電子廢棄物資源化處理技術關鍵及其實踐探討

趙 英，化虎蝶，徐 霞

（偉翔環保科技發展（上海）有限公司，上海 201815）

引言

隨著全球經濟的快速發展和城市化進程的加速推進，電子廢棄物問題已經成為全球性的環境問題。除了對環境和人類健康造成潛在威脅外，電子廢棄物垃圾堆放還會占用大量的土地資源，并且由于含有有害物質，所以其處理方式需要特別注意。因此，如何有效地處理這些廢棄物，促進其資源化利用和環境友好型的處理，已經成為世界各國共同面對的一個問題。目前，越來越多的研究機構和企業開始加強對電子廢棄物資源化處理技術的研發和實踐應用，希望通過技術手段實現電子廢棄物的高效回收和再利用，為構建可持續發展的社會做出貢獻。

1 電子廢棄物的定義和特點

電子廢棄物是指包括廢舊電子產品、電氣設備和電子元器件等在內的廢棄物。這些廢棄物具有以下特點。

1.1 成分復雜

電子廢棄物由多種材料組成，如金屬、塑料、玻璃、陶瓷等，其中往往含有有害物質，如鉛、汞、鎘等重金屬，以及溴化阻燃劑等。

1.2 數量龐大

電子廢棄物的產生量巨大且持續增長。隨著技術的快速更新換代和電子產品的普及，全球每年產生的電子廢棄物約為4 000萬噸，數量龐大。

1.3 產生快速

由于科技的快速發展，電子產品壽命較短，更新換代較頻繁，使得廢棄的電子產品在較短時間內就形成了大量的廢棄物。

1.4 具有資源價值

電子廢棄物中蘊含著許多有價值的資源，如稀有金屬、貴金屬、稀土元素等，如果能有效地回收和利用，將對資源節約和環境保護產生積極影響。

2 電子廢棄物資源化處理技術的分類和發展趨勢

2.1 分揀與回收技術

分揀與回收是電子廢棄物處理的重要環節。在這個過程中，可以使用機械、人工或自動化系統對廢棄電子產品進行分類和分揀，將不同類型和材料的廢棄物分離開來，以便后續的處理和回收。例如，可以將廢棄電子產品分成不同的類別，如計算機、手機、家電等，然后對每個類別進行進一步拆解和分揀，以高效回收和利用這些電子廢棄物中的有用材料，如金屬、塑料、玻璃等。

2.2 物理分離與化學分解技術

物理分離與化學分解技術是資源化處理電子廢棄物的常用方法。物理分離技術利用不同物質的物理性質差異，如密度、尺寸、磁性等，將廢棄物中的不同成分進行分離。例如，可以通過磁性分離將含有鐵質成分的廢棄物與其他材料分離開來。化學分解技術則利用化學反應將廢棄物中的物質進行分解，以提取出有用的成分。例如，可以使用酸性或堿性溶液對電子廢棄物進行處理，使其中的金屬離子溶解出來，然后通過沉淀、過濾等步驟回收這些金屬。

2.3 資源提取與回收技術

資源提取與回收技術是針對具體的廢棄物成分進行的特殊處理。金屬回收技術主要針對廢棄電子產品中的金屬部分，通過熔煉、冶煉等方法將金屬分離和提取出來，以供再利用。有機物回收技術主要是針對廢棄電子產品中的有機物成分，通過物理或化學方法將有機物進行分解和回收，可以用于能源生產或化學物質的合成。稀土元素回收技術則專注于廢棄電子產品中的稀土元素的回收和提取，以應對稀土資源的稀缺性。能源回收技術主要通過焚燒廢棄電子產品，將其轉化為能源，如熱能、電能等，以實現能源的回收利用[1]。

3 電子廢棄物分揀與回收技術

3.1 分揀系統的設計與優化

3.1.1 分揀系統的組成和工作原理介紹電子廢棄物分揀系統的主要組成部分，包括傳送帶、感應器、機械臂等，并解釋其工作原理。

3.1.2 分揀策略和算法

介紹不同的分揀策略和算法，如基于顏色、形狀、尺寸等特征的分揀算法，以及機器學習和人工智能技術在分揀中的應用。

3.1.3 分揀系統的優化方法

探討優化分揀系統的方法，包括傳送帶運行速度的調節、傳感器的精準度提升，以及提高分揀效率的改進措施。

3.2 回收工藝流程

3.2.1 整體工藝流程

電子廢棄物回收的整體工藝流程通常包括預處理、物理分離、化學處理等環節。首先，廢棄電子產品需要進行預處理，去除外部附件，如電池、光盤等，以及對大件部件的拆解和分離。接下來，通過機械處理、手工拆解或自動化系統，對電子廢棄物進行物理分離，將不同材料和成分分離開來。這一步驟可以利用機械分揀、磁性分離、重力分離等技術，將金屬、塑料、玻璃等不同部分分離提取出來。最后，將分離得到的各種材料進行化學處理，以進一步提純和回收。化學處理過程可以利用酸法、堿法等方法將有用材料從電子廢棄物中提取出來，例如將金屬溶解出來后進行沉淀、過濾和電解等步驟，以得到高純度的金屬材料。整個工藝流程需要進行合理設計和管理，以實現高效的回收和資源利用。

3.2.2 材料分離和回收

電子廢棄物中包含多種材料，如金屬、塑料、玻璃等，針對不同的材料，有不同的分離和回收方法。機械分離是普遍應用的技術之一，通過機械設備（如振動篩、氣流分離器等）將廢棄物進行分離，再根據材料的尺寸、密度等特性，將金屬、塑料等材料分離開來。磁性分離則是利用材料中的磁性差異，通過磁場將具有磁性的材料（如鐵）與其他非磁性材料分離開來。重力分離是利用材料的密度差異進行分離，例如通過重力作用將重金屬分離出來。此外，還有其他分離技術，如氣浮分離、液體分離等，都可以根據不同材料的特性進行選擇和應用。分離得到的各種材料可以通過進一步的處理和精煉，得到高質量的回收材料，用于制造新產品。

3.2.3 有害物質處理

電子廢棄物中存在一些有害物質，如重金屬（如鉛、汞、鎘）、溴化物（如溴化阻燃劑）、有機鹵化物等，對環境和人體健康造成潛在危害。為了減少這些有害物質的排放和風險，需要對其進行安全處理和回收。一種常見的方法是通過物理和化學處理將有害物質從電子廢棄物中分離出來。例如，通過物理分離方法，可以將含有有害物質的部分與其他材料分離開來，以便進一步處理。化學處理方面，可以采用封裝、固化、中和等方法，將有害物質進行安全處理和回收。此外，嚴格遵守相關的環境法規和標準，進行合理的廢物管理和處置，也是確保有害物質處理的重要措施[2]。

4 電子廢棄物物理分離與化學分解技術

4.1 物理分離技術

4.1.1 磁性分離技術

磁性分離技術是一種基于磁性材料的物理分離方法。通過選用不同磁性強度的磁性材料，可以對電子廢棄物中的磁性物質進行高效、快速地分離，例如鐵、鋼等金屬物質。該技術具有操作簡單、處理速度快、回收率高等優點，并且對環境和人體均無污染。

4.1.2 重力分離技術

重力分離技術是一種基于不同材料密度差異的物理分離方法。通過選用不同密度的材料，可以利用重力作用將廢棄物中的重質物和輕質物分離開來，并通過相應的設備進行回收處理。該技術可以有效分離金屬、塑料等不同材料，具有回收率高、操作簡單、能耗低等優點。

4.1.3 振動篩分技術

振動篩分技術是一種基 于物料顆粒大小和形狀的物理分離方法。通過振動篩分設備對電子廢棄物進行篩分，可以將其分類、分離，實現對不同顆粒的分揀與回收。該技術具有操作方便、效率高、處理流程簡單等特點，可以分離信封、電容器、電阻、電路板等不同形狀 和大小的電子廢棄物，提高回收利用率。

4.2 化學分解技術

4.2.1 堿法分解技術

堿法分解技術采用堿性溶液（如氫氧化鈉、氫氧化鉀等）對電子廢棄物中的有機物進行分解和轉化。通過高溫、高壓和堿性條件下的化學反應，將廢棄物中的有機物以溶液的形式提取出來，并進行相應的回收利用。

4.2.2 酸法分解技術

酸法分解技術使用酸性溶液（如硫酸、鹽酸等）對電子廢棄物中的特定元素（如稀土金屬）進行溶解和分解。通過酸性條件下的化學反應，將廢棄物中的目標元素以溶液或沉淀的形式提取出來，并進行相應的回收和利用。

4.2.3 高溫處理技術

高溫處理技術 通過高溫條件下的熱解、燃燒或氣化反應，將電子廢棄物中的有機物和無機物分解并轉化。高溫處理可以實現電子廢棄物中有害物質的分解和降解，同時回收能量[3]。

5 電子廢棄物資源提取與回收技術

5.1 金屬回收技術

金屬是電子廢棄物中重要的資源，常見的金屬包括銅、鋁、鐵、金、銀等。金屬回收技術主要包括以下幾種方法。

5.1.1 物理分離

物理分離通過物理分離技術（如磁性分離、重力分離、振動篩分等），將電子廢棄物中的金屬部分與其他材料分離開來。

5.1.2 冶煉和提純

該法將分離得到的金屬部分進行冶煉和提純，以獲得高純度的金屬材料。

5.1.3 回收利用

該法將提純后的金屬材料作為原材料，用于制造新的產品或者作為資源進行再利用[4]。

5.2 有機物回收技術

電子廢棄物中的有機物主要來自于電路板、塑料外殼和電線等部分。有機物回收技術的主要方法包括以下幾種。

5.2.1 熱解和氣化

該技術通過高溫條件下的熱解和氣化反應，將電子廢棄物中的有機物轉化為可再利用的氣體（如甲烷）或液體（如燃料油）。

5.2.2 生物降解

該技術利用微生物或酶的作用，將電子廢棄物中的有機物降解為可溶性或可揮發的有機物，再進行進一步的回收利用。

5.2.3 塑料再生該技術通過對廢塑料的再加工、熔融和成型，將電子廢棄物中的塑料回收為新的塑料產品。

5.3 稀土元素回收技術

電子廢棄物中含有稀土元素，如釹、鏑、鈰等。稀土元素是重要的公共資源，在電子、新能源和綠色科技等領域具有重要應用。稀土元素回收技術主要包括以下幾種。

5.3.1 溶浸法

溶浸法通過酸性溶液對電子廢棄物進行溶解和分離，將稀土元素溶解于溶液中，并進行相應的萃取和分離。

5.3.2 離子交換法

離子交換法是利用專用的樹脂材料對電子廢棄物中的稀土元素進行吸附和分離，然后進行再生和回收。

5.3.3 萃取和析出法

該方法是利用不同的化學反應和溶劑，將稀土元素從電子廢棄物中提取出來并沉淀，再經過一系列步驟得到純度較高的稀土元素。

5.4 能源回收技術

能源回收技術旨在將電子廢棄物中潛在的能源資源進行回收和利用。主要方法包括以下幾種。

5.4.1 燃燒技術

燃燒是一種常見的電子廢棄物處理方法，該法通過高溫條件下的氧化反應，將廢棄物轉化為熱能或電能。在燃燒過程中，廢棄物中的有機物和可燃物被分解為水、二氧化碳和其他氣體，同時釋放出大量的熱能。這些熱能可以轉化為蒸汽，驅動渦輪發電機產生電能，或直接用于供暖和工業用途。燃燒技術具有能量回收效率高、處理效率高等優點，但同時也會排放二氧化碳和其他氣體污染物，需要進行凈化處理來降低對環境的影響。

5.4.2 氣化技術

氣化是一種將電子廢棄物轉化為氣體的處理方法。該技術在高溫和缺氧條件下，將固體廢棄物轉化為可燃氣體，如合成氣（含一氧化碳和氫氣）、甲烷等。這些氣體可以作為能源利用，例如作為燃料供應給發電設備，或用于工業生產中的加熱、鍋爐燃燒等。氣化技術具有廢棄物減量、能量回收利用等優點，但需要控制氣化過程中產生的有害氣體的排放，并對氣化廢渣進行處理。

5.4.3 生物能源利用技術

生物能源利用技術是一種利用生物催化劑或微生物將電子廢棄物中的有機物降解并產生生物氣體的處理方法。通過生物反應器中的微生物作用，有機物被分解為可燃的生物氣體，如甲烷等。這些生物氣體可以作為可再生能源進行利用，例如用于燃燒發電和供暖等。生物能源利用技術具有低碳排放、可持續性等優點，但需要控制微生物反應過程中的pH值、溫度等條件，并處理廢棄物中產生的廢水和廢殘渣。

6 結語

電子廢棄物的大量產生給環境和人類健康帶來重大挑戰，但同時也蘊含著寶貴的資源和機會。通過采用適當的技術和方法，我們可以實現電子廢棄物的有效處理和資源化利用，減少對自然資源的依賴，推動循環經濟的發展。在電子廢棄物資源化處理過程中，物理分離、化學分解和資源回收等技術是關鍵環節。通過這些技術的應用，可以將廢棄物中的金屬、有機物、稀土元素等有價值資源進行回收和再利用。我們應當密切關注電子廢棄物處理的技術進展和創新，鼓勵企業、政府和公眾的合作與投入。通過共同努力，我們不僅可以降低電子廢棄物對環境的負面影響，也能夠最大化地利用其潛在資源價值，推動社會的可持續發展。