随着欧洲环保法令的日益严厉,中国正迅速成为电子废物的主要“出口国”和避风港——世界上有80%的电子废物被运往亚洲,而中国就接纳了这80%中的90%。另外,随着我国电子产品产业链的扩大其生产带来的电子废弃物猛增,以及政府、企业和家庭中的各类废旧电子产品日益增多,电子废物已对我国的环境保护和经济可持续性发展构成了严重威胁。如何解决电子废物对环境的影响,如何使得电子废物材料进一步循环利用,是国内外学者们研究的一个重要课题。
电子废物,是指废弃的电子电器产品、电子电气设备及其废弃零部件、元器件和国家环境保护总局会同有关部门规定纳入电子废物管理的物品、物质。包括工业生产活动中产生的报废产品或者设备、报废的半成品和下脚料,产品或者设备维修、翻新、再制造过程产生的报废品,日常生活或者为日常生活提供服务的活动中废弃的产品或者设备,以及法律法规禁止生产或者进口的产品或者设备。
电子废物与一般的城市生活固体垃圾不同。如废旧显像管是易爆型废物;阴极射线管玻璃、印刷电路板上的焊锡及塑料等也属于有害物质;计算机含有700多种化学原料,其中50%对人体有害;电脑中有含溴阻燃剂和以硅酸盐形式存在的铅、镉、汞、铬等有毒贵重金属等。如果对这些废旧电子产品不加以妥善处理,只是简单填埋或焚烧,就会对土壤、水质和大气造成很严重的污染。同时,由于许多贵金属是不可再生的资源,所以简单填埋或焚烧也是对资源的极大浪费。
电子废弃物主要有两种途径处理:第一种途径是“再利用或反复利用(Reuse)”。将仍可使用的一些电子元器件从有关电子产品中拆解下来,作为二手元器件出售,用于维修、拼装伪劣电子产品或用于玩具等低档商品的生产。从资源回收利用的“3R”操作原则(Reduce——减量原则、Reuse——再利用或反复利用、Recycle——资源循环)看,“再利用或反复利用”也是一种途径,但由于相关法律和政策尚未健全,存在着诸如二手元器件组装的电子产品的安全性问题、产品质量问题以及扰乱正常的商业秩序、造成恶性循环等问题。第二种途径是“资源循(Recycle)”。通过拆解、分类等方式回收其中的部分有价值材料。这种途径是中国有色金属工业发展的必然选择,是解决电子废弃物造成的资源浪费和环境污染问题的关键,也是本项目拟解决的问题。但目前国内的大部分再生利用企业存在急功近利现象和技术、装备落后现象,很少考虑或难以考虑处置过程中造成的二次污染问题。
资源循环途径中所指的有价值的材料是电子废弃物中的铜、金、银、铂、钯等贵金属,一般通过炼铜炉加工回收。瑞典Boliden公司和加拿大Noranda公司含贵金属的电子废弃物的回收流程是:
熔化取样后的不同的电子废弃物经过均匀混合,作为原料加入到熔炉中。开始焚烧时需加入一些燃料,当熔炉温度为1200 – 1250 ℃、多氯联苯所含能量为35 - 6 GJ/t时,加工过程就可靠多氯联苯中所含有机物释放的能量来维持。在冶炼过程中塑料的燃烧和金属铝的氧化会放出热量。为了控制冶炼温度不至于过高,需要加入FeSiO3以形成氢氧化铝,同时还要控制加入塑料的数量。在熔炼过程中,熔融的电子废弃物顶层是炉渣,底层是黑色的铜。黑色的铜和少许矿渣流入转炉中,剩下的炉渣和矿石一起通过浮选来回收一些贵金属。最后剩余的炉渣堆放在残渣中,可进一步浓缩、精炼回收贵金属。转化来自熔炉的黑色的铜加入到铜转炉中,混合精炼成铜矿石,即所谓的冰铜。通过吹入含氧量较高的空气氧化熔融铜中的铁和硫磺,从而净化铜,并加入硅酸盐形成炉渣,其加工温度在l 200 ℃左右。
转炉的加工过程是放热过程,氧化过程能提供足够的热量使转炉运行。上层炉渣主要包括铁、锌;较低层是水泡铜或白铜。炉渣可以通过进一步净化得到副产品铁砂和锌渣,再通过电炉加工铁砂和锌渣得到铁和锌。转炉中产生的工业废气经过处理后得到的金属尘土,可进行再回收。阳极铸造氧化的水泡铜(98%的铜)从转炉中出来时注入液氨还原,从而铸成阳极铜,即所谓的阳极铸造。成形的阳极铜含有99%的铜和0.5% 的贵金属。
电解铜铜电极通过电解提纯,加工过程中的直流电约2万安培。利用硫酸和铜的硫酸盐作为电解液,阳极板和由不锈铜组成的阴极板置于电解液中,使铜能够转移到阴极板上,一般可获得99.99% 的纯铜阴极,而贵金属和杂质则作为阳极的附着物留在阳极板上,可进一步进行提炼。
贵金属的精炼在精炼厂,金、银、铂、钯、硒可再生。在加工过程中,阳极附着物被沥滤,从溶有铜的碲化物和镍的硫酸盐的溶液中获得铜的硫酸盐和碲,残渣被烘干后再通过贵金属熔炉精炼。在熔炼过程中,硒作为先被回收的一部分,剩余部分被浇铸成银阳极后在高强电流下精炼,以获得高纯度的银、金黏液,过滤金的黏液可以使含金和钯、铂的杂质沉淀。
我国的电子废物回收工作才刚刚起步,新的电子废物处理工艺和贵金属回收工作有待进一步研究。
胡德杨
http://www.sic.cas.cn/kxcb/kpwz/200908/t20090827_2448804.html