我國電子廢棄物資源化研究

隨著信息時代的到來，似乎沒有人可以脫離電子產品而生存，現代人對電子產品的需求不只是追求便利，同時還追求新穎與時髦。企業透過營銷、宣傳等手段刺激消費者，鋪天蓋地的電子產品廣告充斥著各種媒體，隨著電子產品消費日增，產品生命周期日減，電子廢棄物漸增多。電子廢棄物包括各種廢舊家電、通信設備與產品，以及一些企事業單位淘汰的精密電子儀器儀表等。根據來源劃分，其可分為以下4類：消費者（用戶）廢棄的電子電器產品；生產過程中產生的不合格產品及元（器）件、零（部）件；維修、維護過程中廢棄的元（器）件、零（部）件和耗材；違反國家相關法律法規而被視為電子廢棄物的電子電器產品。 
電子工業的飛速發展和電子設備的廣泛使用，不僅消耗大量資源和能源，同時廢棄的電子產品對環境的影響越來越明顯。但是，《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》中，對工業固體廢物和城市生活垃圾的污染防治都作了詳細規定，而對電子廢棄物的環境管理卻未做任何具體規定。目前這些電子廢棄物的最終歸宿令人擔憂。回收和處理體系的不完善無疑加重了電子廢棄物對環境的污染，其造成的環境破壞已成為社會無法回避的現實。本文分析了電子廢棄物的特性，對今后電子廢棄物的研究提出了建議。 
1電子廢棄物現狀特性分析 
1.1增長迅速區域有別 
1.1.1幾種電子產品保有量分析 
我國是電子電器產品、電子電氣設備的生產和消費大國。近10年來，電子產品家庭擁有量逐年增加且增長極為迅速。以城鎮居民為例，根據國家統計局資料，近20年來全國每百戶城鎮居民部分家用電器及移動電話、電腦等電子產品擁有量，見表1。 
表1全國每百戶城鎮居民部分家用電器擁有量（臺/每百戶） 


根據表l和全國歷年城鎮人口總戶數，可得1985年～2004年全國城鎮家庭部分電子產品總量變化圖，如圖1。 


圖1 1985～2004年全國城鎮家庭部分家電擁有總量變化圖 
由圖l可知，到2004年末，全國城鎮家庭部分電子產品總量為：彩色電視機2.4億臺、電冰箱1.6億臺、洗衣機1.7億臺、空調器1.3億臺、移動電話2億部、家用電腦0.6億臺。歷年部分家用電器年平均增長率為：彩色電視機17.6％、電冰箱21.2％、洗衣機9.5％、空調器54.4％、移動電話82.8％、家用電腦48.9％。 
而對于經濟較為發達的區域，電子產品的家庭擁有量遠高于全國平均水平。以上海為例，根據上海統計局發布的資料，近20年來全市每百戶城鎮居民家用電器及移動電話、電腦等電子產品擁有量，見表2。 
從表l、2中可知，以2004年為例，上海每百戶城鎮居民擁有的彩色電視機、電冰箱、洗衣機、空調器、移動電話、家用電腦等擁有量分別比全國平均水平高出45、14、0.1、90、50、37臺。 
表2上海市每百戶城鎮居民部分家用電器擁有量（臺/每百戶） 


由上海歷年城鎮總戶數和表2可得上海城鎮家庭部分電子產品總量變化圖，如圖2。 


圖2 1985~2004年上海城鎮家庭部分家電擁有總量變化圖 
由圖2可知，到2004年末，上海城鎮家庭部分電子產品總量為：彩色電視機643萬臺、電冰箱375萬臺、洗衣機347萬臺、空調器574萬臺、移動電話581萬部、家用電腦253萬臺。歷年部分家用電器年平均增長率為：彩色電視機14.8％、電冰箱12.3％、洗衣機10.2％、空調器21.2％、移動電話103％、家用電腦48.9％。 
以上統計、計算主要針對上海和全國城鎮居民使用的部分電子電器產品，如加上農村居民家用電器等電子產品的擁有量，整個上海乃至全國家用電器保有量遠高于以上數據。 
1.1.2幾種電子廢棄物產生量預測 
從20世紀80年代開始，家用電子電器產品逐漸進入中國家庭，90年代后進入速度加快，而電子電器產品使用年限相對較短。根據有關專家預測，電子產品使用年限如表3。

表3部分電子電器產品使用年限表（a） 

根據表3，選取中間值為使用年限值，即彩色電視機l0年、電冰箱l4年、洗衣機l2年、空調器6年、移動電話1.5年、家用電腦2.5年，分析預測2006年～2010年以上各電子電器產品年淘汰總量。預測量見表4。 
表4城鎮部分電子電器產品報廢總量預測表（億臺） 

由于統計中只考慮了城鎮部分電子電器產品，因而上海乃至全國產生的電子廢棄物總量遠高于以上預測數值。中國已逐漸進入到大量電子產品廢棄的高峰期，如何解決如此海量的電子廢棄物將成為中國經濟、社會和環境協調發展中的緊迫問題。 
1.2成分繁多毒性顯著 
電子電器產品在制造過程中，不同程度地使用鉛、鉻、汞、金、銀等眾多金屬和橡膠、塑料、及其他化學物質。其中，含有大量《巴塞爾公約》禁止越境轉移的有毒有害物質。表5列出了電子廢棄物中部分污染成份、來源以及其危害。 
表5電子廢棄物中的部分污染成分、來源及其危害 


以電腦為例，據調查，一臺個人電腦（Pc）需要700多種化學原料，幾十種金屬、有機物。其中，電腦含有300多種對人類有害的化學物質。電腦顯示器含有鉛、水銀、六價鉻、聚氯乙烯塑料和溴化阻燃劑等有害物質；機箱和磁盤驅動器中含鉻、汞等元素；陰極射線管（CRT）含鉛；印刷電路板上含有銅和溴化阻燃劑；開關及位置傳感器中含有汞、砷等。表6列出了一臺PC電腦所使用的主要材料及其對環境的影響。 
表6一臺PC電腦所使用的主要材料及其對環境的影響 


電子廢棄物屬于固體廢棄物，雖然目前只占固體廢棄物總量的萬分之一到二，但是電子廢棄物中含有大量“三致”物質，如不妥善處理而直接填埋，其含有的重金屬很容易滲入地下水引起嚴重污染；如焚燒這些電子廢棄物，則會釋放大量有毒氣體，對大氣及人體健康造成極大危害。 
1.3潛在經濟價值較高 
從另一方面來看，大量有用元素的使用使得電子廢棄物具有很高的再生利用價值。有資料表明，電子產品化學組成中，主要是以金屬、橡膠塑料和玻璃材料為主，約占90％以上，如表7。 
表7電子產品的化學組成比較 


此外，以電子產品中的重要組成部件——印刷電路板（PCB）為例，其含有金屬鋁、銅、鐵、鎳、鉛、錫和鋅等普通金屬，還含有金、鈀、鉑、銀等貴金屬和銠、硒等稀有金屬元素。據估計。平均1t電腦及部件要用去大約0.9kg黃金，270kg塑料，128.7kg銅，1kg鐵，58.5kg鉛，39.6kg錫，36kg鎳，19.8kg銻，還有鈀、鉑等貴重金屬。僅這0.9kg黃金，價值達6000美元?？梢?，電子廢棄物的回。收利用具有明顯的社會效益和經濟效益，這些物質中很多是具有極高利用價值的貴重材料，對電子廢棄物進行回收利用不僅符合廢棄物處理的資源化目標，在資源重復利用及改善人類生存環境方面也具有重要意義。 
1.4回收監管體系薄弱 
當前，我國電子廢棄物的回收和監管體系相對薄弱?；厥辗矫?，我國還沒有統一的回收體系。例如，1999年，國家環?？偩衷鴩L試開通電子廢棄物“綠色通道”服務。其目的本是回收政府機關、企事業單位、外國駐華機構和公司所產生的各種淘汰辦公設備及配件等，集中進行規模化貯存和無害化處置，同時由廢棄物產生者交付少量的收集處置費。但是，由于我國目前還沒有有關電子廢物環境管理的法規，加上機關、企事業單位人員環境意識較差和對“付費處置”觀念的不認可，國內單位很少像外企和外國駐華機構那樣主動花錢將“電子垃圾”送出去處理，再加上國內現有電子廢棄物再生利用企業較少，且面臨著資金短缺、技術水平低下和電子廢棄物收集困難等問題，因此，該“綠色通道”服務已被迫停止。 
從流向看，淘汰或廢棄的電子產品的流向主要有：一是淘汰的部分電子產品流入二手市場，這些電子產品被小販清洗、修理或重新組裝后再轉賣進入市場或銷往農村；二是通過捐贈方式轉移到欠發達的地區重新利用，一些部門或團體將淘汰或不用的電子產品，如電腦等通過這種方式轉移到一些貧困地區；三是暫時貯存起來擱置不用；四是被正規企業或是非正規的家庭作坊回收、拆解以獲取經濟利益。此外，由于監管不利，中國電子廢棄物中，存有大量“洋垃圾”。這些來自發達國家的電子廢棄物通過非正常渠道飄洋過海非法進入中國內地，已給中國部分地區，如廣東貴嶼、浙江臺州等地的環境造成了嚴重的污染。

從處理企業的境況來看，僅靠回收電子廢棄物中有用物質的價值，正規處理企業無法與勞動力成本極低的私人作坊相比，比如處理顯像管，正規的企業需用專門的設備先抽凈顯像管內部的有害氣體，再進行無害化處理，而私人作坊僅需直接用榔頭將其砸碎。因此，工序的增加提高了正規企業的成本，盈利空間自然遠不如私人作坊。而保護正規電子廢棄物回收企業的有關法規和政策在中國還處于起步甚至空白階段。 
法律方面，中國政府已意識到電子廢棄物將對未來經濟、社會和環境產生深遠影響，立法工作已經啟動，但是法律制定的程序復雜、速度過慢，能夠使用的成文法律較少，致使相關部門難以規范和解決現有電子廢棄物回收、處理中產生的復雜關系和問題。例如現有法律中，1995年l0月通過的《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》、2002年6月通過的《中華人民共和國清潔生產促進法》均未對電子廢棄物處理作出明確的規定；而目前即將實施或在征求意見的涉及到電子廢棄物的法律法規或管理辦法僅有《電子信息產品污染防治管理辦法》、《電子廢棄物污染環境防治管理辦法》、《廢舊家電及電子產品回收處理管理條例》等。 
1.5清潔生產工藝較少 
由于電子產品使用的原材料較多，且不少材料對環境和人體均有危害。因而，對電子廢棄物的回收處理難度較大。目前具有清潔生產工藝特點的電子廢棄物處理工藝相對較少。根據電子廢棄物的特點和利用價值，目前處理方法包括以下幾種類型：物理法、化學法、生物法，見表8。 
表8現有電子廢棄物處理方法比較表 


在我國，目前較多采用的是較原始的處理方法——焚燒或強酸溶解的方式回收電路板中的貴金屬，而這兩種方法對從業人員身體健康和環境安全都構成了嚴重威脅，屬于非清潔生產工藝。 
2電子廢棄物資源化研究 
針對目前我國電子廢棄物產生、回收、再利用中存在的問題，各級政府和相關的科研人員均給予了高度關注。而目前，有關電子廢棄物的研究應重點放在以下幾個領域：首先是建立合理的法律監管體系；其次，是建立有效的回收處理體系；最后，就是積極鼓勵新技術新工藝，特別是清潔生產工藝的研究與開發。 
2.1研究制定相應法律法規 
從國外管理模式來看，針對電子廢棄物處理處置有兩種方式：一種是以法律為主導，而另一種是以政策為主導。以法律為主導的管理模式主要以歐盟和日本為代表。歐盟在2003年分別通過的《關于在電子電器設備中限制使用某些有害物質指令》（簡稱ROHS指令）和《關于廢棄電子電器設備指令》（簡稱WEEE指令）兩個指令。這兩個指令目的是在歐盟框架內建立起各國廢棄電子電器產品的回收體系和配套設施，方便終端用戶處理廢棄電子電器設備，同時也指明了在歐盟市場上禁止出售和使用的含有某些有害物質的產品。而日本的管理模式以《促進建立循環型社會基本法》為基礎，分別制定了兩部綜合性法律及六部針對不同產品的具體法律法規。由于法律完備、責任明確，日本在電子廢棄物的回收處理方面成績顯著。以政策為主導管理電子廢棄物的國家主要以美國為代表。作為擁有發達電子信息市場的美國更多的強調以市場的力量來規范電子廢棄物的相關責任方，并禁止填埋廢舊家電和強制對一些有害物質進行回收。就目前管理模式看，我國將以法律為主導，建立健全中國的電子廢棄物管理法律體系?，F在制定的法律主要是以《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》和《中華人民共和國清潔生產促進法》兩部綜合性法律為基礎，分別制定針對各種具體產品的法律法規。在今后的法律制定中，應重點開展以下研究工作：一是以法律的形式明確建立“和諧社會”，且“和諧社會”應該是一個更廣義的概念，它應包括諸多方面，如循環的經濟、合理的消費、廉潔的政治等各個方面。各方面的作用以及各方面間的相互關系等都是研究的范疇；二是應針對具體的產品制定其設計、生產和回收規范。今后的產品將朝著綠色設計、綠色制造和綠色處理的方向發展，如何規范這些產品從設計到處理整個生命周期，是今后法律制定中要解決的問題。三是研究制定報廢、淘汰或更新的電子電器產品整體或部分零部件再利用的技術標準。中國和諧社會與電子電器產品循環再利用關系見圖3。

圖3中國和諧社會與電子電器產品循環再利用關系圖 
2.2研究建立合理回收處理體系 
由于廢舊電子電器產品中含大量有害物質，如果不能科學地回收、處置，極有可能對環境造成嚴重污染，進而通過不同途徑影響人類健康。因此為降低污染，規?；?、產業化、專業化處理處置廢棄電子電器產品將是中國必由之路。圖4是電子廢棄物資源化的原則流程。 圖4電子廢棄物資源化原則流程 
就回收體系，建議全國各大、中、小城市建立布局合理的各級廢舊電子電器回收中心，逐步形成對廢舊電子電器的產生、收集、儲存、處理、再利用全過程進行有效監控的科學體系。為實現上述目標，需要在以下幾方面進行分析和研究：一是如何界定各級回收中心的管理權限和責任；二是電子電器生產企業在回收過程中應負的責任；三是如何引導和鼓勵回收、處理企業在市場經濟條件下做大做強；四是如何做好對消費者的宣傳教育等。據有關報道㈣，上海已率先制定了用3～5年時間在全市范圍內建成三級電子廢棄物回收體系。上海的目標是在每個區都設立一個回收分中心，并以全市272個廢品交投站為一級網絡，各行業分中心為二級網絡，各區縣分中心為三級網絡籌建三級電子廢棄物回收體系。其目的就是有效集中可再生資源，使有價物質和有害物質分別得到集中處理。 
2.3研發清潔生產處理工藝 
如前分析，未來幾年中國將進入電子電器產品報廢高峰期，因而迫切需要回收處理廢棄電子電器產品中的有價物質的高效清潔處理技術。就我國目前而言，處理技術基本上還處于較為原始階段，不污染或少污染的清潔技術較少。 
目前，發達國家電子廢棄物處理技術總體上較我國先進，主要是以機械處理法為主。但現有技術也存在不少難題有待解決。電子廢棄物機械處理包括了拆卸——破碎——分選等步驟。首先，電子產品千差萬別，報廢地點和時間分散，且大部分產品結構不利于拆卸，現主要是以人工拆卸為主，但人工拆卸工作效率較低。 
目前拆卸階段主要是以機械化的自動或半自動拆卸技術開發為主，重點開發通用型多功能拆卸工具，以形成人與工具協調配合的拆卸模式；其次，電子廢棄物的破碎是機械處理中的主要步驟，其破碎的程度直接影響后續分選效率的高低以及破碎設備的能源消耗。但是，電子廢棄物一般具有硬度高、韌性強、抗彎性能良好等特點，因而對破碎設備的性能要求較高?，F有研究主要集中在具有剪切或沖擊作用的破碎設備開發上。今后隨著電子產品部件小型化，就要求破碎設備和工藝達到相應的粒度范圍；最后，依據破碎后的物料性質（如材料的磁性、電性和密度的差異）進行分選。分選流程中常用手段包括磁選、氣流分選和電分選等，設備有磁選機、風力分選機、旋風分離器和風力搖床等。 
此外，在目前處理電子廢棄物的方法中，還包括以下處理方法：一是焚化法。該法工藝簡單，但易造成大氣污染。如PCB中的鹵化阻燃劑在燃燒過程中產生二惡英和二苯呋喃等，因此該法設備投資和處理成本較高。與此同時，該方法將電子廢棄物中的有機物燒掉，造成資源浪費；二是熱裂解法。該方法對電子廢棄物中的有機物進行了充分的回收與利用，但處理流程較為復雜，易造成空氣污染，設備投資和處理成本較高；三是洗法和溶蝕法。由于采用了大量的強酸和強氧化劑等強腐蝕性的化學試劑，該法易造成水質的二次污染，且成本較高，工作環境惡劣。 
因此，今后我國電子廢棄物清潔生產工藝應在以下幾方面加強研究：一是機械化程度高的電子廢棄物自動拆卸裝置或設備；二是高效、清潔的破碎和分選設備的研究；三是現有工藝，如工藝簡單的焚化法、熱裂解法、洗法和溶蝕等方法的清潔化改造；四是研究探索污染小的生物技術；五是組合新的操作單元，開發新的工藝流程。 
3結語 
電子廢棄物既對環境存在危害，又是潛在的有價資源。中國作為資源相對匱乏的國家，回收利用有價資源既有利于緩解我國資源的短缺，也順應了世界和人類社會可持續發展的要求。只有以循環經濟為理論基礎，以清潔生產技術為手段，建立起完備的法律法規監管體系和符合我國社會主義市場經濟特點的回收利用體系，方能在中國電子廢棄物產生量的高峰期到來之時，處理處置好這些既有價又有毒的寶貴資源。 
參考文獻：略