shè)備基建費(fèi)昂貴，且能耗大的問題15。因此，對電子廢棄物處置仍是各國環(huán)保專家面臨的嚴(yán)峻問題，而電子廢棄物無害化回收技術(shù)則是電子垃圾資源回收的主要研究方向。

15、4 參考文獻(xiàn)1胡天覺,曾光明,袁興中.從家用電器廢物中回收貴金屬J.國資源綜合利用,2001(7):12-15.2曉江.電子廢棄物回收利用良方J.環(huán)境導(dǎo)報(bào),1997(4):33.3王震,馬鴻發(fā).某市電子廢棄物生產(chǎn)量及管理對策初探J.再生資源研究,2003(3):16-18.4吳峰.電子廢棄物的環(huán)境管理與處理處置技術(shù)探討-國外現(xiàn)狀綜述J.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2001(2):38-40.5Sumelaine Y L. Recovery of metal from electronic scrap J.Jom,1991,43(4):16-20.6Ching HuaLee, Su Lichang.Manag

16、ement of scrap puter recycling of TaiwanJ.Journal of hazardous,2001(3):209-220.7Feldmann K, Scheller H.Disassembly of electronic productsJ.IEEE,1994:81-87.8 Yongyong Guo, Xia Huo, Yan Lia.Monitoring of lead, cadmium, chromium and nickel in placenta from an e-waste recyclingtown in ChinaJ.Science of

17、the total environmet,2010(408):3113-3117.9環(huán)境省大臣官房廢棄物及循環(huán)利用對策部.平成16年度(2004年度 )調(diào)查項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)廢物產(chǎn)生和處理狀況調(diào)查報(bào)告書R.環(huán)境省大臣官房廢棄物及循環(huán)利用對策部,2005(3) 2- 12.10郭廷杰譯編.日本家電再生法實(shí)施現(xiàn)狀簡介 J.再生資源研究,2002(3):7-9.11Nusruth Mohabuth , Philip Hall, Nicholas Miles. Investigating the

18、0;use of vertical vibration to recover metal from electrical and electronic wasteJ.Minerals Engineering,2007,20:926-932.12王卓眠,溫雪峨,趙躍民.電子廢棄物資源化現(xiàn)狀及處理技術(shù)J.能源環(huán)境保護(hù),2004,18(5):19-21.13B W Dunning,Jr. Precious metals recovery from electronic scrap and solder used in electronics manufacture