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据有关统计，我国电视机的社会保有量超过4亿台，其中很大部分是20世纪80年代末进入家庭的产品，现在已到了报废年限[1]。预计从2003年起，我国每年有500万台以上电视机需要报废。随着国家向信息化社会的迈进，目前每年约有3000万台以上电子计算机进入家庭，其中绝大部分计算机的显示设备用的是CRT显示器。
CRT显示器中含有铅，含量超过40%，它是一种有毒的重金属，人体过量吸收铅会引起中毒，而摄入低量的铅可能对人的智力、神经系统和生殖系统造成影响，比如影响智力和骨骼的发育，造成消化不良和内分泌失调，导致贫血、高血压和心律失常，破坏肾功能和免疫功能等，而且危害胎儿。
目前中国对废旧CRT显示器的处理情况主要是依靠小商贩的回收，将其转卖给二手市场或者交给小作坊处理掉，二手市场将这些有安全隐患的电视机卖给农村和偏远地区，可能对环境造成污染，对人的安全造成威胁。而将其卖给处理作坊，这些作坊会将这些玻璃进行土法熔化处理回收其中的铅，处理中的烟尘和处理中产生的剧毒的副产品倾倒到土壤或者水体中，造成巨大的环境污染和威胁人类健康。有的小作坊只提取其中的电路板，其他部件抛弃造成巨大的环境污染，还有些小作坊将这些没有安全保障的CRT显示器直接组装成新的电视机销售，对人类的安全造成极大的威胁。因此对CRT显示器进行环保处理迫在眉睫。
1 环保处理技术情况
目前为了对CRT进行环保资源化再利用，需要把无铅的屏玻璃和有铅的锥玻璃分离，通常可以采用两种方式达到玻锥玻璃和玻屏玻璃分离的目的。
方式一是将CRT玻壳从显示器中取出后，直接采用玻壳的拆解技术分离玻锥玻璃和玻屏玻璃，然后单独进行破碎处理；这种方式可以得到完整的CRT玻锥玻璃和玻屏玻璃，两种玻璃的分离较彻底。如果需要回收完整的玻锥玻璃或玻屏玻璃，或者对玻璃成分的要求严格，可以优选这种方法。
方式二是将取出的CRT玻壳玻璃直接进行破碎，采用分选的方式将两种不同的玻璃分离；这种方法不需对玻壳玻璃进行拆解，但需要增加对不同玻璃成分进行分选的装置，两种玻璃的分离也不够彻底。如果用于对玻璃成分要求不严格的情况，可以优选这种方法。
据了解对于方式二，它的分离效率很低，为了得到分离较完整的CRT玻锥、玻屏玻璃，使其用于CRT管或其他功能玻璃的生产，实现CRT显示器资源化利用价值的最大化；因此方式一是比较合适的，在此主要针对方式一的处理技术进行介绍。
1.1 显像管分离技术
当前国内外研究采用的拆解CRT玻壳的方法基本可以分为两类，即物理拆解法和化学拆解法。物理拆解法包括电加热丝法、变形法、熔融法、激光处理法，以及其他分割方法如硬金属棍、金刚石切割等。
化学拆解法即酸法，由于用来封接CRT锥-屏玻璃的熔结玻璃是一种可微晶化的低熔点玻璃，较易溶解于硝酸等溶液中。所以可以采用硝酸、有机酸等溶液，通过浸泡或冲洗的方式溶解熔结玻璃，并辅以冷热冲击过程实现CRT玻壳玻璃的分离。
主要的分离方法如下：[2]
（1）电热丝分割法。是利用电热丝加热-骤冷热应力使之分离的方法，其分离速度快，无噪声，缺点是切口不太整齐，需做简单后续处理。德国某公司的电热丝分割设备是采用镍铬合金（80%Ni+20%Cr）电热带，通电加热，在400℃温度下，对CRT加热30~45s，断电后，CRT周围温度18~20℃，利用加热-骤冷热应力，使屏、锥分离。该公司的全自动切割设备，每小时可切割CRT27~33个。该方法工艺简单易操作，分解效率高，不产生污染，电热丝分离材料相对便宜，适于规模化应用。电热丝法工艺流程如图1所示。
图1 电热丝法工艺流程
（2）热变形法。加热屏、锥连接处，然后用水迅速冷却，使屏、锥分开。其优点是分割速度快，简便。缺点是无法得到完整的管屏、管锥组件，与最初目标相距较远。
（3）激光切割法。激光自动切割装置是芬兰Preventia公司的专利设备，这是一套全自动设备，利用激光发生器产生的激光分割开管屏、管锥，可分离开无铅的屏玻璃及含铅的锥玻璃，切割分离面非常整齐，分离质量好。分离后的无铅玻璃及含铅玻璃经过无水洗涤后，可以直接利用到新CRT生产企业。整个处理过程中，不使用化学物质和水，可形成CRT行业一个完整闭环过程，此外，该设备还可以统计切割显像管的数量。例如，一个40kg的电视机经过处理后可得到35~38kg的再生原材料，循环再利用效益非常显著。该设备的报价为每台50万欧元，价格较贵。
（4）金刚石切刀切割法。是用一对切刀割CRT，其切割面整齐，但切割刀较贵，切割时噪声大，刀具磨损严重。例如德国一对金刚石切刀2500欧元，只能切割6000个CRT。按照1天切割200个CRT计，1个月就要更换一对切刀，1年的换刀费高达30万欧元。由于切割刀具价格昂贵、磨损率高经常更换刀具，不适合工业应用。
（5）熔融法。熔融法利用熔结玻璃的软化温度低于锥玻璃和屏玻璃的特性，将整个玻壳加热到熔结玻璃的软化温度，而此时锥玻璃和屏玻璃还没有软化，将管保持一定的倾斜角度，即可实现锥-屏的自然分离，该方法的操作时间长，一般需要6~8h。
（6）用硝酸等溶解屏、锥连接处，使之分离的化学处理法，后续废水处理成本较高，效率较低。这种方法适用于CRT显像管的生产厂家，可以把生产线中新生产的有质量问题的CRT屏、锥拆解分离后的零部件继续用于生产新的CRT。化学处理法包括热酸喷射和热酸浴两种方法。
热酸喷射是对着熔结玻璃部位喷射热酸溶液，使熔结玻璃溶解到一定深度，然后将冷水和热水轮流喷射到CRT玻璃上，使其发生热胀冷缩，实现玻锥和玻屏的分离。
热酸浴是把整个CRT管浸泡在热的酸溶液中，酸液淹过玻屏和熔结玻璃，但并不需要淹没整个CRT玻壳，使熔结玻璃溶解到一定深度，后续步骤与热酸喷射法一致[3]。在热酸浴过程中，还可采用机械振荡施加超声波的方法以加强酸溶液的溶解效果，缩短分离周期。
作者单位的课题组针对热酸浴熔结玻璃的溶解过程进行分析，在硝酸浓度5.2%、无表面活性剂、酸浴温度40℃及超声波频率（331）kHz、功率1kW的条件下，对4个35.56cm的CRT玻壳进行实验。实验中将熔结玻璃溶解至出现明显凹下的细缝为止，记录时间，并测量分离成功的玻壳平均进深度（即屏的外表面距离熔结玻璃前沿的平均长度），得到的结果如表1所示。
表1 CRT玻壳整体溶出实验结果
实验结果表明，在上述实验条件下，为保证熔结玻璃的溶解深度满足后续分离的需要，对CRT玻壳的作用时间以8~10min为宜。
1.2 处理技术发展趋势
通过国内外的调研和实地考察，在发达国家和发展中国家的CRT显示器处理技术发展趋势是不完全相同的。在发达国家，当前显示器处理的技术趋势是运用现代科技，简化处理工艺和人员数量，只需经过很少的工序，就可得到高附加值的回收产品。例如，激光自动切割CRT装置的开发和应用，设备的自动化程度高，造价高，技术先进，在较少操作人员的情况下可以很好的分离CRT。此外，欧洲国家也有采用金刚石切刀切割法的实例。
相对而言，在发展中国家，电热丝分割法和热变形法是合理的技术工艺流程。应结合中国的实际情况开发试制拆解设备，降低设备生产和工作运行成本，使之消耗的能源和时间逐步减少，最终通过环保处理减少废旧CRT显示器对环境的污染。
与家电产品绿色设计结合起来，通过拆解中积累的经验，将拆解方法回溯到产品的设计阶段，研究新的设计方法，以使以后的拆解过程中尽量减少复杂的拆解过程，设计开发可（易）拆卸的家用电器。
2 处理材料利用状况
CRT玻屏、玻锥分离后，经过清洗，可以分别在玻屏、玻锥熔炉中熔化，作为熟料在玻壳厂制作玻壳。据测算，目前，国产的小尺寸（53~64cm）CRT电视机还有20年左右的寿命期。因此，分离、清洗后的玻屏、玻锥有较大的市场需求。
根据中国电子视像行业协会发布的2006年中国彩电蓝皮书显示，2006年国内共生产各类彩电8613万台，比2005年产量增加了10.3%。其中CRT电视市场总体小幅下跌3%，但仍占整体彩电近87%，超薄CRT电视的迅猛增长成为了亮点。这些数据表明中国彩电行业正处于上升期，生产规模继续扩大，作为全球重要彩电制造大国的角色被进一步强化。
从蓝皮书的数据可知，CRT电视产量对显示器的需求量很大。废旧显像管材料再生成本低廉，且适合作为显像管制作原材料，市场前景可观。据悉，目前国内玻壳厂是在能源价格较低的地区，委托厂家将生料烧制成熟料，价格约为2000元/t。而屏、锥分离、清洗后的熟料，其价格低于烧制的熟料，因此，在价格上占有优势，废旧显像管的再利用可以显著降低玻壳厂的生产成本，废旧显像管的资源化再利用是有光明前途的。
CRT屏、锥玻璃其他再利用的方法还有[4]：
（1）将CRT屏玻璃粉碎（碎玻璃）用于道路建设。
（2）在铅及有色金属冶炼过程中用作炉渣形成剂。
（3）在飞机玻璃制造工业（挡风玻璃）中充当原料。
（4）将玻锥熔成玻璃板的材料，制造医院射线室的防护玻璃。
（5）屏玻璃用来制作泡沫玻璃的原料。
3 结论
废旧CRT显示器的资源化利用是一项保护环境、利国利民的好事，且废旧CRT处理技术日趋成熟，处理后材料利用率较高，价格低廉，市场前景好。因此，建议政府尽快出台相关的法律文件，规范回收体系，探索适合我国国情的废旧CRT处理工艺和设备，发展我国家电业的循环经济，实现家电业的可持续发展。
参考文献
[1] 江博新，张晓东，蔡艳秀.我国废旧家用电器回收利用技术研究.中国资源综合利用，2003（9）：31 -32
[2] 刘和平，李金惠.阴极射线管中低熔点玻璃的溶解规律研究.环境科学学报，2006，23（3）：466 -471
[3] 江博新，管世.电子废弃物回收利用领域技术开发难点问题探讨.再生资源研究，2004（4）：17 -20
[4] 张友良，田晖，田英良.开发废显像管回收利用研究.中国资源综合利用，2002（9）：24-25
作者通信处 尹凤福 266103 山东青岛市 海尔集团技术研发中心
