电子废弃物回收利用领域技术开发难点问题探讨

种类繁多、日新月异的电子产品给人们带来巨大进步和便利的同时，更新报废后产生的大量电子产品废弃物也着实给人们出了一道后续处理的新问题。中国如今已成为家电产品的生产制造、消费和出口大国。表1为2003年中国主要家电产品生产情况。
表12003年中国主要家电产品生产情况

我国众多小家电(如电风扇等)的生产规模接近上亿台，列世界首位；手机年产量近3亿部，占全球总产量的三分之一还多；制冷压缩机的年生产规模达6000万台，也列全球首位。
据测算，我国电视机的社会保有量已达4.5亿台，电冰箱的社会保有量约1.9亿台，洗衣机社会保有量2.3亿台，空调1.5亿台，仅以年报废更新2％计算，每年淘汰的四大类家用电器就达2500万台，加上在全社会普及使用的更新周期只有3—5年的电脑、手机等高科技电子产品，以及不断涌现的质优价廉的各种新型家电产品，使得我国家用电器的实际年报废更新量高达3000万台以上。家用电器在生产制造过程中因设计的需要往往采用了众多的材料及资源，不仅含有有色金属、黑色金属、塑料、橡胶、玻璃等可供回收的有价材料资源，而且还含有氟里昂、润滑油、聚氨酯、重金属、线路板等处置不当会对周围环境造成严重污染的物质。因此，废旧家电报废后及时有效地搞好回收利用，对于保护环境建立资源永续型社会和经济的可持续发展都有重要意义。近年来，我国日益重视在电子产品回收利用领域的政策法规体系建立及技术开发工作，并取得了一些进展和成效。
自2002年以来，作者先后承担了国家科技部、江苏省科学技术厅以及国家发展和改革委员会批准的相关研究、产业化、示范工程建设等项目。结合上述项目的进展以及对我国废旧物资回收体系现状的认识，认为电子废弃物处理领域的技术开发目前存在三大亟待解决的难点问题。
(1)冰箱、冷柜隔热保温层硬质聚氨酯泡沫塑料的回收利用；
(2)电视机(含电脑显示器)阴极射线管的回收利用；
(3)电视机、电脑等大件家电产品中线路板的回收利用。本文提出了解决此三大问题的技术方案，供交流探讨。
1冰箱、冷柜隔热保温层硬质聚氨酯泡沫塑料的回收利用
1.1物料的来源
由于聚氨酯(Polyurethane，PU)具有优良的绝热、可发泡、耐磨、耐生物老化等诸多性能使其广泛应用于众多部门。其中发展最快、产量最大的是PU泡沫塑料。在民用产品领域最典型的用途是作为冰箱、冷柜隔热保温层硬质PU泡沫塑料。
PU工业迅速发展以及冰箱、冷柜家电产品更新报废后产生的PU废弃物也与日俱增，搞好其回收利用已十分必要。
1.2PU的回收利用现状
目前，我国回收部门均未开展PU泡沫塑料的回收业务，产生的PU废料主要采用丢弃和焚烧的方法处置。PU泡沫塑料具有不可降解性，且焚烧时会产生十分刺鼻的有毒气体和浓烟，所以将PU泡沫丢弃和焚烧均会造成对环境的严重污染和资源浪费。
PU回收方法主要有物理回收法、化学回收法和热能回收法三种。热能回收(即焚烧)方法会造成严重的二次污染，基本上不再使用；化学回收方法，是指PU树脂在化学降解剂的作用下，降解成相对分子质量低的成分。化学回收方法处理PU泡沫塑料存在的主要问题是设备投资大，产品成份难以控制，处理量有限，成本高，基本无经济效益，至今未见国内有关企业实际应用的报道。开发一种经济可行的回收方法已成为PU泡沫塑料再生领域技术研究的主攻方向。目前，物理方法是再生PU泡沫的首选。
1.3再生PU泡沫的物理方法新工艺
利用硬质PU泡沫塑料，采用物理方法(即不改变原物料分子结构)再生PU保温板的工艺流程见图1。

图1硬质PU泡沫塑料再生PU保温板工艺
1.3.1工艺过程操作要点：
泡沫体粉碎粒径大小要适中并有一定的分布范围；定量加入某种粘合剂后搅拌要均匀；在合适的温度、压力下固化成型；经切割加工得保温板。用活性炭吸附回收粉碎泡沫体时释放出的残留发泡剂。
1.3.2再生泡沫板的基本物理参数：
密度：130—140kg／m3；压缩强度：200—220kPa；导热系数：0.04—0.045W／(m•K)
1.3.3成本概算：
每立方米再生PU保温板的综合成本为600—800元。
1.3.4再生PU保温板的用途：
活动板房、夹芯门板、墙体保温、屋面铺设、家俱装饰。
1.3.5技术经济性评价：
该工艺方案，流程短，易操作，无污染，实现了100％废料的资源化，综合成本与常规白色聚苯乙烯泡沫塑料相当，材料密度与强度明显提高，技术实用性较强，工程化应用前景广阔。进一步开发经济性强、科学合理且又环保的回收聚氨酯物料新方法已成为努力的方向。

2显像管玻璃的回收利用
2.1废旧显像管的结构和成分
显像管是由管屏、管锥和管颈三部分组成的，其成分组成见表2。管屏与管锥之间用玻璃焊料焊接。表3为各种规格显像管各部位质量和含量关系，一般管颈是焊接在管锥上，因其质量很少，成分接近，将其质量计入管锥质量内。
表2我国显像管玻璃成分及含量％

显像管屏玻璃中不含Pb，而管锥、颈中的PbO含量高达20％以上，焊缝焊料中铅含量更是高达80％以上。
2.2废旧显像管的回收现状
目前，我国的各回收公司、网点几乎不回收散落在社会的碎玻璃和显像管，致使大量废旧显像管视作普通废弃物投入日常生活垃圾中。由于显像管玻璃中(集中在锥、颈、焊缝部位)含有20％以上的重金属铅等成分，若不能回收妥善处置、任意散落在周围环境中，势必会造成重金属Pb等对环境安全的严重威胁和大量资源的流失。
随着数字电视、液晶、等离子电视的快速推出，在未来的10年内将有数亿台显像管电视面临着更新和淘汰。按1台电视机CRT含铅量在1—2kg测算，数亿台电视机显像管就含有上万吨铅及荧光粉等多种有毒有害物质。积极开发行之有效的CRT玻璃资源化、无害化处置技术实属当务之急。
2.3废旧显像管的回收利用新工艺
在严格分离屏和锥，并去除屏内表面荧光粉和锥玻璃内外表面石墨、油漆等涂覆材料后，当作两大类玻璃原料返回显像管厂对应制造屏锥。分散在社会上大量的废旧显像管被集中回收分离处理后，交玻壳厂再造，这是实现资源化、无害化利用CRT玻璃资源的最佳途径之一。玻壳厂应切实承担起生产者的回收延伸责任。
2.3.1显像管的屏、锥分离工艺
湿法腐蚀(即硝酸溶解)方法，是一种经证实有效的技术，并已广泛应用于CRT制造工业中。为了克服常规硝酸溶解玻璃焊缝时会产生NO2及酸雾的弊端，如今研制出了一种被称为Fst－100的酸(用HX来表示)，就较好地避免了NO2及酸雾的产生。湿法腐蚀分离屏、锥的优点是：分离面沿焊缝整齐分开，缺点是效率低，会产生废液。
目前，已经成功地开发了电热丝加热骤冷热应力分离CRT屏、锥的方法。该方法较符合我国国情，具有设备投资少，效率高、操作简单，无废液产生的优点；缺点是分离段面不够整齐，后续涂层处理较困难。我国众多中小型回收业主更倾向于选用电热丝分离CRT屏、锥玻璃工艺方法。
2.3.2荧光粉等涂覆材料的去除
利用玻璃不耐氢氟酸腐蚀的特点，只需将分离后的屏、锥玻璃浸于氢氟酸中片刻再取出，即可较完全地去除显像管内外表面的所有涂覆物。为了避免该方法会产生的酸害，如今也开发出了干式(即吸、擦等)去除荧光粉涂层的方法，但此法存在去除不完全的缺点。
荧光粉、石墨、油漆等显像管涂覆材料是一种含有各种成份的危险废弃物，宜集中特别处置。
2.3.3玻壳再生
分离干净、成分清楚的屏、锥玻璃严格分类包装，送玻壳厂回炉。玻壳厂经过配料和成分调整，可再造新玻壳产品。
3废弃电路板的回收利用
3.1电路板的组成
电路板是电子产品构造的重要组成部分，电脑的材料组成如表4所示。
表4电脑材料组成％

由表4可知，线路板是电脑的核心部分。表5列举了电脑线路板中所含有价成分及比例。
线路板组成十分复杂，化学组分种类繁多，处理得当则有益，处理不当则对环境十分有害。电子产品用线路板的资源化无害化处理是废家电资源再生技术开发的一项重要内容。
3.2废线路板的回收利用现状
早期将线路板通过焚烧回收金属Cu、酸泡回收贵金属的落后且污染的处理方法，目前已基本不用了。取而代之的是粉碎线路板后选矿分离金属与非金属。在粉碎解离线路板和分选工艺技术、装备研究方面，国内外相关部门已开展了大量的研究工作。物理方法资源化线路板如今已成为该领域的技术方案首选。
由于线路板的组成十分复杂，相应回收技术要求高，所以国内大部分个体业户均不回收废弃线路板，加上回收公司、网点还未开展此项业务，所以大部分线路板被弃之于生活垃圾中。只有广东等地的一些回收企业在国内某些地区定点收购线路板(重点是电脑、手机的主板)，造成大量普通家电产品线路板资源的浪费和环境污染问题。


3.3废线路板的回收利用新工艺
采用破碎后物理选矿分离金属与非金属，非金属富集物作复合材料，金属富集物当作铜精矿返回冶炼炉熔炼后，从电解铜阳极泥中进一步分离提取其它所有元素成分。物理方法回收利用废弃线路板的主要步骤是：采用适当的破碎、粉碎设备使线路板的尺寸变小实现各种材料间的解离，然后通过相应的分选工艺实现金属和非金属的分别富集，达到分类利用之目的。研究和实践证明，重力分选(如摇床)因具有设备相对简单运行成本低，工艺过程容易控制，产生的环境问题小(循环用水且废水很少)，分选效果好(金属与非金属的分选富集率达到95％以上)等显著优势，已成为资源化线路板(尤其是电视机线路板和覆铜板)技术开发及产业化方向的首选。

4结论
(1)全社会重视电子废弃物的资源化、无害化处置，这是实现经济可持续发展，保护环境，功在当代，利在千秋的必然要求；
(2)要加强、加快电子废弃物领域(特别是目前处置现状很差且较难处置的文中所及三大类物料)的技术研究及产业化开发步伐；
(3)物理方法(即不改变分子结构)回收电子废弃物，尤其是资源化、无害化回收硬质PU泡沫塑料、显像管及线路板，已成为电子废弃物回收利用领域制定技术开发方案的首选。