废弃电子电器设备回收处理综合价值的影响因素

随着社会各界对废弃电子电器设备（WEEE）回收处理的日趋关注，许多学者进行了相关的研究，但基本上都是围绕WEEE逆向物流体系构建及优化、欧盟WEEE指令对各国的影响及WEEE拆解序列生成算法等问题单独进行的，未能以经济价值为基本目标从整体上把握影响WEEE回收处理综合价值的因素，从而未能把实现WEEE回收处理的最大经济效益目标摆在合适的位置。本文就影响WEEE回收处理综合价值的几个主要因素进行深入地分析，阐明了这些因素对WEEE回收处理综合价值的影响机理，进而提出相应的措施以提高WEEE回收处理的综合价值。
1废弃电子电器设备回收处理的价值组成
某种电子电气产品从被用户淘汰开始就进入了该产品的回收处理阶段。这种被淘汰的产品所处的价值状态有以下3种情况。
（1）某种产品由于经济寿命的限制而被淘汰。这种情况的废弃电子电器设备还有相当的经济价值和使用价值可通过设备停机维护而重用。在此称这类废弃电子电器设备为A类废弃电子电器设备。
（2）某种产品由于局部损坏而被淘汰。这种情况的废弃电子电器设备也有一定的经济价值，可根据损坏程度确定其是通过拆卸维修复原还是通过拆解有用的零部件来回收。在此称这类废弃电子电器设备为B类废弃电子电器设备。
（3）某种产品处于物理寿命的终了。这种情况的废弃电子电器设备同样也有一定的经济价值，可以回收部分可用的结构件或者作为基本原材料及能源回收。在此称这类废弃电子电器设备为C类废弃电子电器设备。
下面用图形给出A、B、C3类废弃电子电器设备回收处理的价值形成过程。如图1所示。
计算A、B、C3类废弃电子电器设备的处理过程价值如下：
A类产品处理过程价值=B-A-C1-C2
B类产品处理过程价值=α（B-A-C1-C2）+β（V-C1-C2-C3）

C类产品处理过程价值=V-A-C1-C3

图1 A、B、C3类废弃电子电器设备回收处理的价值形成过程
值得注意的是上面的3类废弃电子电器设备处理的过程价值并未把回收处理的生态价值算入其中。在真正的回收处理过程中上面介绍的3类产品的过程价值一般为负值，也就是说这种回收处理模式一般是负利润经营的。但在资源日益短缺的今天，这种资源再生模式是一种不可或缺的资源获得方式，他相对于从矿藏中获取各种金属资源要容易且耗能少。同时它也能有效地保护自然生态环境，减少电子废弃物中的有毒成分对土壤、水体及空气的污染。仅从经济价值上来讲，大部分拆解过程是不能盈利的，如果同时从经济价值和生态价值上来讲，这种回收处理过程所产生的价值又是不可估量的。政府作为推动废弃电子电器设备回收处理的倡导者应该给产品回收处理行业以一定的经济津贴，或者立法实现生产者、使用者责任延伸制度，从制度层面保障废弃电子电器设备的高效回收处理。
2拆解过程价值的影响因素
作为废弃电子电器设备回收处理的一个阶段，拆解过程主要是实现废弃电子电器设备的按目标拆解，从而获得可再使用的零部件及各种再生的金属、塑料等原材料。从拆解的主要任务—实现各零部件的分离来看，拆解过程实际上是一个不产生价值的过程。在实际操作过程中只能是尽量减少拆解过程的耗费，以降低拆解成本。下面将从两个方面来研究影响拆解成本的主要因素及降低成本的途径。
2.1对废弃电子电器设备进行分类
WEEE指令的重中之重是防治报废电子电气设备，此外是实现这些废物的再利用、再循环使用和其他形式的回收，以减少废弃物的处理。
概括起来回收处理系统有3个基本目标。

（1）减少填埋物料的体积和重量
（2）最大限度地回收利用物料
（3）控制有潜在毒性的无机物质和消除有毒有机物质
各种废弃电子电器设备在处理过程中对以上3个目标的贡献是不同的。例如，对塑料的回收主要是实现减少填埋物料的体积。同时塑料一般含有像阻燃剂、软化剂等环境影响物质，所以塑料的回收对控制有潜在毒性的物质对环境的污染也起到了一定的作用。而对各类金属物质的回收则主要考虑其经济价值及毒性控制方面。例如再生铁主要实现最大限度的回收利用目标；而再生铝同时实现货币价值和环境价值，去除了生产铝对环境的污染。如此同时，由于一般的废弃电子电器设备中铜的含量通常高于铝，且废弃电子电器设备中如果有贵重金属的话一般富集在铜屑中，所以再生铜比再生铝具有更高的回收利用价值。如表1所示。
表1再生资源对回收系统不同目标的贡献

WEEE指令主要把高回收量作为首要目标，然而这种高回收量的废弃电子电器设备却对回收价值及潜在毒性控制的贡献微乎其微。像玻璃制品，其回收量很大但对经济价值及毒性控制的贡献却很少。基于经济价值的驱动，回收商对铜和铝等金属的回收不用担心，而对塑料的回收却值得关注。如果不计成本的去回收这种低经济价值的废弃电子电器设备，将影响整个回收系统包括生态和经济效益在内的综合效益。倘若将这种塑料安全焚烧，不仅能够实现减容和控制潜在毒性的目标，而且能够回收一部分能量。这说明不同的材料主导型的废弃电子电器设备在处理之前应按其组成（金属主导型、塑料主导型、玻璃主导型、贵重金属主导型）进行分类。在分类基础上再进行处理有益于提高回收处理的整体经济价值。
更深层次的分类我们要对环境权重进行考虑。在按废弃电子电器设备组成进行分类的基础上，由于不同物质对环境的影响程度不一样，我们应该考虑各种废弃电子电器设备对环境的影响程度，以此来划分回收的优先级别。表2用数字记分的生命周期分析方法标明在物质循环利用中每千克物料对环境影响的巨大差别。
表2每千克不同物质对环境的影响

下面就基于环境权重再循环和基于物料重量再循环对废旧手机再循环利用的不同要求进行分析。如图2所示。

图2手机的物料组成及处理的优先顺序
从图2中可以看出按重量组成来看，废弃手机中塑料应该优先回收，而金、把等显得却不那么重要；而以环境权重来考虑废弃手机的回收时应优先回收金、铜、把等，塑料的回收却显得不那么重要了。由此可知当进行废弃电子电器设备回收时应适时考虑环境权重，以环境权重作为对废弃电子电器设备进行深层次分类的基准，这样也有益于提升废弃产品回收处理的整体价值。
2.2确定合理的拆解顺序及拆解度
对废弃电子电器设备的拆解一般不进行全拆解，通常是按目标进行一定程度的拆卸。关于目标拆卸顺序的研究，H. Srinivasan等采用波传播的抽取方法对目标拆卸顺序生成算法进行了研究，并提出了目标拆卸顺序优化的指标。Miguel Angel Garcia等用波传播的方法求解最低成本的目标拆卸序列。李方义给出了目标零部件的拆卸序列规划算法的具体流程。但这些方法不够直观性，不易操作。下面借助基于逆向装配原理进行废弃产品的拆解实例来阐述基于逆向装配的拆解思路。图3为一支自动铅笔的示意图，其中B部件为金属，其余部件均为塑料。部件结合方式为D与E结合，之后，D与E结合的组合体与B、C结合，再将A组合到前面完成的组合体上。

图3自动铅笔示意图
下面先应用工艺程序图给出该款自动铅笔的装配与拆解过程，如图4所示。

图4自动铅笔装配及拆解图
图中拆卸图1和拆卸图2是两种不同的全拆解方式，两种拆解方式的总拆解工序数和总拆解时间都相等。表达式如下所示。

基于产品的材料特性，在实际的拆解处理中一般是按目标拆解策略进行的。该例中部件B作为经济价值较高的金属材料应优先拆解，而剩余部件由于材料特性一致就不用进一步拆解。由此我们可以选择第一种拆解方法来保持较低的拆解度，省去不必要的工序，从而减少劳动时间实现降低拆解成本的目的。
基于逆向装配原理，按照这样一种目标策略进行拆解的思路，同时为了尽可能降低拆解成本，实际操作中安排拆解顺序应考虑以下因素。
（1）确定产品的拆解特性。确定是进行服务性拆解、非破坏性拆解、破坏性拆解还是直接废弃，从而确定目标拆解顺序及拆解度。
（2）考虑产品部件潜在毒性指标。以防有毒物质在拆解过程中泄露，应优先拆解有潜在毒性的部件。
（3）对产品进行内部各单元的分组拆解，这样有助于实现后端（进一步）拆解的规模效应。其间要注意分组的粒度，粒度过小不仅会增加前端拆解成本，还会增加后续的物流成本；粒度过大不能实现目标拆解或者影响后端拆解的规模效应。所以粒度要适中，实现前端拆解成本及后续物流成本的增加与后端拆解的规模效应相平衡。

4）不同的拆解方向会影响操作工人的操作难易度。应尽量避免废弃产品的旋转甚至翻转，减少甚至消除不经济的动作，从而降低工人的劳动强度，提升劳动生产率。
3拆解完成后的价值影响因素
拆解完成之后形成的末端原材料在未来的使用过程中也会因为其运用途径的不同而影响整个废弃产品拆解的总价值。
现行的WEEE指令中有关再生资源的利用是基于环境权重再循环的，他没有考虑再生资源的再利用级别的问题。而再生资源的再利用级别却与环境有较高的相关性，因为只有当再生资源的再利用级别达到原始材料的利用水平时，循环利用的效益才会达到最高值。例如从废弃显示器中回收的含铅玻璃（包括无铅玻璃）可再用于显示器的制造中，这样就避免了从玻璃原材料制造该产品所造成的全部环境影响，而且还节省了大量能源。而当把这种再生玻璃用于陶瓷业时所带来的环境影响，仅仅是以新原材料制造陶瓷时造成的环境影响的30%。当把再生玻璃作为路面填充料时，就比作为新材料应用时仅仅减少约1%的环境负荷。
为了实现废弃电子电器设备回收处理后再生资源的最高价值，政策部门应采取措施鼓励再生资源的利用，以需求拉动废弃电子电器设备回收处理。
4总结
本文主要就废弃电子电器设备回收系统的拆解过程进行了价值流影响因素分析，并针对不同的影响因素提出了相应的提升处理过程价值的措施。废弃电子电器设备回收处理的前端—逆向物流过程已经作为一个单独的环节由众多学者进行了研究，本文未涉及逆向物流对后续拆解过程价值的影响。除了逆向物流过程会对拆解过程的价值流产生影响外，产品生命周期开始的设计阶段也对产品拆解过程的价值流产生影响。不同的设计方案产生不同的产品零件的结合形式，不同的结合形式又会给拆解过程以不同的拆解难度。如设计时的功能模块化有益于维修时的拆解；零件结合少用紧固件，多用结构性结合；不用有潜在毒性的材料等。鉴于此，对拆解过程的价值流影响因素的分析有助于提升拆解过程的价值，并且能够为设计者设计易于拆解的产品提供反馈信息，有益于面向拆解设计的发展。
参考文献略