我国电子废弃物资源化研究

随着信息时代的到来，似乎没有人可以脱离电子产品而生存，现代人对电子产品的需求不只是追求便利，同时还追求新颖与时髦。企业透过营销、宣传等手段刺激消费者，铺天盖地的电子产品广告充斥着各种媒体，随着电子产品消费日增，产品生命周期日减，电子废弃物渐增多。电子废弃物包括各种废旧家电、通信设备与产品，以及一些企事业单位淘汰的精密电子仪器仪表等。根据来源划分，其可分为以下4类：消费者（用户）废弃的电子电器产品；生产过程中产生的不合格产品及元（器）件、零（部）件；维修、维护过程中废弃的元（器）件、零（部）件和耗材；违反国家相关法律法规而被视为电子废弃物的电子电器产品。 
电子工业的飞速发展和电子设备的广泛使用，不仅消耗大量资源和能源，同时废弃的电子产品对环境的影响越来越明显。但是，《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》中，对工业固体废物和城市生活垃圾的污染防治都作了详细规定，而对电子废弃物的环境管理却未做任何具体规定。目前这些电子废弃物的最终归宿令人担忧。回收和处理体系的不完善无疑加重了电子废弃物对环境的污染，其造成的环境破坏已成为社会无法回避的现实。本文分析了电子废弃物的特性，对今后电子废弃物的研究提出了建议。 
1电子废弃物现状特性分析 
1.1增长迅速区域有别 
1.1.1几种电子产品保有量分析 
我国是电子电器产品、电子电气设备的生产和消费大国。近10年来，电子产品家庭拥有量逐年增加且增长极为迅速。以城镇居民为例，根据国家统计局资料，近20年来全国每百户城镇居民部分家用电器及移动电话、电脑等电子产品拥有量，见表1。 
表1全国每百户城镇居民部分家用电器拥有量（台/每百户） 


根据表l和全国历年城镇人口总户数，可得1985年～2004年全国城镇家庭部分电子产品总量变化图，如图1。 


图1 1985～2004年全国城镇家庭部分家电拥有总量变化图 
由图l可知，到2004年末，全国城镇家庭部分电子产品总量为：彩色电视机2.4亿台、电冰箱1.6亿台、洗衣机1.7亿台、空调器1.3亿台、移动电话2亿部、家用电脑0.6亿台。历年部分家用电器年平均增长率为：彩色电视机17.6％、电冰箱21.2％、洗衣机9.5％、空调器54.4％、移动电话82.8％、家用电脑48.9％。 
而对于经济较为发达的区域，电子产品的家庭拥有量远高于全国平均水平。以上海为例，根据上海统计局发布的资料，近20年来全市每百户城镇居民家用电器及移动电话、电脑等电子产品拥有量，见表2。 
从表l、2中可知，以2004年为例，上海每百户城镇居民拥有的彩色电视机、电冰箱、洗衣机、空调器、移动电话、家用电脑等拥有量分别比全国平均水平高出45、14、0.1、90、50、37台。 
表2上海市每百户城镇居民部分家用电器拥有量（台/每百户） 


由上海历年城镇总户数和表2可得上海城镇家庭部分电子产品总量变化图，如图2。 


图2 1985~2004年上海城镇家庭部分家电拥有总量变化图 
由图2可知，到2004年末，上海城镇家庭部分电子产品总量为：彩色电视机643万台、电冰箱375万台、洗衣机347万台、空调器574万台、移动电话581万部、家用电脑253万台。历年部分家用电器年平均增长率为：彩色电视机14.8％、电冰箱12.3％、洗衣机10.2％、空调器21.2％、移动电话103％、家用电脑48.9％。 
以上统计、计算主要针对上海和全国城镇居民使用的部分电子电器产品，如加上农村居民家用电器等电子产品的拥有量，整个上海乃至全国家用电器保有量远高于以上数据。 
1.1.2几种电子废弃物产生量预测 
从20世纪80年代开始，家用电子电器产品逐渐进入中国家庭，90年代后进入速度加快，而电子电器产品使用年限相对较短。根据有关专家预测，电子产品使用年限如表3。

表3部分电子电器产品使用年限表（a） 

根据表3，选取中间值为使用年限值，即彩色电视机l0年、电冰箱l4年、洗衣机l2年、空调器6年、移动电话1.5年、家用电脑2.5年，分析预测2006年～2010年以上各电子电器产品年淘汰总量。预测量见表4。 
表4城镇部分电子电器产品报废总量预测表（亿台） 

由于统计中只考虑了城镇部分电子电器产品，因而上海乃至全国产生的电子废弃物总量远高于以上预测数值。中国已逐渐进入到大量电子产品废弃的高峰期，如何解决如此海量的电子废弃物将成为中国经济、社会和环境协调发展中的紧迫问题。 
1.2成分繁多毒性显著 
电子电器产品在制造过程中，不同程度地使用铅、铬、汞、金、银等众多金属和橡胶、塑料、及其他化学物质。其中，含有大量《巴塞尔公约》禁止越境转移的有毒有害物质。表5列出了电子废弃物中部分污染成份、来源以及其危害。 
表5电子废弃物中的部分污染成分、来源及其危害 


以电脑为例，据调查，一台个人电脑（Pc）需要700多种化学原料，几十种金属、有机物。其中，电脑含有300多种对人类有害的化学物质。电脑显示器含有铅、水银、六价铬、聚氯乙烯塑料和溴化阻燃剂等有害物质；机箱和磁盘驱动器中含铬、汞等元素；阴极射线管（CRT）含铅；印刷电路板上含有铜和溴化阻燃剂；开关及位置传感器中含有汞、砷等。表6列出了一台PC电脑所使用的主要材料及其对环境的影响。 
表6一台PC电脑所使用的主要材料及其对环境的影响 


电子废弃物属于固体废弃物，虽然目前只占固体废弃物总量的万分之一到二，但是电子废弃物中含有大量“三致”物质，如不妥善处理而直接填埋，其含有的重金属很容易渗入地下水引起严重污染；如焚烧这些电子废弃物，则会释放大量有毒气体，对大气及人体健康造成极大危害。 
1.3潜在经济价值较高 
从另一方面来看，大量有用元素的使用使得电子废弃物具有很高的再生利用价值。有资料表明，电子产品化学组成中，主要是以金属、橡胶塑料和玻璃材料为主，约占90％以上，如表7。 
表7电子产品的化学组成比较 


此外，以电子产品中的重要组成部件——印刷电路板（PCB）为例，其含有金属铝、铜、铁、镍、铅、锡和锌等普通金属，还含有金、钯、铂、银等贵金属和铑、硒等稀有金属元素。据估计。平均1t电脑及部件要用去大约0.9kg黄金，270kg塑料，128.7kg铜，1kg铁，58.5kg铅，39.6kg锡，36kg镍，19.8kg锑，还有钯、铂等贵重金属。仅这0.9kg黄金，价值达6000美元。可见，电子废弃物的回。收利用具有明显的社会效益和经济效益，这些物质中很多是具有极高利用价值的贵重材料，对电子废弃物进行回收利用不仅符合废弃物处理的资源化目标，在资源重复利用及改善人类生存环境方面也具有重要意义。 
1.4回收监管体系薄弱 
当前，我国电子废弃物的回收和监管体系相对薄弱。回收方面，我国还没有统一的回收体系。例如，1999年，国家环保总局曾尝试开通电子废弃物“绿色通道”服务。其目的本是回收政府机关、企事业单位、外国驻华机构和公司所产生的各种淘汰办公设备及配件等，集中进行规模化贮存和无害化处置，同时由废弃物产生者交付少量的收集处置费。但是，由于我国目前还没有有关电子废物环境管理的法规，加上机关、企事业单位人员环境意识较差和对“付费处置”观念的不认可，国内单位很少像外企和外国驻华机构那样主动花钱将“电子垃圾”送出去处理，再加上国内现有电子废弃物再生利用企业较少，且面临着资金短缺、技术水平低下和电子废弃物收集困难等问题，因此，该“绿色通道”服务已被迫停止。 
从流向看，淘汰或废弃的电子产品的流向主要有：一是淘汰的部分电子产品流入二手市场，这些电子产品被小贩清洗、修理或重新组装后再转卖进入市场或销往农村；二是通过捐赠方式转移到欠发达的地区重新利用，一些部门或团体将淘汰或不用的电子产品，如电脑等通过这种方式转移到一些贫困地区；三是暂时贮存起来搁置不用；四是被正规企业或是非正规的家庭作坊回收、拆解以获取经济利益。此外，由于监管不利，中国电子废弃物中，存有大量“洋垃圾”。这些来自发达国家的电子废弃物通过非正常渠道飘洋过海非法进入中国内地，已给中国部分地区，如广东贵屿、浙江台州等地的环境造成了严重的污染。

从处理企业的境况来看，仅靠回收电子废弃物中有用物质的价值，正规处理企业无法与劳动力成本极低的私人作坊相比，比如处理显像管，正规的企业需用专门的设备先抽净显像管内部的有害气体，再进行无害化处理，而私人作坊仅需直接用榔头将其砸碎。因此，工序的增加提高了正规企业的成本，盈利空间自然远不如私人作坊。而保护正规电子废弃物回收企业的有关法规和政策在中国还处于起步甚至空白阶段。 
法律方面，中国政府已意识到电子废弃物将对未来经济、社会和环境产生深远影响，立法工作已经启动，但是法律制定的程序复杂、速度过慢，能够使用的成文法律较少，致使相关部门难以规范和解决现有电子废弃物回收、处理中产生的复杂关系和问题。例如现有法律中，1995年l0月通过的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、2002年6月通过的《中华人民共和国清洁生产促进法》均未对电子废弃物处理作出明确的规定；而目前即将实施或在征求意见的涉及到电子废弃物的法律法规或管理办法仅有《电子信息产品污染防治管理办法》、《电子废弃物污染环境防治管理办法》、《废旧家电及电子产品回收处理管理条例》等。 
1.5清洁生产工艺较少 
由于电子产品使用的原材料较多，且不少材料对环境和人体均有危害。因而，对电子废弃物的回收处理难度较大。目前具有清洁生产工艺特点的电子废弃物处理工艺相对较少。根据电子废弃物的特点和利用价值，目前处理方法包括以下几种类型：物理法、化学法、生物法，见表8。 
表8现有电子废弃物处理方法比较表 


在我国，目前较多采用的是较原始的处理方法——焚烧或强酸溶解的方式回收电路板中的贵金属，而这两种方法对从业人员身体健康和环境安全都构成了严重威胁，属于非清洁生产工艺。 
2电子废弃物资源化研究 
针对目前我国电子废弃物产生、回收、再利用中存在的问题，各级政府和相关的科研人员均给予了高度关注。而目前，有关电子废弃物的研究应重点放在以下几个领域：首先是建立合理的法律监管体系；其次，是建立有效的回收处理体系；最后，就是积极鼓励新技术新工艺，特别是清洁生产工艺的研究与开发。 
2.1研究制定相应法律法规 
从国外管理模式来看，针对电子废弃物处理处置有两种方式：一种是以法律为主导，而另一种是以政策为主导。以法律为主导的管理模式主要以欧盟和日本为代表。欧盟在2003年分别通过的《关于在电子电器设备中限制使用某些有害物质指令》（简称ROHS指令）和《关于废弃电子电器设备指令》（简称WEEE指令）两个指令。这两个指令目的是在欧盟框架内建立起各国废弃电子电器产品的回收体系和配套设施，方便终端用户处理废弃电子电器设备，同时也指明了在欧盟市场上禁止出售和使用的含有某些有害物质的产品。而日本的管理模式以《促进建立循环型社会基本法》为基础，分别制定了两部综合性法律及六部针对不同产品的具体法律法规。由于法律完备、责任明确，日本在电子废弃物的回收处理方面成绩显著。以政策为主导管理电子废弃物的国家主要以美国为代表。作为拥有发达电子信息市场的美国更多的强调以市场的力量来规范电子废弃物的相关责任方，并禁止填埋废旧家电和强制对一些有害物质进行回收。就目前管理模式看，我国将以法律为主导，建立健全中国的电子废弃物管理法律体系。现在制定的法律主要是以《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》和《中华人民共和国清洁生产促进法》两部综合性法律为基础，分别制定针对各种具体产品的法律法规。在今后的法律制定中，应重点开展以下研究工作：一是以法律的形式明确建立“和谐社会”，且“和谐社会”应该是一个更广义的概念，它应包括诸多方面，如循环的经济、合理的消费、廉洁的政治等各个方面。各方面的作用以及各方面间的相互关系等都是研究的范畴；二是应针对具体的产品制定其设计、生产和回收规范。今后的产品将朝着绿色设计、绿色制造和绿色处理的方向发展，如何规范这些产品从设计到处理整个生命周期，是今后法律制定中要解决的问题。三是研究制定报废、淘汰或更新的电子电器产品整体或部分零部件再利用的技术标准。中国和谐社会与电子电器产品循环再利用关系见图3。

图3中国和谐社会与电子电器产品循环再利用关系图 
2.2研究建立合理回收处理体系 
由于废旧电子电器产品中含大量有害物质，如果不能科学地回收、处置，极有可能对环境造成严重污染，进而通过不同途径影响人类健康。因此为降低污染，规模化、产业化、专业化处理处置废弃电子电器产品将是中国必由之路。图4是电子废弃物资源化的原则流程。 图4电子废弃物资源化原则流程 
就回收体系，建议全国各大、中、小城市建立布局合理的各级废旧电子电器回收中心，逐步形成对废旧电子电器的产生、收集、储存、处理、再利用全过程进行有效监控的科学体系。为实现上述目标，需要在以下几方面进行分析和研究：一是如何界定各级回收中心的管理权限和责任；二是电子电器生产企业在回收过程中应负的责任；三是如何引导和鼓励回收、处理企业在市场经济条件下做大做强；四是如何做好对消费者的宣传教育等。据有关报道㈣，上海已率先制定了用3～5年时间在全市范围内建成三级电子废弃物回收体系。上海的目标是在每个区都设立一个回收分中心，并以全市272个废品交投站为一级网络，各行业分中心为二级网络，各区县分中心为三级网络筹建三级电子废弃物回收体系。其目的就是有效集中可再生资源，使有价物质和有害物质分别得到集中处理。 
2.3研发清洁生产处理工艺 
如前分析，未来几年中国将进入电子电器产品报废高峰期，因而迫切需要回收处理废弃电子电器产品中的有价物质的高效清洁处理技术。就我国目前而言，处理技术基本上还处于较为原始阶段，不污染或少污染的清洁技术较少。 
目前，发达国家电子废弃物处理技术总体上较我国先进，主要是以机械处理法为主。但现有技术也存在不少难题有待解决。电子废弃物机械处理包括了拆卸——破碎——分选等步骤。首先，电子产品千差万别，报废地点和时间分散，且大部分产品结构不利于拆卸，现主要是以人工拆卸为主，但人工拆卸工作效率较低。 
目前拆卸阶段主要是以机械化的自动或半自动拆卸技术开发为主，重点开发通用型多功能拆卸工具，以形成人与工具协调配合的拆卸模式；其次，电子废弃物的破碎是机械处理中的主要步骤，其破碎的程度直接影响后续分选效率的高低以及破碎设备的能源消耗。但是，电子废弃物一般具有硬度高、韧性强、抗弯性能良好等特点，因而对破碎设备的性能要求较高。现有研究主要集中在具有剪切或冲击作用的破碎设备开发上。今后随着电子产品部件小型化，就要求破碎设备和工艺达到相应的粒度范围；最后，依据破碎后的物料性质（如材料的磁性、电性和密度的差异）进行分选。分选流程中常用手段包括磁选、气流分选和电分选等，设备有磁选机、风力分选机、旋风分离器和风力摇床等。 
此外，在目前处理电子废弃物的方法中，还包括以下处理方法：一是焚化法。该法工艺简单，但易造成大气污染。如PCB中的卤化阻燃剂在燃烧过程中产生二恶英和二苯呋喃等，因此该法设备投资和处理成本较高。与此同时，该方法将电子废弃物中的有机物烧掉，造成资源浪费；二是热裂解法。该方法对电子废弃物中的有机物进行了充分的回收与利用，但处理流程较为复杂，易造成空气污染，设备投资和处理成本较高；三是洗法和溶蚀法。由于采用了大量的强酸和强氧化剂等强腐蚀性的化学试剂，该法易造成水质的二次污染，且成本较高，工作环境恶劣。 
因此，今后我国电子废弃物清洁生产工艺应在以下几方面加强研究：一是机械化程度高的电子废弃物自动拆卸装置或设备；二是高效、清洁的破碎和分选设备的研究；三是现有工艺，如工艺简单的焚化法、热裂解法、洗法和溶蚀等方法的清洁化改造；四是研究探索污染小的生物技术；五是组合新的操作单元，开发新的工艺流程。 
3结语 
电子废弃物既对环境存在危害，又是潜在的有价资源。中国作为资源相对匮乏的国家，回收利用有价资源既有利于缓解我国资源的短缺，也顺应了世界和人类社会可持续发展的要求。只有以循环经济为理论基础，以清洁生产技术为手段，建立起完备的法律法规监管体系和符合我国社会主义市场经济特点的回收利用体系，方能在中国电子废弃物产生量的高峰期到来之时，处理处置好这些既有价又有毒的宝贵资源。 
参考文献：略