電子廢棄物回收利用領(lǐng)域技術(shù)開發(fā)難點問題探討

種類繁多、日新月異的電子產(chǎn)品給人們帶來巨大進步和便利的同時，更新報廢后產(chǎn)生的大量電子產(chǎn)品廢棄物也著實給人們出了一道后續(xù)處理的新問題。中國如今已成為家電產(chǎn)品的生產(chǎn)制造、消費和出口大國。表1為2003年中國主要家電產(chǎn)品生產(chǎn)情況。
表12003年中國主要家電產(chǎn)品生產(chǎn)情況

我國眾多小家電(如電風扇等)的生產(chǎn)規(guī)模接近上億臺，列世界首位；手機年產(chǎn)量近3億部，占全球總產(chǎn)量的三分之一還多；制冷壓縮機的年生產(chǎn)規(guī)模達6000萬臺，也列全球首位。
據(jù)測算，我國電視機的社會保有量已達4.5億臺，電冰箱的社會保有量約1.9億臺，洗衣機社會保有量2.3億臺，空調(diào)1.5億臺，僅以年報廢更新2％計算，每年淘汰的四大類家用電器就達2500萬臺，加上在全社會普及使用的更新周期只有3—5年的電腦、手機等高科技電子產(chǎn)品，以及不斷涌現(xiàn)的質(zhì)優(yōu)價廉的各種新型家電產(chǎn)品，使得我國家用電器的實際年報廢更新量高達3000萬臺以上。家用電器在生產(chǎn)制造過程中因設(shè)計的需要往往采用了眾多的材料及資源，不僅含有有色金屬、黑色金屬、塑料、橡膠、玻璃等可供回收的有價材料資源，而且還含有氟里昂、潤滑油、聚氨酯、重金屬、線路板等處置不當會對周圍環(huán)境造成嚴重污染的物質(zhì)。因此，廢舊家電報廢后及時有效地搞好回收利用，對于保護環(huán)境建立資源永續(xù)型社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展都有重要意義。近年來，我國日益重視在電子產(chǎn)品回收利用領(lǐng)域的政策法規(guī)體系建立及技術(shù)開發(fā)工作，并取得了一些進展和成效。
自2002年以來，作者先后承擔了國家科技部、江蘇省科學技術(shù)廳以及國家發(fā)展和改革委員會批準的相關(guān)研究、產(chǎn)業(yè)化、示范工程建設(shè)等項目。結(jié)合上述項目的進展以及對我國廢舊物資回收體系現(xiàn)狀的認識，認為電子廢棄物處理領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)目前存在三大亟待解決的難點問題。
(1)冰箱、冷柜隔熱保溫層硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的回收利用；
(2)電視機(含電腦顯示器)陰極射線管的回收利用；
(3)電視機、電腦等大件家電產(chǎn)品中線路板的回收利用。本文提出了解決此三大問題的技術(shù)方案，供交流探討。
1冰箱、冷柜隔熱保溫層硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的回收利用
1.1物料的來源
由于聚氨酯(Polyurethane，PU)具有優(yōu)良的絕熱、可發(fā)泡、耐磨、耐生物老化等諸多性能使其廣泛應(yīng)用于眾多部門。其中發(fā)展最快、產(chǎn)量最大的是PU泡沫塑料。在民用產(chǎn)品領(lǐng)域最典型的用途是作為冰箱、冷柜隔熱保溫層硬質(zhì)PU泡沫塑料。
PU工業(yè)迅速發(fā)展以及冰箱、冷柜家電產(chǎn)品更新報廢后產(chǎn)生的PU廢棄物也與日俱增，搞好其回收利用已十分必要。
1.2PU的回收利用現(xiàn)狀
目前，我國回收部門均未開展PU泡沫塑料的回收業(yè)務(wù)，產(chǎn)生的PU廢料主要采用丟棄和焚燒的方法處置。PU泡沫塑料具有不可降解性，且焚燒時會產(chǎn)生十分刺鼻的有毒氣體和濃煙，所以將PU泡沫丟棄和焚燒均會造成對環(huán)境的嚴重污染和資源浪費。
PU回收方法主要有物理回收法、化學回收法和熱能回收法三種。熱能回收(即焚燒)方法會造成嚴重的二次污染，基本上不再使用；化學回收方法，是指PU樹脂在化學降解劑的作用下，降解成相對分子質(zhì)量低的成分。化學回收方法處理PU泡沫塑料存在的主要問題是設(shè)備投資大，產(chǎn)品成份難以控制，處理量有限，成本高，基本無經(jīng)濟效益，至今未見國內(nèi)有關(guān)企業(yè)實際應(yīng)用的報道。開發(fā)一種經(jīng)濟可行的回收方法已成為PU泡沫塑料再生領(lǐng)域技術(shù)研究的主攻方向。目前，物理方法是再生PU泡沫的首選。
1.3再生PU泡沫的物理方法新工藝
利用硬質(zhì)PU泡沫塑料，采用物理方法(即不改變原物料分子結(jié)構(gòu))再生PU保溫板的工藝流程見圖1。

圖1硬質(zhì)PU泡沫塑料再生PU保溫板工藝
1.3.1工藝過程操作要點：
泡沫體粉碎粒徑大小要適中并有一定的分布范圍；定量加入某種粘合劑后攪拌要均勻；在合適的溫度、壓力下固化成型；經(jīng)切割加工得保溫板。用活性炭吸附回收粉碎泡沫體時釋放出的殘留發(fā)泡劑。
1.3.2再生泡沫板的基本物理參數(shù)：
密度：130—140kg／m3；壓縮強度：200—220kPa；導(dǎo)熱系數(shù)：0.04—0.045W／(m?K)
1.3.3成本概算：
每立方米再生PU保溫板的綜合成本為600—800元。
1.3.4再生PU保溫板的用途：
活動板房、夾芯門板、墻體保溫、屋面鋪設(shè)、家俱裝飾。
1.3.5技術(shù)經(jīng)濟性評價：
該工藝方案，流程短，易操作，無污染，實現(xiàn)了100％廢料的資源化，綜合成本與常規(guī)白色聚苯乙烯泡沫塑料相當，材料密度與強度明顯提高，技術(shù)實用性較強，工程化應(yīng)用前景廣闊。進一步開發(fā)經(jīng)濟性強、科學合理且又環(huán)保的回收聚氨酯物料新方法已成為努力的方向。

2顯像管玻璃的回收利用
2.1廢舊顯像管的結(jié)構(gòu)和成分
顯像管是由管屏、管錐和管頸三部分組成的，其成分組成見表2。管屏與管錐之間用玻璃焊料焊接。表3為各種規(guī)格顯像管各部位質(zhì)量和含量關(guān)系，一般管頸是焊接在管錐上，因其質(zhì)量很少，成分接近，將其質(zhì)量計入管錐質(zhì)量內(nèi)。
表2我國顯像管玻璃成分及含量％

顯像管屏玻璃中不含Pb，而管錐、頸中的PbO含量高達20％以上，焊縫焊料中鉛含量更是高達80％以上。
2.2廢舊顯像管的回收現(xiàn)狀
目前，我國的各回收公司、網(wǎng)點幾乎不回收散落在社會的碎玻璃和顯像管，致使大量廢舊顯像管視作普通廢棄物投入日常生活垃圾中。由于顯像管玻璃中(集中在錐、頸、焊縫部位)含有20％以上的重金屬鉛等成分，若不能回收妥善處置、任意散落在周圍環(huán)境中，勢必會造成重金屬Pb等對環(huán)境安全的嚴重威脅和大量資源的流失。
隨著數(shù)字電視、液晶、等離子電視的快速推出，在未來的10年內(nèi)將有數(shù)億臺顯像管電視面臨著更新和淘汰。按1臺電視機CRT含鉛量在1—2kg測算，數(shù)億臺電視機顯像管就含有上萬噸鉛及熒光粉等多種有毒有害物質(zhì)。積極開發(fā)行之有效的CRT玻璃資源化、無害化處置技術(shù)實屬當務(wù)之急。
2.3廢舊顯像管的回收利用新工藝
在嚴格分離屏和錐，并去除屏內(nèi)表面熒光粉和錐玻璃內(nèi)外表面石墨、油漆等涂覆材料后，當作兩大類玻璃原料返回顯像管廠對應(yīng)制造屏錐。分散在社會上大量的廢舊顯像管被集中回收分離處理后，交玻殼廠再造，這是實現(xiàn)資源化、無害化利用CRT玻璃資源的最佳途徑之一。玻殼廠應(yīng)切實承擔起生產(chǎn)者的回收延伸責任。
2.3.1顯像管的屏、錐分離工藝
濕法腐蝕(即硝酸溶解)方法，是一種經(jīng)證實有效的技術(shù)，并已廣泛應(yīng)用于CRT制造工業(yè)中。為了克服常規(guī)硝酸溶解玻璃焊縫時會產(chǎn)生NO2及酸霧的弊端，如今研制出了一種被稱為Fst－100的酸(用HX來表示)，就較好地避免了NO2及酸霧的產(chǎn)生。濕法腐蝕分離屏、錐的優(yōu)點是：分離面沿焊縫整齊分開，缺點是效率低，會產(chǎn)生廢液。
目前，已經(jīng)成功地開發(fā)了電熱絲加熱驟冷熱應(yīng)力分離CRT屏、錐的方法。該方法較符合我國國情，具有設(shè)備投資少，效率高、操作簡單，無廢液產(chǎn)生的優(yōu)點；缺點是分離段面不夠整齊，后續(xù)涂層處理較困難。我國眾多中小型回收業(yè)主更傾向于選用電熱絲分離CRT屏、錐玻璃工藝方法。
2.3.2熒光粉等涂覆材料的去除
利用玻璃不耐氫氟酸腐蝕的特點，只需將分離后的屏、錐玻璃浸于氫氟酸中片刻再取出，即可較完全地去除顯像管內(nèi)外表面的所有涂覆物。為了避免該方法會產(chǎn)生的酸害，如今也開發(fā)出了干式(即吸、擦等)去除熒光粉涂層的方法，但此法存在去除不完全的缺點。
熒光粉、石墨、油漆等顯像管涂覆材料是一種含有各種成份的危險廢棄物，宜集中特別處置。
2.3.3玻殼再生
分離干凈、成分清楚的屏、錐玻璃嚴格分類包裝，送玻殼廠回爐。玻殼廠經(jīng)過配料和成分調(diào)整，可再造新玻殼產(chǎn)品。
3廢棄電路板的回收利用
3.1電路板的組成
電路板是電子產(chǎn)品構(gòu)造的重要組成部分，電腦的材料組成如表4所示。
表4電腦材料組成％

由表4可知，線路板是電腦的核心部分。表5列舉了電腦線路板中所含有價成分及比例。
線路板組成十分復(fù)雜，化學組分種類繁多，處理得當則有益，處理不當則對環(huán)境十分有害。電子產(chǎn)品用線路板的資源化無害化處理是廢家電資源再生技術(shù)開發(fā)的一項重要內(nèi)容。
3.2廢線路板的回收利用現(xiàn)狀
早期將線路板通過焚燒回收金屬Cu、酸泡回收貴金屬的落后且污染的處理方法，目前已基本不用了。取而代之的是粉碎線路板后選礦分離金屬與非金屬。在粉碎解離線路板和分選工藝技術(shù)、裝備研究方面，國內(nèi)外相關(guān)部門已開展了大量的研究工作。物理方法資源化線路板如今已成為該領(lǐng)域的技術(shù)方案首選。
由于線路板的組成十分復(fù)雜，相應(yīng)回收技術(shù)要求高，所以國內(nèi)大部分個體業(yè)戶均不回收廢棄線路板，加上回收公司、網(wǎng)點還未開展此項業(yè)務(wù)，所以大部分線路板被棄之于生活垃圾中。只有廣東等地的一些回收企業(yè)在國內(nèi)某些地區(qū)定點收購線路板(重點是電腦、手機的主板)，造成大量普通家電產(chǎn)品線路板資源的浪費和環(huán)境污染問題。


3.3廢線路板的回收利用新工藝
采用破碎后物理選礦分離金屬與非金屬，非金屬富集物作復(fù)合材料，金屬富集物當作銅精礦返回冶煉爐熔煉后，從電解銅陽極泥中進一步分離提取其它所有元素成分。物理方法回收利用廢棄線路板的主要步驟是：采用適當?shù)钠扑椤⒎鬯樵O(shè)備使線路板的尺寸變小實現(xiàn)各種材料間的解離，然后通過相應(yīng)的分選工藝實現(xiàn)金屬和非金屬的分別富集，達到分類利用之目的。研究和實踐證明，重力分選(如搖床)因具有設(shè)備相對簡單運行成本低，工藝過程容易控制，產(chǎn)生的環(huán)境問題小(循環(huán)用水且廢水很少)，分選效果好(金屬與非金屬的分選富集率達到95％以上)等顯著優(yōu)勢，已成為資源化線路板(尤其是電視機線路板和覆銅板)技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化方向的首選。

4結(jié)論
(1)全社會重視電子廢棄物的資源化、無害化處置，這是實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，保護環(huán)境，功在當代，利在千秋的必然要求；
(2)要加強、加快電子廢棄物領(lǐng)域(特別是目前處置現(xiàn)狀很差且較難處置的文中所及三大類物料)的技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)步伐；
(3)物理方法(即不改變分子結(jié)構(gòu))回收電子廢棄物，尤其是資源化、無害化回收硬質(zhì)PU泡沫塑料、顯像管及線路板，已成為電子廢棄物回收利用領(lǐng)域制定技術(shù)開發(fā)方案的首選。