廢舊家用空調(diào)器的回收及關(guān)鍵技術(shù)研究

我國家電產(chǎn)品在20世紀(jì)80年代后期經(jīng)歷了一次銷售高峰期，經(jīng)過十多年的使用，包括空調(diào)在內(nèi)的家電已經(jīng)接近或超過了設(shè)計壽命，因此，我國正在逐漸進入家電產(chǎn)品更新?lián)Q代的高峰期。據(jù)估計，從2003年開始，我國大家電會以每年1400萬臺以上的速度淘汰。其中空調(diào)約100～200萬臺。廢舊家電產(chǎn)品屬于固體廢棄物，它不同于一般的城市垃圾，體積大，不可能自行溶入大自然。大量的廢舊電子電器產(chǎn)品被廢棄后，如不妥善處理，直接作為城市垃圾燒掉或埋掉，必將造成對土壤、空氣和水源的嚴(yán)重污染，威脅人體健康，并會造成資源的浪費。 
如何有效地回收利用廢舊家用電器已引起世界各國，特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國家的高度重視。我國人均資源占有量較少，只有走資源再利用的道路，才是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和解決環(huán)境保護問題的根本途徑。 
家用空調(diào)器屬于制冷產(chǎn)品，其中所使用的制冷劑如果處理不當(dāng)則會破壞臭氧層，而且也是溫室效應(yīng)的主要原因之一；同時，家用空調(diào)器中銅、鋁等金屬占總重量的30%左右。所以，對廢舊家用空調(diào)器進行合理的回收處理，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。 
2家用空調(diào)器的回收 
廢舊家用空調(diào)器是諸多廢舊家電產(chǎn)品中的一種，其回收過程、方法與一般廢舊家電產(chǎn)品的回收過程、方法有很多相似之處，也有其特殊的地方。 
2.1廢舊家電的回收 
廢舊家電產(chǎn)品回收的一般做法是將其主要零部件或?qū)Νh(huán)境有影響的部分以及易于分離的組成部分，通過自動或手動的方式進行分離，然后將其余部分進行整體粉碎后，再進行材料分離。其過程如圖1所示。 


圖1廢舊家電回收過程 
2.1.1廢舊家電分類 
對廢舊家電分類，可以根據(jù)各種特定廢舊家電產(chǎn)品進行有針對性的拆卸，有利于實現(xiàn)拆卸的流水作業(yè)；同時還可以提高回收效率和效益。 
2.1.2破碎前預(yù)處理 
在破碎處理前，對各種廢舊家電產(chǎn)品進行的拆卸等預(yù)處理，目的是對拆下的零部件進行分類，以便實施重復(fù)利用、再制造等；或者分離出造成環(huán)境破壞的零部件，以及價值較高的元器件和一些難于破碎的零部件。廢舊家電預(yù)處理的目標(biāo)、指導(dǎo)原則和對象的關(guān)系如圖2所示。對廢舊家用空調(diào)器而言，其前期預(yù)處理的重點是，壓縮機、電動機、熱交換器（冷凝器和蒸發(fā)器銅管）等零部件的拆卸和制冷劑、機油等的回收。 


圖2廢舊家電破碎前預(yù)處理規(guī)劃模型 
2.1.3破碎分選 
經(jīng)過預(yù)處理后的剩余部分采用破碎分選方法進行材料分離，即將拆卸的剩余物經(jīng)破碎機破碎后，再通過不同類型的分選方法和設(shè)備，分選出各種類型的材料。為了使分選后得到的各種材料純度更高，回收過程往往比較復(fù)雜。廢舊家電回收方法的流程圖見圖3。 


圖3廢舊家電回收方法示意圖 
2.2家用空調(diào)器的回收 
2.2.1破碎前的拆卸等預(yù)處理 
2.2.1.1拆卸處理的零部件和物質(zhì) 
對于廢舊家用空調(diào)器，不易沖擊破碎的部件有電動機、壓縮機；可以重新使用的部件有壓縮機等；價格較高的部件有壓縮機、電動機和熱交換器；處理不當(dāng)會對環(huán)境有破壞作用的有制冷劑、印刷電路板（即PCB板）；影響后續(xù)處理的物質(zhì)有潤滑油、機油導(dǎo)線和橡膠等。因此，廢舊家用空調(diào)破碎前預(yù)處理項目主要有：采用通用或者專用工具拆卸電動機、壓縮機和熱交換器；切斷容易纏繞的電源線，收集產(chǎn)品內(nèi)部的配線和印刷電路板；用專門設(shè)備回收壓縮機的制冷劑、潤滑油和機油。廢舊家用空調(diào)破碎前預(yù)處理規(guī)劃模型見圖4。 
2.2.1.2制冷劑的回收 
如前所述，制冷劑的回收是廢舊空調(diào)的破碎前預(yù)處理的重點內(nèi)容之一。根據(jù)制冷劑圖4廢舊家用空調(diào)破碎前預(yù)處理規(guī)劃模型中消耗臭氧物質(zhì)的濃度的不同，回收方法分為3類：高濃度（30％～100％）回收法、中濃度（0.05％～10％）回收法與低濃度（0.005％～0.05％）回收法。廢舊家用空調(diào)器中制冷劑屬于高濃度范圍，所以采用相應(yīng)的高濃度制冷劑回收方法。具體方法有：液體回收法（加壓回收法、制冷劑液泵回收法和降溫回收法）、蒸汽回收法（壓縮冷凝法、蒸汽回?zé)岱ǎ┖脱h(huán)回收法（單程循環(huán)回收法和多程循環(huán)回收法）等。廢舊空調(diào)制冷劑回收過程見圖5，即：制冷劑液態(tài)抽取、分離油液、加熱蒸發(fā)、干燥收集、再分離油液、冷凝加壓收集。2.2.1.3拆卸步驟 
廢舊家用空調(diào)器（分體式）拆卸步驟如表1所示3）。其余種類的廢舊家用空調(diào)器的拆卸步驟與之類似，可與之類比生成各自的拆卸步驟。 
表1家用分體式空調(diào)的拆卸步驟 


2.2.2破碎分選 

圖6廢舊家用空調(diào)器破碎分選工序 
拆卸的剩余物通常是采用破碎分選的方法進行分類回收，廢舊家用空調(diào)器處理流程見圖6。其過程是：破碎后的物質(zhì)先通過磁力分選機將鐵分離出來，再利用分級設(shè)備將剩余物按尺寸（粒度）分成4種篩選出來，再用比重分選機、渦流分選機等設(shè)備分選出不同材料，如塑料、強磁性材料（如鐵）、弱磁性材料（如銅、鋁等）、反磁性材料（如不銹鋼等）和塵屑等。其中還要用到風(fēng)力分選機和旋風(fēng)分離機等設(shè)備。對塑料進行進一步回收處理可以采用靜電分選法，這種處理方法成本低、效率高。 
2.3材料回收 
家用空調(diào)器的材料質(zhì)量比例構(gòu)成如表2所示。所回收的材料包括： 
2.3.1鐵及其合金構(gòu)成比率高，應(yīng)高效率回收，如用磁力分選機，可以很容易將鐵與其它材料分開，尤其是將鐵與塑料、銅（合金）以及鋁（合金）等分離。 
2.3.2非鐵金屬及其合金主要是銅、鋁以及銅合金和鋁合金，均為貴重有價物，應(yīng)該高效率回收和高純度分選，一般可采用渦流分選機將它們與不導(dǎo)電的塑料分離，再采用比重分選或者風(fēng)力分選機將比重大的銅（合金）和比重小的鋁（合金）分離開來。 
表2家用空調(diào)器的材料質(zhì)量比例構(gòu)成 


2.3.3塑料空調(diào)器上使用的塑料種類較多，要完全將各種不同材料區(qū)分、分離很難。這要求在設(shè)計時盡量減少使用材料的種類，并將其名稱標(biāo)識在零部件上，對不同材料組成部件要以拆卸方便為原則，最終在回收時只用一兩道工序即可再生，使回收成本盡可能低。 
3廢舊家用空調(diào)器回收的關(guān)鍵技術(shù) 
針對目前國內(nèi)外對廢舊空調(diào)器等家電的回收處理現(xiàn)狀，在廢舊空調(diào)器類產(chǎn)品乃至一般的廢舊家電產(chǎn)品的回收與再利用過程中，既要考慮產(chǎn)品的回收經(jīng)濟性指標(biāo)，又要兼顧回收工藝的環(huán)境屬性、能源屬性等因素，要使廢舊產(chǎn)品的回收與再利用系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的目的，除了做好法律制定、輿論宣傳等基礎(chǔ)性工作之外，必須解決好一些關(guān)鍵技術(shù)，包括： 
3.1家電產(chǎn)品綠色設(shè)計方法研究，即面向回收的家電產(chǎn)品設(shè)計，主要包括可回收材料的選擇和可拆卸結(jié)構(gòu)設(shè)計等。從產(chǎn)品的設(shè)計開始，注重產(chǎn)品的回收性，研究有利于拆解和回收的工藝結(jié)構(gòu)，選擇開發(fā)易于循環(huán)利用的材料，提高回收處理的可操作性。與此同時，著重研究空調(diào)器等家電產(chǎn)品的綠色度和可拆卸度等綠色評價理論，并將這些綠色設(shè)計理論方法與實際應(yīng)用緊密結(jié)合，加大應(yīng)用程度。 
3.2社會化回收系統(tǒng)和規(guī)模化回收企業(yè)的建立，先進的回收工藝設(shè)備的開發(fā)，以及人工智能技術(shù)在回收過程中的應(yīng)用。一般來說，回收企業(yè)必須達(dá)到一定規(guī)模才能獲得較好效益，而自動化程度高、處理效果好的工藝設(shè)備以及相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是解決廢舊空調(diào)器等家用電器的環(huán)境污染問題，創(chuàng)造相應(yīng)的經(jīng)濟效益和社會效益的保證。人工智能技術(shù)是高自動化裝備的典型代表，在回收過程中也得到了較廣泛的應(yīng)用。其中包括廢舊家用電器產(chǎn)品識別系統(tǒng)、自動化搬運系統(tǒng)和自動化拆卸處理系統(tǒng)等。 
3.3各種先進的破碎技術(shù)和材料分選技術(shù)的研究。在電子電器產(chǎn)品回收處理過程中，廣泛采用了各種破碎技術(shù)，如低溫和常溫破碎技術(shù)。除一般分選技術(shù)外，應(yīng)該加強特定分選技術(shù)的研究，如印刷電路板(PBC)的分離與處理技術(shù)。 
3.4從廢舊家電上直接取用材料方法的研究及其工具的開發(fā)。采用一般的方法對廢舊家電進行拆卸處理時，通常會使得材料變形或者被破壞，難以實現(xiàn)回收材料的直接利用。如果在回收的各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)材料的直接利用，則可以減小后續(xù)環(huán)節(jié)的處理難度，降低成本。這樣直接取用材料的方法研究以及相關(guān)工具的開發(fā)尤為關(guān)鍵。 
3.5PCB板回收方法的研究。PCB板的處理方法有：熱處理法（焚化法、裂解法）、化學(xué)處理法（洗法、溶蝕法）和機械式破碎分選法，它們都會產(chǎn)生有毒有害的廢氣或廢液。要實現(xiàn)廢舊家電回收的綠色環(huán)保目標(biāo)，必須加大PCB板回收方法無毒無害化研究。 
3.6產(chǎn)品回收處理經(jīng)濟性評價體系的建立。根據(jù)產(chǎn)品類型、生產(chǎn)方式及所使用的材料，研究成本預(yù)算方法，建立回收經(jīng)濟性評估數(shù)學(xué)模型與應(yīng)用模型。 
3.7回收企業(yè)管理方法的研究，信息管理軟件系統(tǒng)的開發(fā)。回收企業(yè)具有一般生產(chǎn)企業(yè)的特點，同時又有其自身的特點。為了提高回收企業(yè)的社會、經(jīng)濟效益，保障回收過程有序進行，必須研究具有針對性的企業(yè)管理方法，開發(fā)相應(yīng)的信息管理軟件系統(tǒng)。廢舊電子電器產(chǎn)品回收企業(yè)信息管理系統(tǒng)，一般應(yīng)包括幾個模塊：產(chǎn)品基本信息管理模塊、回收過程管理模塊、回收工廠輔助布局模塊和回收企業(yè)總體管理模塊等。

4結(jié)語 
家用空調(diào)器等廢舊家電產(chǎn)品的回收與再利用是一個社會化系統(tǒng)工程。對廢舊家用空調(diào)器等制冷家電進行有效回收與利用，可有效利用資源，降低產(chǎn)品成本，保護環(huán)境，對我國乃至世界的可持續(xù)發(fā)展具有重要的積極作用。同時，通過對廢舊家用空調(diào)器回收過程的系統(tǒng)分析研究，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計在回收性能方面所表現(xiàn)的不足，積累大量的數(shù)據(jù)資料，反過來又可以促進空調(diào)器產(chǎn)品的綠色設(shè)計，實現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)從單向發(fā)展模式向多向循環(huán)模式的轉(zhuǎn)變。