高效回收電子廢棄物中有價金屬的技術現狀

隨著原生礦產資源的日漸消耗，絕大部分礦產資源即將面臨著枯竭的局面。為有效減緩原生礦產資源短缺的矛盾，只有大力發展資源循環經濟才是目前唯一出路。其中電子信息產品以其自身的工藝制造特點擁有多種有價金屬，報廢的電子產品具有巨大的潛在經濟價值。因此，電子廢棄物的資源化綜合回收利用得到了行業內不少專家學者的青睞。本文主要介紹了電子廢棄物的處理技術現狀，分別進行分析探討并提出一些建議。

2012年11月20日，落馬官員雷政富的一段不雅視頻在網上流傳，引發了網民的熱議。許多網民對雷政富的貪腐行為表達了強烈不滿。但值得玩味的是，網民參與該事件的方式卻是娛樂化的。如2013年6月20日，一位名為“燃燒的火炬”的網友在凱迪社區發表了一篇《2013年感動中國人物——雷政富》的帖子。作者模仿《感動中國》欄目頒獎詞的結構，在帖子中將雷政富描寫成“一個重情義、敢擔當的中國男人，獄中一別，他讓整個中國刮目相看！”[2]該帖一經發布就被大量轉發和關注，許多網民紛紛跟帖，諸如“雷哥，好樣的！”、“中國二個夠男人的男人，雷政富，賴昌星”等娛樂性回復充斥著網絡。

1 電子廢棄物的特點

1.1 電子廢棄物的來源

電子廢棄物也稱為電子垃圾，主要是指達到使用壽命而報廢的或在使用過程中因外界因素喪失使用功能的電子產品，包括生產領域電子產品加工制造過程中產生的各類廢品和廢料，以及生活領域產生的各類報廢通信設備、計算機、打印機、家用電器、精密電子儀器儀表等，這些報廢的電子產品由于缺少直接使用價值而被丟棄

。歐盟將電子廢棄物分為十大類：大型家電、小型家電、IT和通信設備、音視頻設備、照明設備、電動工具及玩具、休閑及體育設備、醫療設備、監控設備、自動販賣機。隨著科技的發展，電子產品的更新換代周期大大縮短，報廢的電子產品逐年增加，據報道，發達國家平均每人每年產生14～20 kg電子廢料。

1.2 電子廢棄物的危害

電子廢棄物成分十分復雜，其中半數以上的物質對人體有害，甚至劇毒

。例如，為了增加電子產品中線路板的抗氧化性能、抗高溫性能以及阻燃性能，通常會在線路板的覆蓋膜中添加少量的鎘、鉻等重金屬元素以及阻燃劑溴化物、電冰箱、空調等制冷設備產生有毒物質氟利昂，顯示屏中的汞、鉻、鉛等元素對土壤、水質、空氣都將造成嚴重破壞。部分有毒物質來源及其危害見表1。

1.3 電子廢棄物中的有價金屬

電子廢棄物不同于一般的市政固體垃圾，主要由塑料、玻璃、金屬等組成，最大的特點是金屬含量很高，以一臺電腦主機加顯示器為例，其玻璃、塑料和金屬質量分數分別占25%、30%和50%。

（一）全縣產業存出欄情況及生產發展趨勢 根據重慶市農調隊的調查數據， 2011年全縣肉牛存欄量為43 000頭，年出欄肉牛22 638頭，比2010年增加6.27%；山羊存欄量為11萬只，年出欄山羊106 712只，比2010年增加8.72%。養殖戶的戶數迅速減少，規模化養殖發展已具雛形。

電路板作為電子產品的信息載體是重要組成部分，同時也是金屬最集中的部位。由于金屬銅優導電性能，在電路板中是使用量最大的金屬之一，主要為銅箔分布在電路板的夾層中。Pb、Sn主要用于電路板線路接頭處的焊接。由于貴金屬自身物理化學特性決定的良好化學穩定性和優良傳導性，因此在線路板元件焊接處、繼電器、傳感器等位置會添加一定量的金、銀、鉑等貴金屬

。廢舊電路板的主要有價金屬成分如表2所示。

電子廢棄物資源化綜合回收利用的基本思路是通過物理手段去除或分離有害雜質，保留并提高有價組分的比例，再通過化學手段對其中的金屬進行富集提純，達到資源的循環利用，常規回收流程包括拆解、破碎、分選、冶煉四個階段。其中前三個階段是對實驗原料的預處理，初步提高實驗原料的目標金屬品位，最后可通過物理法、化學法、熱處理法和生物法等工藝進一步分離提純高效回收有價金屬。

淮河防總和沿淮各省要根據治淮工程建設進展情況，按照國家制訂的預案編制要求，充分考慮當地的具體實際，繼續制訂和完善各類防洪應急預案。要進一步明確行蓄洪區、入海水道、臨淮崗和重點大型水庫等工程的調度運用條件和相關工作程序，提高方案的實用性和操作性。要進一步細化預案啟動條件、啟動后的組織協調和各相關部門協調配合工作。

2 電子廢棄物有價金屬資源化回收方法

從表中可以看出廢電路板中的部分金屬含量遠遠高于具有普通開采價值的原生礦產的品位。因此對電子廢棄物進行資源化回收不僅能改善環境還能實現金屬資源的循環利用創造良好的社會經濟效益。

物理法是利用電子廢料各組分的物理特性的差異實現初步分離，作為化學法、熱處理法等工藝的實驗原料預處理方法，不易帶來化學法可能帶來的二次污染，并且可同時對多種金屬進行回收等優點，因此物理法在處理電子廢棄物方面具有舉足輕重的作用，主要步驟有：機械拆解、破碎、分離三個步驟，其中一些新的分離工藝如密度分離法、磁力分離法、靜電分離法都已廣泛用于回收工業中。

2.1 物理法

初步統計，長江干流及主要支流在建或規劃修建的過魚設施有40多座，已建成并投入使用的有8座，多在長江的支流（烏江、湘江、贛江、漢江等）。從對漢江興隆、大渡河安谷魚道的監測結果來看，有一定的過魚效果，但仍需進一步提高。一是要根據大壩結構特點和調度運行方案選擇適宜的過魚方式，并注重結合過魚對象的生態習性來改善過魚設施的設計，提高過魚效果。二是要加強過魚設施建設與生境保護等其他措施的關聯性和耦合性，在長江干支流梯級開發的情況下，只有壩下江段的過魚對象通過過魚設施到庫區有足夠長的流水江段（魚類完成生活史的需要）才能發揮作用。

2.1.1 密度分離法

密度分離法是根據電子廢料中各組分密度大小不同，可在特定設備中利用重力或水流、氣流進行組分分離。

2.1.2 磁力分離法

“是的。Y的行為是S一直想不通的。小說家也沒跟我講清楚，也許故事中的那個男人也不清楚。S曾以為那只是跟曲三年契約造成的后遺癥，但看來已不限于這件事了。總之，事情很復雜，距離結束還遠著呢。你還想聽嗎？”

（ii）采用加權集結算子對一致性群決策矩陣的第j列進行匯總，得到方案aj（j=1，2，…，n）總的評價值（j=1，2，…，n）。

清華大學提出從廢線路板中回收金屬和非金屬材料的工藝:首先用破碎機將廢線路板進行粗破碎，再往研磨機中噴入一定量的水將電子廢料制成粉體使金屬和非金屬以微粒的形式析出；將磨粉后的電子廢料送入搖床中，以水為介質進行重力分選，將電子廢料粉末中的金屬和非金屬分開；將分離后的金屬粉末放入轉爐鑄成電陽極銅利用電解法進一步提純得到陰極銅，沉淀下來的陽極泥利用化學分離法進行深度分離得到金、銀、鉑、鈀等貴金屬。

磁力分離法是根據電子廢棄物中各組分磁性強弱的不同進行分離的方法。

采用物理法處理電子廢棄物時往往需要同時使用以上多種工藝手段最大程度地使金屬與非金屬物分離，即多級破碎分選流程圖如圖1。

2.1.3 靜電分離法

靜電分離法是根據電子廢棄物中各組分導電率不同以及在外加電場作用下電子廢棄物中各組分的靜電力的差別而進行分離的方法。

溫學峰等使用滾筒靜電分選法:經過破碎后的電子廢料，金屬本體與非金屬載體初步分離，二者導電性能差別很大，先讓物料通過高壓電場，再讓所有顆粒與接地圓筒接觸，這樣導體物料所帶的電荷很快就會消失，而非導體物料則能長時間地保留所帶電荷，通過靜電分選，銅和鋁的回收率分別達到95%和90%。

Zhang等用磁力分離法處理含銅質量分數11%、鋁質量分數7%的電子廢料，可將出料純度提升到34%的銅和22%的鋁，回收率達到87%～99%。

2.2 熱處理法

2.2.1 熱解法

熱解法處理廢電路板主要是將預處理好后的實驗原料在缺氧環境下進行高溫加熱，使廢電路板中的非金屬有機組分高溫裂解，實現金屬與非金屬的初步分離。用于處理廢電路板的熱解技術有常壓惰性氣體熱解技術、真空熱解技術、熔融鹽熱解技術、催化熱解技術。

2.2.2 焚燒法

協同冶煉法也即高溫熔煉法，相對于焚燒法而言，高溫熔煉法處理廢電路板能夠同時實現無害化處置和資源化利用。高溫熔煉法處理廢電路板主要思路是將廢電路板進行拆解、破碎等預處理，與石英石、石灰石等輔料和其他含銅物料按照一定比例進行混合配料，通過給料皮帶送入熔煉爐內高溫熔煉。其中非金屬有機物自身燃燒放熱可代替部分燃料，金屬銅作為貴金屬捕集劑富集稀貴金屬沉入底部金屬熔體中，部分雜質金屬與溶劑造渣進入渣相，初步實現金屬與非金屬分離。與焚燒法相似，高溫熔煉法也會產生二噁英等有害物質，同樣可采取急冷、吸附法控制二噁英的產生。產生的富含稀貴金屬的粗銅合金可通過陽極爐精煉成陽極銅再經過電解精煉進一步提純，稀貴金屬富集在陽極泥采用其他化學法實現逐步分離。

日本著名科學史家山田慶兒說：“有什么用？的確沒有想過.”但我以為其為中文版論文集所寫序言中的一段話卻很有意思：“作為天文學出身的研究者，面對中國古代眾多的科學著作，覺得無法理解.經過多年的努力，消化吸收、概念重組，而理解其理論與思維體系后，經常思考的一個問題便是：世界上是否存在著另一種科學？”

2.2.3 協同冶煉法

利用焚燒發處理電子廢棄物可有效除去廢電路板中的有機組分，初步實現金屬與非金屬的分離，分離后的粗金屬通過電解進一步分離提純，工藝流程圖見圖2。焚燒法具有處理量大、工藝簡單等優點，在廢電路板資源化處置方面具有一定的地位。但是值得注意的是，焚燒法處置廢電路板時容易產生二噁英、溴化氫等有毒物質，這是制約焚燒法的一個重要原因。目前，國內采用先進的過渡燃燒室+急冷噴霧+活性炭吸附+布袋除塵法對二噁英進行源頭抑制、過程控制、尾氣處理實現完整的二噁英控。

國外有很多大型銅冶煉廠早在20世紀中期率先采用富氧熔池熔煉技術處理電子廢棄物先例，比較成熟的工藝有：Ronnskar冶煉廠的卡爾多爐熔煉工藝、Hoboken冶煉廠的艾薩熔煉工藝、Kosaka冶煉廠的奧斯麥特熔煉工藝等。

國內在電子廢棄物協同冶煉回收處置方面起步較晚，比較典型的是由中國瑞林公司自主研發的NRTS富氧頂吹熔煉爐處理電子廢料與含銅污泥等含銅物料協同冶煉工藝，該工藝已在工業實踐中得到驗證，產出了含銅品位95%的富含稀貴金屬的粗銅合金，采用分段補充氧氣二段燃燒和急冷塔等技術尾氣二噁英控制在0.1ng TEQ/Nm

以下。

電子廢料協同冶煉法基本能夠實現半自熱熔煉，且具有處理量大、原料適應性強、反應過程強烈、環保條件好、自動化程度高等優點，在資源節約、低碳環保要求下該工藝具有廣闊的發展前景。

2) 運價公開性.華南公共駁船快線運價不透明，各家駁船公司運價不統一；且運價不穩定，根據市場供需情況隨時變動.

2.3 化學法

和廢線路板火法工藝相比，化學法工藝更容易實現參數化，各金屬分離提純程度更加徹底，主要是利用無機酸溶劑和有機絡合溶劑溶解電子廢棄物中的金屬或有機高分子材料，是實現金屬與非金屬之間的分離。廢電路板的化學法工藝主要是利用無機溶劑溶解浸出電路板中的金屬，使絕大部分金屬與非金屬實現分離，然后在金屬浸出液中回收提純各種金屬。浸出廢電路板中金屬的常用的方法有：酸浸法、樹脂礦漿法、氰化物浸出法、電化學浸出法等，其中酸浸法在工業中得到廣泛應用。在金屬浸出液中回收金屬的方法有：置換法、化學沉淀法、離子交換法、溶劑萃取法、電解法等。

2.4 生物法

利用生物法處理電子廢棄物回收有價金屬這方面的研究很少，可追溯到20世紀末期，該技術主要是利用微生物或其代謝產物浸取或吸附電子廢棄物中的金屬實現有價金屬的回收。

生物法回收線路板有價金屬具有成本低、能耗低、污染小、工藝簡單等優點，但是目前生物法回收電子廢棄物的研究還只是停留在試驗階段，并且可利用的菌種少，培養周期長，浸出率低，但具有很大發展前景。

3 結論

通過對電子廢棄物的資源化回收的各工藝對比發現：機械物理法作為其他回收工藝的原料預處理手段，只能實現金屬組分與非金屬組分的初步分離，分離效果較差；熱處理法回收規模小，環境污染大；化學法雖然分離提純效果好，但易產生大量廢水且回收規模難以擴大；生物法操作簡單環境友好，但浸出率低且研究較少，暫無大規模生產的實例；其中電子廢料高溫協同冶煉工藝由于處理量大，原料適應性強、自動化程度高，環保可控，但一次性投資較高。以上每一種工藝都有優點和缺點，因此我們需要根據不同的工藝特點選擇合適的工藝。其中電子廢料高溫協同冶煉工藝在當前低碳型、資源節約型環保要求下顯示出了更大發展潛力。

[1]梁帥表．電子垃圾的回收和利用技術現狀[J]．世界有色金屬,2018,498(6)：221-223．

[2]張丹,孫曉軍．我國電子廢物污染現狀及環保利用淺析[J]．油氣田環境保護，2008,18(2)：53-54,62．

[3]龔衛星,王光輝．電子廢棄物循環利用技術現狀[J]．中國資源綜合利用,2012,30(09)：43-46．

[4]徐洪傲,張鑫,余彬,高榮,楊斌,趙立恒,許安玲．電子廢棄物中金屬銅和貴金屬火法處理現狀[J]．中國有色冶金,2021,50(06)：72-76．