電子廢棄物資源化第四章

目錄第一章固體廢物處置的一般性原則第二章電子廢棄物的來源、特點及危害

第三章電子廢棄物資源化的對策第四章電子廢棄物資源化處理技術研究第五章電子廢棄物的回收利用第六章電子廢棄物的最終處置第七章電子廢棄物處理的環(huán)境生態(tài)效率第四章電子廢棄物資源化處理技術研究第一節(jié)概述第二節(jié)電子廢棄物的機械處理方法第三節(jié)電子廢棄物的火法處理第四節(jié)電子廢棄物的濕法處理第五節(jié)電子廢棄物的其他處理方法第一節(jié)概述

各國的電子產(chǎn)業(yè)競爭：國防導向---消費導向—環(huán)境主義導向電子廢棄物處理的三個階段：發(fā)展階段回收范圍稀有金屬非金屬商業(yè)回收20世紀70年代~大型機械高含量高含量、無玻璃、少量塑料環(huán)?；厥?0世紀90年代~大規(guī)模小型機械低含量低含量大量顯示器塑料多清潔生產(chǎn)2000年~環(huán)保設計機械低含量玻璃多塑料多第一節(jié)概述

從全價利用的基本原則分析，電子廢棄物資源化可分為三步：第一步，對修理或升級后的整機或附屬設備重新利用，最大限度地發(fā)揮廢棄電子設備的功能；第二步，對可拆解的元件回收再利用，減少后續(xù)處理成本和再加工成本；第三步，對不可再利用的設備和元器件等電子廢棄物進行回收利用，充分回收其中的有價物質，實現(xiàn)電子廢棄物資源化的目的。

印刷電路板中金屬的組成

電子廢棄物的主要污染成分

電子廢棄物品種多樣、類型復雜，其處理涉及環(huán)境學、化學、礦物加工學、冶金、電子電力、機械等多學科領域，開發(fā)電子廢棄物資源化處理處置工藝，回收其中的有用組分，穩(wěn)定或去除有害組分，減少對環(huán)境的影響，是一個相當復雜的工程性問題。目前對電子廢棄物的回收方法主要有：機械處理火法處理濕法處理其他處理（電化學及生物處理等）回收技術的基本發(fā)展方向是：實現(xiàn)對鐵磁體、有色金屬、貴金屬和有機物質等的全價回收利用。預處理拆解電子廢棄物熱處理；破碎焚燒法熱解法氣化法電子廢棄物的處理技術分選濕法處理；第二節(jié)電子廢棄物的機械處理方法

電子廢棄物的機械處理是運用各組分之間物理性質差異進行分選的方法，包括拆卸、破碎、分選等步驟，分選處理后的物質再經(jīng)過后續(xù)處理可分別獲得金屬、塑料、玻璃等再生原料。機械處理方法具有成本低，操作簡單，不易造成二次污染，易實現(xiàn)規(guī)模化等優(yōu)勢，是目前世界各國開發(fā)和使用最多的處理回收技術。瑞典SRAB是世界上最大的回收公司，一直致力于實施和開發(fā)電子廢棄物的機械處理技術和設備，該公司電子廢棄物處理的基本流程如下圖所示，涵蓋了目前電路板機械處理的基本方法。電子廢棄物預分類破碎磁分離鼓風分離有機物鐵電動機電路板鼓鐵金屬粒狀風力搖床金屬電子廢棄物的基本處理流程（SRAB，瑞典）拆卸是按照一定步驟和計劃從電子廢棄物中拆除某些組件或者分解為它的各個部分。拆卸的目的通常有四點：1、拆除電子廢棄物中有有害的器件或附屬設備；2、拆除具有一定價值且仍可繼續(xù)使用的元器件或附屬設備；3、拆除需采用特殊方法單獨處理的元器件或附屬設備；4、通過拆解回收部分高純度的材料再用。拆卸工序

電子廢棄物的拆卸工序通常是手工完成的，并回收其中經(jīng)過檢測有用的電子元器件。由于電子廢棄物中電子元器件數(shù)量多，而且結合方式復雜，使手工處理的效率很低?！詣踊鹦兜难芯渴菬狳c德國的FAPS公司采用與電路板自動裝配方式相反的原則進行拆卸，先將廢電路板放入加熱的液體中融化焊料，再用一種機械裝置根據(jù)構件的形狀不同分檢出構件。

日本NEC公司開發(fā)了一套自動拆卸廢電路板中電子元器件的裝置。這種裝置主要利用紅外加熱和垂直和水平方向沖擊去除的方式，使穿孔元件和表面元件脫落，且不對元器件造成任何損傷。然后再結合加熱、沖擊力和表面剝蝕技術，使電路板上的焊料脫焊而用作精煉鉛、錫的原料。拆卸后的廢板焊料去除破碎研磨旋風分離玻纖、樹脂粉末靜電分離銅粉富集含銅粉末

NEC公司開發(fā)的廢電路板處理工藝智能拆解，特別是在機械自動化、視覺識別方面是電子廢棄物回收的發(fā)展趨勢，它對于節(jié)約回收成本，減少人力拆解的投入有重要作用，目前此項技術還有很大的發(fā)展空間：首先，人力操作較多，即處于半自動拆解階段；其次，設備的識別能力不高，只能拆解特定種類的電子廢棄物?，F(xiàn)在大多數(shù)回收工廠采用手工拆解，最大的問題是費用昂貴。而使用自動或半自動化拆解電子廢棄物仍是一大難題，拆解種類也受限制，僅有少數(shù)試點項目是自動化拆解鍵盤、顯示器和印刷電路板等，但拆解個人電腦的還沒有。

單體的充分解離是實現(xiàn)高效機械分選的前提，破碎是實現(xiàn)電子廢棄物單體的解離的有效的方法。破碎的關鍵是破碎程度的選擇，根據(jù)物料的物理特性選擇有效的破碎設備，并根據(jù)所采用的分選方法選擇物料的破碎程度，既提高破碎效率和節(jié)約能耗，又提高后續(xù)工序的分選效率。破碎工序

破碎的方法主要有沖擊破碎、剪切破碎、擠壓破碎、摩擦破碎。從破碎條件來分還有低溫破碎和濕式破碎等。常用的破碎設備主要有錘碎機、錘磨機、切碎機和旋轉破碎機等。必須根據(jù)物料的特性，選擇合適的破碎方式，以減少能源的消耗，為不同物料的有效分選提供保證。剪切式破碎機采用剪切作用來破碎廢棄印刷線路板，減少了解離后金屬的纏繞，得到了較好的解離效果。

利用器件材料間的物理（化學）性質如密度、電性、磁性、形狀及表面特性等的差異，實現(xiàn)不同物質的分選分離。干法分選：干式篩分、氣力搖床、磁選、靜電分選等；成本低、無污染。濕法分選：水力旋流分級、浮選、水力搖床等?；厥章矢?，微細顆粒。分選工序

物理分選的優(yōu)點很多，只要充分利用各種物質的物理化學性質的差異，借鑒礦物加工微細顆粒分選技術的成果，就能克服現(xiàn)行的傳統(tǒng)物理分選獲得產(chǎn)品純度不高的問題，發(fā)展?jié)摿艽?。物理分選常用的設備有渦流分選機、靜電分選機、風力分選機、旋風分離器和風力搖床等。根據(jù)破碎后的物質的組成選擇相應的分選方法，可以大大提高分選的效率。

電子廢棄物中物質的密度差異大，金屬和塑料及其它非金屬很容易按密度差分離。重介質旋流器可高效分選2mm以上顆粒。氣力搖床已用于電子廢棄物的分選，物料在床面孔隙吹入的空氣及機械震動的作用下，流態(tài)化分層，依重顆粒和輕顆粒的運動軌跡不同而實現(xiàn)分離。氣力搖床從電子廢棄物中分選金屬，產(chǎn)品中金屬銅、金、銀的回收率分別為76%、83%和91%，品位也分別高達72%、328g/噸和1908g/噸。

電子廢棄物通過弱磁性分選可以分選鐵磁性物質和有色金屬及非金屬。強磁性分選、高梯度磁性分選可以用于弱磁性物料，分離亞微米尺度的有色金屬和貴金屬。電子廢棄物經(jīng)磁選后的物料，非金屬主要是玻璃纖維和樹脂、熱固性塑料、二氧化硅等，絕大部分屬于絕緣材料，作為良好導體的金屬顆?？梢酝ㄟ^靜電或渦流分選與非金屬顆粒分離。渦流分選技術已成功應用于電子廢棄物的分選，對輕金屬與塑料的分離很有效。利用渦流分選機從電腦廢棄物中回收金屬鋁，可獲得品位高達85%的鋁富集體，回收率可達到90%。

靜電分選是利用顆粒在高壓電場中所受電場力不同，實現(xiàn)非鐵質金屬顆粒與非金屬顆粒的分離。顆粒荷電方式有兩種，一是通過離子或電子碰撞荷電，如電暈圓筒型分選機；二是通過接觸和摩擦荷電，如摩擦電選。

浮選是利用顆粒表面性質的差異進行分選，是微細顆粒物料分選的有效手段。有機高分子物質顆粒的表面疏水性強，而金屬顆粒的親水性強，通過浮選很容易分離細顆粒級金屬與塑料。另外，如果控制好過程的分散和團聚，浮選分離有色金屬和貴金屬將是很有發(fā)展前途的。

電子廢棄物的機械處理方法的技術發(fā)展比較成熟，已廣泛得到應用。機械處理方法可以使電子廢棄物中的有價物質充分富集，減少了后續(xù)處理的難度，具有污染小、成本低、可對其中的金屬和非金屬等組分綜合回收等優(yōu)點。電子廢棄物的機械處理方法的不足之處在于機械處理后的物料還需采用物理化學的方法進行后續(xù)處理，才能得到高純度的金屬、塑料、玻璃等再生原材料。

從技術經(jīng)濟角度考慮，電子廢棄物中的金屬多為金屬單質，只是貴金屬的顆粒粒度微細，但是，通過化學方法將其轉化為化合物后再還原為單質，顯然要消耗更多的能源。傳統(tǒng)的物理分選對貴金屬的回收率較低，品位不高，應當借鑒礦物加工的研究成果，加強5微米甚至納米尺度物料的物理分選技術的研究，形成經(jīng)濟有效和環(huán)境友好的電子廢棄物資源化技術，使電子廢棄物的物理分選成為電子廢棄物工業(yè)處理的主要方法。

第三節(jié)電子廢棄物的火法處理

火法處理是將電子廢棄物通過焚燒、熔煉等去除塑料和其他有機成分富集金屬的方法?；鸱ㄌ幚淼拇嬖趩栴}在于焚燒過程容易有毒氣體逸出；電子廢棄物中的金屬，特別是錫、鉛等容易以氯化物或其它形式揮發(fā)；某些金屬可能混熔于陶瓷及玻璃熔融形成的爐渣之中，造成金屬回收率的明顯下降；不能回收大量非金屬成分，如塑料等?；鸱ㄌ幚頃Νh(huán)境造成危害，從資源回收、生態(tài)環(huán)境保護等方面分析，這些方法較難推廣。

焚燒法

電子廢棄物經(jīng)過機械破碎后，進入焚化爐焚燒，將塑料及有機成分去除，使金屬得到富集并進一步回收利用。其特點是工藝簡單、操作簡單和貴金屬回收率高。

電子電器塑料中普遍添加鹵素阻燃劑，燃燒除了產(chǎn)生鹵化氫外，還會形成劇毒的二惡英、呋喃類化合物，如果燃燒不完全，鹵代烴、多環(huán)芳烴的排放也會成倍增加。熱解法在無氧的條件下加熱將高分子聚合物轉化為低分子化合物，從中提取燃料油、可燃氣的過程，同時使聚合物與金屬得到分離。其能量利用效率比直接燃燒高得多，回收成本也更低。目前廢舊塑料、輪胎的熱分解回收取得了廣泛的工業(yè)應用，已成為一種重要的塑料廢棄物回收手段。氣化法

在一定的控制條件下對塑料廢棄物中的碳氫化合物進行氧化，生產(chǎn)出具有高熱值的合成氣。氣化法同時吸收了熱解和焚燒技術的優(yōu)點，在過程中引入純氧加速分解，氣化的產(chǎn)物為H2和CO，并有效地避免了炭化結焦的過程。氣化的溫度高達1000℃以上，因而反應過程中不會產(chǎn)生二惡英、呋喃類與鹵代烴類等有毒物質，對環(huán)境影響比焚燒和熱解要小。

電子廢棄物的化學處理方法也稱濕法處理，包括浸出工序和提取工序。首先將破碎后的電子廢棄物顆粒在酸性條件或堿性條件下浸出金屬；然后浸出液再經(jīng)過萃取、沉淀、離子交換、過濾、置換、電解等一系列單元操作，回收得到高品位高收率的金屬。電子廢棄物的化學處理方法的缺點在于，部分金屬的浸出率低，特別是金屬被覆蓋或敷有焊錫時較難浸出，而包裹在陶瓷材料中的貴金屬更難浸出；浸出過程使用強酸和劇毒的氰化物等，產(chǎn)生的有毒廢液，排放的有毒氣體，對環(huán)境危害較大，其無害化成本比較高。第四節(jié)電子廢棄物的濕法處理

利用微生物浸取金等貴金屬是在20世紀80年代開始研究的提取低含量物料中貴金屬的新技術。利用微生物活動，金等貴金屬合金中其它非貴金屬氧化成為可溶物進入溶液，貴金屬裸露出來，便于回收。生物技術提取金等貴金屬，工藝簡單、操作費用低。生物浸出的主要缺陷在于浸出時間過長，而且運行條件苛刻，使其應用受到很大限制。第五節(jié)電子廢棄物的其他處理方法目前國內(nèi)外對電子廢棄物的資源化系統(tǒng)包括前期系統(tǒng)技術和后期系統(tǒng)技術。

前期系統(tǒng)技術：用物理和機械的方法進行分選、破碎、提取回收-----保持廢棄物原形的回收重復利用、破壞廢棄物原形的材料回收；

后期系統(tǒng)技術：用化學、生物方法轉化回收-----回收物質、回收能源。電子廢棄物資源化處理的典型工藝路線如圖所示

電子廢棄物資源化處理的典型工藝路線，電子廢棄物經(jīng)人工分選、手工拆解后：可用的電子元件再利用；塑料直接回收；顯象管