電子垃圾的收集及處理現狀

楊金明 閆雨薇 霍浩江

摘 要：隨著我國電子產品消費數量的迅速增長，電子垃圾的收集及處理對環境保護和資源循環利用尤為重要。有效地實現電子垃圾的收集，減輕環境的負擔，實現資源合理化利用，勢在必行。本文從電子垃圾的現狀以及電子垃圾的特點出發，綜述了目前我國電子垃圾的收集和處理狀況，借鑒國內外先進經驗，對我國電子垃圾的收集提出了建議。

關鍵詞：電子垃圾;收集;處理;現狀

引言

電子廢棄物，俗稱“電子垃圾”，是指被廢棄不再使用的電器或電子設備，主要包括電冰箱、空調、洗衣機、電視機等家用電器和計算機，手機等通訊電子產品等淘汰品[1]。

每年全球大概產生2000～5000萬噸電子垃圾，并以每年3%～8%的速度增長。但2017年以前，每年全世界產生的電子垃圾有高達80%被送到亞洲，其中90%丟棄在中國[2]。相當于全球72%的電子垃圾要由中國來負擔。值得慶幸的是，2018年1月，我國正式實施禁止“洋垃圾”入境新規定，停止進口包括廢塑料、未分類的廢紙、廢紡織原料等在內的4類24種“洋垃圾”。到2019年年底前，將逐步停止進口國內資源可以替代的固體廢物[3]。雖然外來電子垃圾有所減少，但是我國自身產生的電子垃圾仍在逐漸增長。2010年，聯合國環境規劃署發布的一份調研報告表明，我國每年產生超過230萬t的電子垃圾，僅次于美國的300萬t，成為世界第二大電子垃圾生產國[1]。聯合國最新發布的報告稱，2018年，全世界產生的電子垃圾總量為4850萬噸。根據聯合國的預測，到2050年，每年全球的電子垃圾總量將達到1.2億噸。而如此多的電子垃圾絕大部分都沒有得到合理充分的利用，僅僅20%可以得到循環利用。其他80%的電子垃圾何去何從，沒有人清楚，也許被傾倒、交易或以危險方式回收并非法處理。

而電子產品本身并不是垃圾，如果可以合理回收，得到有效利用，將會是一大筆財富。電子垃圾中含有的很多有色金屬、貴金屬、玻璃等物質都可以得到回收再利用。電子垃圾中含有的金屬，尤其是貴金屬，其品位高達天然礦藏的幾十倍甚至幾百倍。而且與開采天然礦床相比，電子垃圾回收處理的成本很低。鑒于電子垃圾的這些特點，以往有人提出過“城市礦山”資源的概念。如今，隨著人們生活水平提高，城鄉差距的縮小，廣大農村亦有大量電子產品的消費和淘汰，因而將電子垃圾稱為“電子礦山”資源可能更適宜一些。雖然電子垃圾有上述優點，但不容忽視的是電子垃圾也含有危害環境，損害人體健康的高危險性的有毒、有害，甚至放射性元素，如果隨意棄置或者回收不當，就會造成嚴重危害。

1 電子垃圾的收集現狀

當前全世界只有20%的電子垃圾可以得到合理回收。我國也是只有20%的電子垃圾得到了合理回收，電子垃圾的回收尤為困難。而要實現電子垃圾的回收，電子垃圾的收集就很重要。

如今國內電子垃圾主要以以下幾種方式收集[4]：一是社區或者農村的小商販收購，如打著“舊手機換菜刀換臉盆”等旗號收手機的小商販;二是通過社區設立的垃圾回收站收購;三是通過二手交易市場收購;四是某些商場的經銷商為賣出新產品，打著“以舊換新”的幌子回收;五是由電子產品企業直接回收。采用這些回收方式收集后，電子產品大多被賣到了二手市場或部分給價格特別高的小作坊，被賣到二手市場的就會繼續流通，被賣到小作坊的就會被拆解然后處理，可能會造成環境污染。但國家對這些電子垃圾的收集缺乏統一的管理，眾多的小商販為了利益而從事了電子垃圾收集。由于其回收成本低廉，手段靈活，活動范圍廣，所以有價格的優勢，從而能夠回收到大量的電子垃圾。而正規企業雖然有處理電子垃圾的專業設備，卻收集不到電子垃圾。

我國當前對電子垃圾收集的市場缺乏一定的約束和統一的管理，導致市場分布比較雜亂，秩序比較混亂，這也導致了政府較難管理。

居民對于電子垃圾的認識不足，不了解隨意處置電子廢棄物會造成怎樣的危害。政府關于電子廢棄物收集和處理的宣傳教育工作也做得不足，造成了許多電子廢棄物不能得到合理收集。如許多居民擔心自己的隱私被泄露，對于家中的廢舊手機、電腦等電子設備，寧可在家中放著也不愿送去回收。

雖然我國制定了一系列有關電子垃圾的法律法規，但仍有一些需要完善的問題。我國缺乏規范二手市場的可行性政策及牽涉廣泛的相關法律法規，也缺少相關的管理和監督制度。沒有專門的政府部門負責電子垃圾的收集管理規范，我國整個電子垃圾回收過程的責任主體不明確，沒有運行良好的回收網絡[2]。這就導致大量商販收購了大量電子廢棄物，并由小作坊非法處理，污染了當地環境，危害了當地居民的身體健康，大量電子垃圾沒有得到合理利用，造成了資源浪費。我國電子垃圾的收集仍存在問題。

2 電子垃圾的處理

電子垃圾中含有豐富的資源，但如何才能把這些資源提取出來，這就需要各種方法相結合。現如今電子垃圾的處理方法主要有機械處理法、火法冶金、濕法冶金和生物冶金法等。

2.1機械處理法

20世紀70年代末，當時美國礦產局（USBM）使用物理方法處理軍用電子廢棄物[5]，后來，該種方法便被稱為機械處理法。在之后的發展中，機械處理法因為對環境影響小，綜合回收能力強，被市場廣泛采用。現用的機械處理法主要有三個步驟：拆解、粉碎和分選。拆解能夠將部分金屬與非金屬分離，還可以將金屬進行分類。長時間以來，拆解都是由人手工完成，手工拆解導致拆解速度慢，成本高，所以各國公司都在研究如何實現自動化拆解，日本NEC公司就研究出一套拆卸廢電路板的設備[6]，該設備主要利用紅外加熱和兩級去除的方式進行拆解，極大地提高了拆解的效率。為了使廢棄電子元件中各種成分進行分離，人們想出來一種方便高效的方法---粉碎，利用機械設備，主要是錘碎機、錘磨機、切碎機和旋轉破碎機，有時也使用剪切設備，將廢棄電子元件進行粉碎，為分選做好準備。瑞士的一家公司就研發了一種在超音速下將涂層線路板等多層復合制件破碎的新設備，它可以根據各種材料的沖擊和離心特性不同將各種復合材料分離開[5]。此外，還可以利用低溫破碎技術進行廢棄電子元件的粉碎。機械處理的最后一步是分選，分選是將各種材料分離開，集中進行再利用處理。分選利用各種材料的物理特性不同，如：利用磁力、重力等，常規的分選機有氣力搖床分選機、渦流電選機和靜電分選機。

2.2火法冶金

火法冶金主要是提取廢棄電子垃圾中的有色和稀貴金屬，以前所使用的方法主要有焚燒、電弧爐、鼓風爐熔煉和高溫氣相熔化等。國內外有很多火法冶金處理電子垃圾的案例，如：用諾蘭達工藝處理電子廢料，在諾蘭達爐冶煉的同時加入電子垃圾，但每次不能加入過多，其熱平衡需要依靠精礦來實現，一個諾蘭達爐每年處理100000噸電子垃圾[7]，電子垃圾中有色金屬伴隨精礦的冶煉產出。另一工藝是卡爾多爐冶煉電子垃圾，瑞典波立登公司Ronnskar 冶煉廠將電子垃圾中含銅量高的直接投入礦銅冶煉的吹煉階段，而含銅量低的則投入卡爾多爐內，其產出的銅合金主要含Cu、Ag、Au、Pd、Ni、Se 和 Zn。

與國外的火法冶金技術相比，國內的火法冶金技術發展比較晚，工藝較為落后。在2000年以前，我國以人工拆解，接著以鼓風爐或反射爐冶煉廢棄電子垃圾的方式進行電子垃圾的處理，與此同時，出現了許多鼓風爐冶煉電子垃圾的民間小作坊，這種民間小作坊設施不全、污染大和安全性低。民間小鼓風爐的回收方式導致的結果就是環境嚴重污染。2000年以后，我國已經逐漸禁止了小規模的反射爐、鼓風爐工藝，但目前，我國電子垃圾的火法工藝依然在探索階段。現如今我國對電子垃圾的處理已經逐步系統化，有些電子垃圾處理廠已經采用富氧頂吹處理電子垃圾，把火法冶金處理電子垃圾與礦銅或貴金屬冶煉相結合，將火法處理電子垃圾作為附屬方式融入有色冶金，結合各自的優點，綜合回收有價金屬，以更節能、更有效和更綠色的方式回收電子垃圾中的各種金屬。

2.3濕法冶金

隨著學者們對濕法冶金研究的不斷深入和人們的環保理念日益加深，近些年來濕法冶金憑借著高精度和較為優良的可控性，在行業中受到了廣泛的關注。針對于電子垃圾的處理，濕法冶金操作的主要步驟為：首先經過一系列的浸出，如：酸浸或堿浸，隨后對金屬進行分離和富集處理，常用方法為碳吸附法、離子交換法、沉淀法和溶劑萃取法等。最后再將浸出液進行諸如化學還原、電化學精煉等方法將金屬回收。浸出操作作為濕法冶金過程的首要步驟，廣泛使用的浸出液是XCN、XCL、CH4N2S和Na2S2O3等。對于Au、Ag、Pt、Pd等稀貴金屬來說，他們在元素周期表中的活性順序從大到小依次為Au、Ag、Pd、Pt，根據實驗得出，在pH范圍為10～10.5時它們于XCN中的溶解度達到最大。當浸出結束后，下一步就是將稀貴金屬從浸出液中進行回收操作，實驗[8]中得出可使用王水溶液浸出法對廢棄電腦中的黃金資源進行回收，前期投入較小且收益十分可觀。也有研究[8]如：Quinet等人對此工藝回收手機里的稀貴金屬手段進行了實驗驗證，證明了該工藝過程的經濟可行性，該法可回收手機原料中93%的Ag、95%的Au和99%的Pd。盡管濕法冶金具有無可比擬的優勢，但其自身的局限性同時也限制了它的廣泛推廣和應用，例如當線路板等有陶瓷表面層覆蓋或存在雜質金屬元素時，阻礙主金屬的溶出，使得浸出率大幅度降低，且浸出液中雜質溶出較多，增加分離和除雜的難度，因此濕法冶金僅適用于回收貴金屬和部分有色金屬。

2.4生物冶金法

在過去幾十年里，生物浸出技術一直是熱門的課題。生物浸出回收電子垃圾中的貴金屬是一種新的方法，其是利用生物的一些特性來氧化溶解電子垃圾中的金屬，有的則是利用生物的排泄物或分泌物來進行氧化溶解過程，最后將這些金屬還原提取出來[9]。生物浸出技術的重要步驟是浸出，其浸出方式可以分為三種：直接浸出、間接浸出、直接與間接協同浸出。直接浸出是通過生物表面所含的酶，利用酶來溶解金屬，間接浸出則是通過生物的代謝產物來溶解金屬。生物浸出技術主要利用的電化學氧化還原作用和電子傳遞，曾有研究者利用青紫色素桿菌浸出廢舊電路板中的金，他們先使用直接浸出的方法，利用氧化亞鐵硫桿菌氧化電路板中的銅，然后浸出;再使用間接浸出，通過青紫色素桿菌產生的氰酸溶解了電路板中的金，最后將金還原，該方法最終金的回收率達到80%。

另一生物冶金技術是生物吸附，生物吸附利用微生物和金屬離子之間被動的物理化學作用來提取金屬。通過研究表明，大部分微生物，如：細菌、藻類和真菌類都有吸附金屬的特性，利用該種特性可以完成金屬的富集提取。

生物冶金法處理電子垃圾對環境污染小，且耗能低，不用花費太高的成本，是未來電子垃圾處理的新型環保方式，但冶煉時間過長一直是生物冶金法有待解決的關鍵問題。

3 電子垃圾收集建議

3.1規范收集渠道

通過對電子廢棄物收集的相關企業或者部門進行審核，合格的則頒發資格許可證，并支持正規企業建立收集網絡，通過建立互聯網平臺進行收集，擴大收集范圍，并對互聯網收集平臺實現科學智能管理。可以參考國外相關經驗，充分發揮社區作用。

3.2完善相關法律法規，加強管理

進一步完善電子廢棄物處理的相關法律法規，加大對電子垃圾收集的相關企業或者部門的管理力度，取締甚至去除為了利益污染環境的小作坊。可規劃一片適宜的區域，建立相關園區，進行統一管理。而且這樣也可以提高居民對政府的信任度，打消部分群眾擔心自己隱私被泄露的顧慮，更好地保證電子垃圾回收的順利進行。

3.3加強合作，鼓勵創新，探索先進技術

加強企業間的合作及技術交流，多方合作共同攻克技術上難題。支持高校人才及技術人員赴國外學習、交流，主動向發達國家學習這方面的先進技術，與世界各國攜手努力解決電子垃圾的問題。同時政府應當加大對電子垃圾回收處理相關企業的扶持力度，鼓勵其進行創新，同時對使用先進、污染小的處理手段的企業給予獎勵。鼓勵高校與科研機構在電子垃圾處理技術及回收模式等發面深度研究與創新，尋找更有利于電子產品可持續利用的模式。

3.4提高企業的責任感，推行企業回收

企業對于自己的產品最為了解，在如何處理這種廢棄產品方面也更為專業。如松下中國與合作的回收公司有針對防止冰箱和空調在處理過程中氟利昂物質泄露的回收處理裝置，既回收資源又保護環境。而且由企業進行回收，消費者也會信賴，企業形象也會有所提升。

3.5進行垃圾分類和電子廢棄物收集的宣傳工作

電子垃圾收集的關鍵是全民行動，讓每個人都重視起來，自覺進行垃圾分類，不隨意處置。而前提在于提高居民的環保意識。政府及社區應多開展有關垃圾分類的一系列宣傳活動，還可以貼一些警示的宣傳標語，通過各種活動讓居民了解電子垃圾隨意丟棄的后果，提高居民的環保意識，調動居民自覺投身于電子廢棄物回收的積極性。

4 結語

電子垃圾是可回收利用的資源，政府應該規范電子垃圾的收集渠道和流程，加強民眾電子垃圾回收意識，合理高效地收集電子垃圾。對于電子垃圾的處理，應當承建電子垃圾處理廠，根據電子垃圾的種類，合理選用機械處理法、火法、濕法或是生物浸出法，高效環保的回收電子垃圾中的有用金屬。現階段我國電子垃圾的處置仍有不足的地方，應當根據自己國情制定相關制度，學習先進的電子垃圾處理技術，系統化電子垃圾的收集，使大量的電子垃圾可以得到合理的回收利用。

參考文獻

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[8] P. Quinet ，J. Proost，A. Van Lierde， Recovery of preciousmetals from Electronic scrap byhydrometallurgical processingroutes，Miner.Metall. Process.2005，22（1）：17-22.

作者簡介：楊金明（1995，11-），男，云南大理，江蘇大學材料科學與工程學院，2015級本科生，研究方向：冶金工程.

閆雨薇（1996，9-），女，河北石家莊，江蘇大學材料科學與工程學院，2015級本科生，研究方向：冶金工程.

霍浩江（1997，3-），山西呂梁市，江蘇大學材料科學與工程學院，2015級本科生，研究方向：冶金工程.

基金項目：江蘇大學學生科研項目（項目編號：A類）