機(jī)械分離回收方法處理電子廢棄物探討

電子廢棄物的增加速度約（16％～28％）/5 a，比總廢物量的增長(zhǎng)速度快3倍，是目前世界上增長(zhǎng)量較快的垃圾。電子廢棄物含有大量的金屬，有效地回收并合理利用將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境效益。電子廢棄物的回收在國(guó)外開(kāi)展較早，國(guó)內(nèi)最近幾年也開(kāi)始起步，本文闡述了電子廢棄物的主要特點(diǎn)和機(jī)械回收利用的一些方法，介紹了國(guó)內(nèi)外電子廢棄物機(jī)械處理的研究現(xiàn)狀及工業(yè)上的一些應(yīng)用。 
2電子廢棄物的特點(diǎn) 
2.1電子廢棄物數(shù)量迅速增長(zhǎng) 
電子工業(yè)的快速發(fā)展及其市場(chǎng)膨脹是電子廢棄物數(shù)量高速增長(zhǎng)的主要原因。隨著電子產(chǎn)品的作用日益重要，電子廢棄物的數(shù)量也逐年遞增，但大量的電子廢棄物都沒(méi)有得到合理的回收利用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前芬蘭每年產(chǎn)生的電子廢物達(dá)11萬(wàn)t，德國(guó)200多萬(wàn)t，整個(gè)歐洲約650萬(wàn)t，美國(guó)電子廢物占全美固體垃圾總量的2％～5％，而我國(guó)的電子廢物數(shù)量每年約250萬(wàn)t。就目前而言，我國(guó)電視機(jī)社會(huì)保有量約為4.0億臺(tái)，電冰箱約為1 .5億臺(tái)，手機(jī)約5.5億個(gè)，洗衣機(jī)約1.9億臺(tái)，個(gè)人電腦約5 000萬(wàn)臺(tái)，空調(diào)約8 000萬(wàn)臺(tái)。而家用電器的更新周期一般為8～10 a，電腦為3～6 a，手機(jī)為18個(gè)月，這些電器按照使用壽命計(jì)算，目前均進(jìn)人報(bào)廢高峰期。經(jīng)權(quán)威統(tǒng)計(jì)部門(mén)預(yù)測(cè)，我國(guó)未來(lái)3a電腦產(chǎn)生量及年度報(bào)廢量如表1所示。由此可見(jiàn)，中國(guó)電子廢棄物數(shù)量驚人且處理現(xiàn)狀不容樂(lè)觀(guān)。 
表1中國(guó)電腦廢棄預(yù)測(cè)量（2007-2010年） 


2.2電子廢棄物的危害 
電子產(chǎn)品在給人們生活和工作帶來(lái)便利的同時(shí)，也給人類(lèi)健康構(gòu)成了潛在的威脅。電子廢棄物中含有多種有毒有害物質(zhì)或元素，如重金屬鉛、汞、鎘、鉻、硅等元素，以及多溴聯(lián)苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）等有毒化學(xué)物質(zhì)。鉛能破壞神經(jīng)、血液系統(tǒng)，影響大腦的發(fā)育；汞破壞腦部記憶力，對(duì)大腦、中樞神經(jīng)和胎兒造成嚴(yán)重危害；鎘對(duì)肺部產(chǎn)生損害、引發(fā)腎臟疾病，導(dǎo)致慢性中毒；鉻大量吸人可致腫瘤，引起潰瘍、痙攣及哮喘性支氣管炎，屬致癌物質(zhì)；晶狀體硅會(huì)引起肺病、肺氣腫、呼吸道障礙疾病、淋巴結(jié)纖維癥，也屬致癌物質(zhì)；多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚影響人體內(nèi)分泌系統(tǒng)、干擾荷爾蒙，影響人體生殖功能?？梢钥闯觯娮訌U棄物中含有大量有毒物質(zhì)，如果處理不當(dāng)，將對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康構(gòu)成極大的威脅。 
2.3電子廢棄物的潛在價(jià)值高 
目前，中國(guó)電子產(chǎn)品市場(chǎng)已達(dá)上萬(wàn)億元的規(guī)模，電子工業(yè)產(chǎn)值占世界第4位，每年產(chǎn)生的廢棄物也是逐年遞增。表2為電子廢物的主要組分，整體而言，金屬和塑料占電子廢棄物總量的比例高，除一般金屬外，還有大量稀有金屬，可回收利用的潛在價(jià)值高。丹麥技術(shù)大學(xué)的研究結(jié)果顯示：隨意搜集的1t電子板卡中含有大約272.16 kg塑料、129.73 kg銅、0.45 kg黃金、40．82 kg鐵、29．48 kg鉛、19．96 kg鎳、9．98 kg銻。如果能回收利用，僅0.45 kg黃金就價(jià)值6 000多美元?？梢钥闯觯娮訌U棄物蘊(yùn)藏巨大商機(jī)，回收利用空間大。 
表2電子電器廢物所含的主要組成及質(zhì)量比例 


3電子廢棄物的機(jī)械處理 
電子廢棄物機(jī)械處理能夠減小廢棄物的體積，實(shí)現(xiàn)廢棄物組成物質(zhì)的分離。機(jī)械處理方法根據(jù)材料間物理特性的差異如密度、導(dǎo)電性、磁性、表面特性等進(jìn)行分選，電子廢棄物的機(jī)械處理主要包括拆解、破碎、分選等3個(gè)過(guò)程。 
3.1電子廢棄物的拆解 
拆解主要是分離有危險(xiǎn)的或者有價(jià)值的零件，進(jìn)行單獨(dú)處理或檢驗(yàn)合格后重新用于產(chǎn)品裝配。通過(guò)拆解可以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益和最少的環(huán)境污染（見(jiàn)表3），同時(shí)使后續(xù)作業(yè)更加有效和充分。 
表3典型拆解廢物回收利用的效益（％） 


IBM公司于1994年建成了1條廢棄信息設(shè)備再利用及拆解生產(chǎn)線(xiàn)，3a間共處理了3 178萬(wàn)kg廢棄設(shè)備及部件，通過(guò)再利用節(jié)約資金5 000萬(wàn)美元，通過(guò)銷(xiāo)售工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件及回收商品獲得的利潤(rùn)分別為1 000、500萬(wàn)美元。3.2電子廢棄物的破碎 
單體的充分解離是實(shí)現(xiàn)高效機(jī)械分選的前提，破碎是實(shí)現(xiàn)單體解離的有效方法。對(duì)機(jī)械分離技術(shù)來(lái)講，通過(guò)破碎的方法將有價(jià)物質(zhì)從產(chǎn)品解離出來(lái)是關(guān)鍵的步驟。目前用于電子廢棄物機(jī)械破碎的設(shè)備有旋轉(zhuǎn)式破碎機(jī)（如瑞典的SR）、錘磨式及錘式破碎機(jī)、沖擊和剪切式破碎機(jī)等。 
3.3電子廢棄物的分選 
電子廢棄物破碎產(chǎn)品的分選是根據(jù)電子廢棄物不同成分的物理或化學(xué)性質(zhì)的差異將物料分離，通常有干法和濕法分選2種。干法分選有干式篩分、氣力搖床或氣力渦輪分離、磁選、靜電分離及渦電流分離等；濕法分選有水力旋流分級(jí)、浮選、水力搖床等。如zhangS研究利用氣力搖床從電子廢棄物中分選金屬，其中金、銀、銅的回收率分別為83%、91％、76%，品位也分別達(dá)328、1 908、72 g/t。 Krowinkel J M等采用渦流分選機(jī)分選廢舊電視破碎產(chǎn)品 6 mm以上部分，可獲得含76%鋁、16％其他有色金屬及少量玻璃、塑料的金屬富集物，鋁回收率達(dá)89%。電子廢棄物的其他分選技術(shù)如干法篩分、氣力分離、水力旋流器分離、浮選、水力搖床及重介質(zhì)分選等，近年來(lái)也已廣泛應(yīng)用。 
4電子廢棄物機(jī)械回收的工業(yè)應(yīng)用與發(fā)展 
機(jī)械處理法是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的電子廢棄物分離回收方法。目前，在瑞典、德國(guó)、日本、美國(guó)以及加拿大等都有專(zhuān)門(mén)處理回收電子廢棄物的企業(yè)，用各種機(jī)械處理法從廢棄電視機(jī)、線(xiàn)路板、手機(jī)、電腦、空調(diào)等廢棄電器中回收塑料、金屬等材料。 
4.1國(guó)外電子廢棄物機(jī)械分離技術(shù)的應(yīng)用 
瑞典的Scandinavian Recycling AB（SR）是世界上大回收公司之一，該公司關(guān)于電子廢棄物處理的基本流程見(jiàn)圖1，涵蓋了目前機(jī)械處理的基本方法。 


圖1電子廢棄物處理流程 
德國(guó)有Kamet Recycling Gmbh（公司）、Trischlerand Partner Gmbh（公司）以及Daimler-Benz UlmResearch Center等多家處理電子廢棄物的回收中心。德國(guó)Trischler and Partner Gmbh（公司）對(duì)印刷電路板的機(jī)械處理流程見(jiàn)圖2。經(jīng)過(guò)該工藝處理，大約90%的人料都可以得到回收，成為原材料（如貴金屬、有色金屬、鐵、塑料）重新用于生產(chǎn)。剩下的10％左右為垃圾，包括各種很難進(jìn)一步處理以實(shí)現(xiàn)原材料回收的細(xì)粒物料、粉塵等等。 


圖2德國(guó)Trischler and Partner Gmbh的處理工藝流程 
日本NEC公司開(kāi)發(fā)的廢電路板處理工藝見(jiàn)圖3。 


圖3 NEC公司廢電路板處理工藝流程 
還有美國(guó)的礦產(chǎn)局（USBM）、加拿大的Noranda公司的Noranda recycling分公司、瑞士的Result公司等多種機(jī)械分離方法。 
4.2國(guó)內(nèi)電子廢棄物機(jī)械分離技術(shù)的應(yīng)用 
中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)菖蒲事業(yè)有限公司開(kāi)發(fā)的電子廢棄物處理工藝流程見(jiàn)圖4，分選的混合金屬再經(jīng)過(guò)熔煉、鑄錠、電解后生產(chǎn)銅和貴金屬陽(yáng)極泥，貴金屬陽(yáng)極泥再經(jīng)過(guò)熔煉、鑄錠變成粗金，然后精煉，這樣獲得純金屬。 
在中國(guó)大陸，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)溫雪峰等采用高效沖擊破碎機(jī)和滾筒靜電分選機(jī)回收廢電路板中的金屬，靜電分選得到（2±0.5）mm粒級(jí)金屬富集體中，銅和鋁的回收率分別達(dá)到95%和90%。清華大學(xué)自主開(kāi)發(fā)了“廢舊電路板分類(lèi)－2段式破碎－重力分選”工藝，從廢舊電路板中回收金屬和非金屬的富集體，其回收率均大于95%。北京航空航天大學(xué)開(kāi)發(fā)了2段式“破碎－篩選－氣力分選”工藝，從廢舊印刷線(xiàn)路板中回收金屬和非金屬材料，所獲得的材料純度為95%，回收率達(dá)到95%。馬俊偉等采用破碎機(jī)和高壓電選機(jī)對(duì)廢印刷線(xiàn)路板中的金屬銅進(jìn)行回收，電選試驗(yàn)經(jīng)正交法實(shí)驗(yàn)優(yōu)化影響參數(shù)后，（0.9±0.074）mm粒級(jí)的破碎產(chǎn)物經(jīng)1次電選所得精料中，Cu的富集情況較好，由32.0%富集到63.6%，回收率為78.7%。像國(guó)內(nèi)企業(yè)蘇州伍得、浙江豐利等所研制的破碎、分選設(shè)備達(dá)到了國(guó)外同等水平，有些性能更領(lǐng)先于其他同類(lèi)產(chǎn)品。 


圖4中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)菖蒲事業(yè)有限公司電子廢棄物的處理工藝流程 
5結(jié)語(yǔ) 
隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度越來(lái)越快，電子廢棄物數(shù)量大幅增加，對(duì)其回收利用不僅可以減輕環(huán)境污染，而且能回收有用成分，有很高的潛在價(jià)值。機(jī)械處理技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)污染小、成本低、工藝簡(jiǎn)單，易規(guī)?；ｋS著各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視及電子產(chǎn)品中貴金屬使用逐年減少的趨勢(shì)，電子廢棄物的機(jī)械回收方法將會(huì)逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。