电子垃圾的回收处理
电子废弃物回收
——创新创业作业导论
团队成员：张宏进、朱亮、雷宇鹏、黄磊、姜德文、强哲、姜凯文
背景：
从我们这一代开始，智能手机已经成为我们生活的一部分，曾经被贴上“大件物品”标签的各种家用电器也成为家家户户的标配。随着科技的发展，电子产品更新换代的速度越来越快。根据摩尔定律，电子芯片的集成密度每18个月就会翻一番，所以基本上电子产品每隔一年半就会更新换代一次。更新换代带来大量产品的淘汰，有些是因为各种损坏，有些虽然完好无损，但已经被新产品取代。不管是什么原因，这些电子产品最终都会进入垃圾场，成为电子垃圾。
电子垃圾（E-waste）又称电子废弃物、电子废物等。目前国内学者对电子垃圾的定义主要有狭义和广义之分。狭义的电子垃圾是指消费者报废的电子电气产品，主要指报废的电视机、电冰箱、洗衣机、电脑、通讯设备等日常家用电器以及生产办公过程中淘汰的打印机、复印机、电子仪器、电子仪表等设备。广义的电子垃圾不仅包括报废的电子电气产品，还包括电子产品、家用电器生产、维修过程中产生的不合格产品及部件、残余废品、废弃件等。
电子垃圾危害性很大，含有大量有毒有害物质，如不进行有效处理，将危害土壤、水、空气和人体健康。电子垃圾中化学物质种类多、数量大、分解难度大。例如，一台电脑中含有700多种化学物质，其中50%以上对人体和环境有害；仅一台电视机的阴极射线管中就含有1.81kg~3.63kg的铅。电子垃圾主要含有铅、汞、
镉、铝、六价铬、溴系阻燃剂、氟利昂、聚氯乙烯等有毒有害物质。其中，重金属影响人体神经系统、循环系统、免疫系统、内分泌系统，对人体组织器官造成严重损害，严重威胁人体健康；溴系阻燃剂对脑部、骨骼造成永久性损伤，引起内分泌系统紊乱；氟利昂的挥发释放会严重破坏臭氧层，增加到达地面的紫外线量，使全球患白内障、皮肤癌的人数大大增加；聚氯乙烯是塑料的主要成分，极难降解，污染地表水和地下水，对牲畜和水生生物的生命构成严重威胁，而焚烧会产生二恶英等有毒有害气体，对人体健康造成严重危害。
图 1-电子垃圾
电子垃圾并非“无用”，只会对人体和环境造成危害。事实证明，废弃的电子电器产品中含有大量可回收利用的零部件和金、银、铜、铝、铅、锂、钯、钛、铟、锑、钴、铁、铬等黑色金属、塑料、玻璃等材料。因此，如果能得到有效的处理，电子垃圾就不再是“废物”，而可以转化为资源。据统计，平均1吨电脑及其零部件中约含黄金0.9公斤、铅58.5公斤、锡39.6公斤、锑19.8公斤、镍36公斤、铜128.7公斤、铁1公斤、塑料270公斤等。此外，还有钯、铂等贵金属。 而单单这0.9公斤黄金就价值6000多美元。这里的金属品位远远超过原有的矿物，所以这些垃圾也是价值不菲的“矿山”。另外，洗衣机、冰箱、空调等家用电器都是比较简单的铁、铝、铜和塑料，容易拆卸，可以进行有效的回收利用。2003年，日本富士施乐公司将电子垃圾中99.98%的资源进行了回收利用，实现了电子垃圾的“逆向制造”，证明了电子垃圾完全处理的可行性。电子垃圾中蕴含着大量的资源，随着自然资源的短缺和枯竭，电子垃圾的资源性将越来越受到国际和国内的重视，成为研究的重点。
图2-2015年各国电子废弃物产生量
2010年，联合国环境规划署发布全球报告称，中国每年产生的电子垃圾已超过
230万吨，仅次于美国的300万吨。未来10年，一些发展中国家的电子电气产品销量将大幅上升。而事实是，我国电子电气产品销量仍在增长。在这种“高生产、低处理”的局面下，我国电子垃圾的处理工作并未得到应有的重视，给我国生态环境和人体健康埋下了巨大的隐患。因此，有效处理电子垃圾，不断降低其危害性，充分发挥其资源优势，对我国经济发展和生态文明具有重要意义。
今天我们的主题会从处理方法入手，研究其他国家的先进模式和我国的现状，并给出解决方案。同时，我们会提出一种可以作为后续处理方法的先进技术。希望能够提高大家对电子垃圾回收处理的认识，为环保事业做出贡献。
目前主要治疗方法
1 机械分离处理法
电子废弃物的机械处理可以减少废弃物的体积，实现废弃物组分的分离。机械处理方法基于材料之间物理性质的差异，如密度、导电性、磁性、表面性质等。电子废弃物的机械处理主要包括拆解、破碎和分选三个过程。（1）电子废弃物的拆解。拆解主要将危险或有价值的部件分离出来，经检验合格后单独处理或重新用于产品组装。拆解可以实现最大的经济效益和最小的环境污染，同时使后续操作更加高效和充分；（2）电子废弃物的破碎。单体的充分解离是实现高效机械分选的前提，破碎是实现单体解离的有效方法。对于机械分离技术来说，通过破碎将有价值的物质从产品中分离出来是关键的一步。目前，用于电子废弃物机械破碎的设备有旋转式破碎机、锤磨式破碎机和锤式破碎机、冲击式破碎机和剪切式破碎机等；（3）电子废弃物的分选。 电子垃圾破碎产物分选是根据电子垃圾不同成分的物理或化学性质的差异，将物料分离。分选通常有干法和湿法两种。干法分选包括干法筛分、气动摇床或气动涡轮分选、磁选、静电分选和涡流分选等；湿法分选包括水力旋流器分级、浮选、水力摇床等。例如利用气动摇床从电子垃圾中分选金属，其中金、银、铜的回收率分别为83%、91%和76%，品位分别为328、1908和72g/t。JM等利用涡流分选机分选6mm以上的部分废旧电视机破碎产物，可获得含76%铝、16%其他有色金属及少量玻璃、塑料的金属精矿，铝回收率为89%。 其他电子废物分选技术，例如干法筛分、气动分选、水力旋流器分选、浮选、液压摇床和重介质分选等，近年来也得到了广泛的应用。
图3-机械物理法主要流程
2 化学处理
电子垃圾的化学处理又称湿法处理，是将破碎后的电子垃圾颗粒放入酸性或碱性液体中，浸出液再经过萃取、沉淀、置换、离子交换、过滤、脱硫等一系列工艺，最终得到高品位的金属。然而化学处理过程中会用到强酸和剧毒的氟化物，会产生大量的废液，排放有毒气体，对环境造成极大的危害。这里主要介绍比较常用的酸洗法、溶解法和电解法。
图4-化学试剂
酸洗法是将废旧电路板用强酸或强氧化剂溶解，得到贵金属的剥离沉淀和含有铜等贱金属的酸性溶液，再用王水等处理沉淀，最后分离出金、银、铂等金属产品。硝酸-王水法是比较经典的酸洗工艺，以回收金为主，也可回收铂、钯等其他贵金属。先用硝酸溶解废旧电路板，过滤出不溶性金、铂、钯等贵金属，浸泡在王水中加热溶解，然后将滤液蒸发浓缩并分批加入盐酸驱出硝酸盐，最后依次提取银、金、铂、钯。
溶解法是利用弱氧化剂溶液溶解废旧电路板中的铜等贱金属，使贵金属分离，再逐步回收铜和贵金属。例如，采用氯化铜溶解法回收含铜的电路板材料。将破碎、分选后得到的金属粉末置于氯化铜溶液中，在适当的电位控制下使铜溶解，利用适当的配位剂回收，而贵金属不溶，经过滤回收。也有报道采用酸性溶液溶解整块电路板，即完成树脂的降解和铜的溶解，而贵金属不溶，经过滤回收。
电解工艺可采用与上述处理方法相同的方法，将经浸出净化后的浸出液中待提取的金属离子在阴极还原，得到纯金属。电解法的优点是选择性高，可得到高纯度的金属，生产较易连续化、自动化。缺点是能耗高，多只针对某一种金属，贵金属分离后的溶液可能造成二次污染。
但目前电子垃圾湿法处理工艺仍面临以下挑战：（a）对化学成分波动适应性差，无法直接处理成分复杂的电子垃圾；（b）只能回收电路板中的部分贵金属，无法连续系统地回收各种有价金属；（c）渗滤液及残渣具有腐蚀性和毒性，如果设备落后或处理工艺不当，容易造成严重的二次污染，因此难以大规模推广，很多还处于实验室探索阶段。
3 火烧处理
火法冶金是最早用于从电子垃圾中提取金属的重要技术，也是目前应用最为广泛的从废旧家电中回收金属的技术。它的原理是利用高温将废旧家电贵金属部件中的非金属与金属物质分离。一部分非金属物质变成气体，逸出熔融体系；另一部分则以炉渣形式浮在熔融金属物质的上层。金等贵金属在熔融状态下与贱金属形成合金。除去表面的炉渣后，将熔融的合金注入相应的模具中冷却，然后采用精炼或电解处理，将金等贵金属与贱金属分离，将金与其他贵金属分离。
火法冶金工艺最显著的特点是工艺简单，操作方便，贵金属回收率高（可达90%以上），但是从环保角度看，其弊端也是非常明显的，在冶金炉中燃烧板材等部件时，这些部件中的有机物会被烧掉。
5-电子垃圾直接焚烧产生的浓烟
产生大量有害气体，多数小型或个体回收公司不对焚烧产生的废气进行处理，造成严重的二次污染。
电子垃圾中除了含有铅、汞、铬、镉、镍等几十种金属外，还含有聚氯乙烯、聚乙烯、丙烯腈、丁二烯、苯乙烯聚合物、聚苯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、尼龙、聚酰胺、人造橡胶等多种塑料以及溴系阻燃剂、碳粉、表面涂层等，可以说成分复杂。以卤素阻燃剂为例，由于在燃烧或加热过程中会成为二恶英的潜在来源，含有卤素阻燃剂的物质已被一些国家确定为有毒污染物，需要进行特殊处理以降低环境危害。有些企业或回收人员干脆把煤油或汽油倒在电路板等部件上，露天焚烧，污染极其严重。 在熔融过程中，板基材中未燃烧而变成气体的玻璃、陶瓷及有机物形成大量浮渣，产生大量难以处理的二次固体废弃物，增加了环保难度；同时，部分有用金属残留在浮渣中，造成资源浪费。火法回收工艺的另一缺点是贵金属以外的有色金属回收率低，沸点较低的铅等重金属更易逸散到空气中；能耗高，大量有机物不能综合利用，设备投资大，经济效益低。因此，利用火法回收技术从板、卡等部件中回收金等贵金属还有许多问题需要解决，远远达不到电子废弃物无害化处理的要求。
目前的研究目标是利用高温等离子体在火法冶金过程中处理电子垃圾中的可燃有机物，以最大限度地降低能耗，同时确保在回收有价金属的过程中有机物完全分解。
广东省汕头市贵屿镇是我国最大的印刷电路板加工基地，被誉为“全球电子垃圾村”。电子垃圾污染极为严重，引起了当地政府的高度重视。因此，采用火法处理废旧印刷电路板项目成为解决这一问题的最佳途径。当地建成了国内首家采用火法回收铜冶炼工艺处理电路板的电子垃圾处理厂。目前，通过委托运营团队的严格组织和精心策划，在克服设计缺陷、改进提升设备水平的同时，已顺利打通了二次铜资源综合回收利用全流程，生产出合格的粗铜锭。
学习他人处理电子垃圾的经验
德国作为电子垃圾管理的先行者，在回收处理方面取得了令人瞩目的成绩。下面就德国在电子垃圾处理各方面的做法做一简单介绍。
（1）国家立法，有法可依：早在2002年，欧盟就颁布了《废弃电子电气设备指令》，又称WEEE指令。2012年，欧盟对WEEE指令进行了修订。作为欧盟成员国，德国对该指令做了相应修改，并在该国颁布了新的《电子电气设备法》，并于2015年10月正式实施。新《电子电气设备法》大大提高了消费者处理废弃电子电气设备的便利性：法律规定，大型电子电气产品销售商在销售等价电子电气设备时，有义务无偿回收相应的废弃设备；而手机、吹风机等边长小于25厘米的小型电子电气设备则必须无条件回收。
此外，德国还将欧盟的RoHS指令转化为国内法律，限制在电气电子设备中使用铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚等6类有害物质。
这两部法律对电器电子设备的生产、消费、回收、处置等整个生命周期都做出了相应规定，形成了可操作性强的闭环运行模式。
图 5-WEEE 徽标
这个小垃圾桶符号是WEEE标准的图标，也是欧盟众多电子产品标准中非常重要的一个，相信大家在检查自己的电脑等电子产品时都能看到这个图标。在欧盟，这个符号意味着当最终用户打算丢弃这个产品时，必须将产品送到适当的设施进行回收再利用。WEEE代表废弃物和再利用（WEEE）（2002/96/EC）。WEEE指令和《电子电气设备法》明确规定了不同类别电子废弃物的回收再利用率：对于无法重复使用的电子电气设备，再利用率应达到70%~80%，回收率应达到50%~80%。在欧盟市场上流通的电子电气设备制造商必须依法承担报废产品回收的付费责任。同时，欧盟成员国有义务制定自己的电子电气产品回收计划，建立相关的配套回收设施，以便电子电气产品的最终用户可以方便、免费地处理报废设备。 从流出端来说，需考虑报废产品的处理，让制造商承担相关责任，这样不仅可以有效减少污染，还可以减少电子产品在生产过程中的有害物质含量。
（2）完善制度，便利回收：德国采取产品责任共担制度，即公共废物处理机构和电子电气设备制造商必须共同承担电子废物回收处理任务，从而建立起较为完善的回收体系。根据《电子电气设备法》，德国联邦环境署成立了电子废物登记基金会（简称“EAR基金会”）。该基金会不承担电子废物回收、处理、分类、拆解和再利用等具体事务，而是通过系统地协调电子废物流向、分配制造商的责任份额、监测制造商的回收情况等方式，确保《电子电气设备法》的有效实施。
EAR基金会主要与电子电气设备制造商和公共废物处理机构建立联系。根据规定，制造商的产品进入德国市场前必须向EAR基金会提交注册信息，并有义务向基金会报告每月在德国的产品销量和每年回收的电子垃圾数量。此外，制造商还有义务向公共废物处理机构免费提供电子垃圾回收容器。
另一方面，公共垃圾处理机构有义务设立电子垃圾回收点并提供免费回收，并告知消费者可回收旧电器的可能性和收集地点。目前，德国共有1500个集中式电子垃圾回收点，民众在家门口就能找到这样的回收点来处理废弃的电子电器设备。
公共废物处理机构将电子废物分为六类，并在回收容器装满时通知EAR基金会安排收集。此时基金会根据之前统计的制造商销售清单和制造商回收的电子废物数量分配电子废物回收任务，并通知贡献度最低的电气电子设备制造商回收满容器，并完成电子废物的后续处理和处置。
有了专门的基金会去监督管理，电子垃圾的处理就能有序进行，这是我们值得借鉴的。
（3）流程齐全，衔接顺畅：德国现实生活中的很多做法都符合“循环经济”的理念。以旧家电为例，在小城市波恩，每年有两天专门用于收集旧家电，市民们会把旧电视、冰箱、收音机等从家里拿出来，堆放在路边，由市政公司收集起来，进行加工处理。市政公司有专门的工厂来处理旧家电。以旧冰箱为例，首先有工人手工操作，将里面剩余的制冷剂释放出来，防止后续加工过程中泄露，污染环境；然后有自动化的流程，用机器压扁、粉碎，再选出不同的成分。比如：先根据导电性把金属和非金属分开，再根据磁性、密度等选出钢、铜、铝等不同的金属，经过几条分拣线，产生各种成分相对简单的碎片。回收的金属经过冶炼后，再循环利用成好材料。 合成塑料可以回收利用成低等级塑料或简单用作燃料，合成橡胶可以粉碎并与沥青混合成为铺路材料。
形势严峻：我国电子垃圾处理现状
据国家统计局统计，目前我国电视机社会保有量已达3.5亿台、电冰箱1.3亿台、洗衣机1.7亿台。这些家电大多是在20世纪80年代中后期进入家庭的。按使用寿命10至15年计算，从2003年开始，我国每年至少要报废500万台电视机、400万台电冰箱、600万台洗衣机。另外，近年来我国电脑、手机消费量激增。由于科技发展迅速，电脑平均寿命不断缩短，目前的更新换代周期约为2年，因此每年要淘汰500万台电脑。1991年，我国手机用户只有100万户。 到2001年就超过1亿部，到2003年3月达到2.5亿部，预计2008年将达到5亿部。按照每部手机平均使用3年（美国为1.5年）计算，中国每年报废手机多达7000万部，再加上手机配件和电池，产生约40万吨电子垃圾。
尽管电子垃圾中含有大量有毒重金属及化学物质，对环境和人体健康构成极大威胁，但国家至今仍只将电子垃圾当做普通城市垃圾，简单填埋或焚烧处理。但事实上，由于缺乏相关法规，随着国内电子垃圾高峰的到来，绝大多数电子垃圾并未被送往填埋场或焚烧炉。大量不法商贩利用法律漏洞及居民环保意识的缺失，在大城市大量收购电子垃圾，运到贵屿等偏远地区回收电子垃圾中的金属等成分，完全不考虑电子垃圾处理过程中电子产品中大量有毒物质对当地环境的污染和对工人健康的危害。
图6-简单拆卸条件
目前，我国尚未建立起正常的电子垃圾回收渠道，小商贩成为我国电子垃圾回收的主力军。一些地方已经采取措施，对普通电池进行回收，但大量电池仍被随意丢弃，废旧手机电池的回收也少之又少，这些都是环境污染的隐患。对于废旧家电的回收，一是经过简单加工后流入低收入家庭或农村；二是拆开后，其中尚有一定使用价值的部件经过翻新改装后再次流入市场，而没有使用价值的部件则被随意丢弃填埋或焚烧，产生的大量有毒物质污染土壤和地下水。
在国外，拆解电子产品是一项专业性、技术性极强的工作。在国内，一些人只需一把锤子和一个酸池，就能在电子垃圾中“淘金”。然而，这些“淘金者”在发财致富的同时，也造成了不少环境问题。为了从旧电脑芯片中提取黄金，很多人往往使用“王水”，这导致过程中大量酸性气体挥发，甚至很远就能看到浓烟。用王水处理过的垃圾，大部分被直接倒入河里，渗入地下。而对于电脑主机、显示器、键盘等物品的塑料部件，则被送入熔炉进行熔化。这一操作过程充满了溴化阻燃剂，可能会产生二恶英。
图7-熔化电路板
不过，我国也做出了相关努力。废弃电器电子产品是一种新型的可再生资源，其管理制度的核心是建立生产者责任延伸制度。我国废弃电器电子产品回收处理管理包括再生资源和环境保护两个方面，涉及电器电子产品绿色设计制造、再制造、回收、处理、综合资源利用处置等多个环节。从全国人大立法、国务院《废弃电器电子产品回收处理条例》，到主管部委的管理办法、规章制度和标准，自上而下已经形成了比较完善的管理体系。这些法律已经制定，但要真正推广到民心，还有很长的路要走。
图8-我国相关法律法规
一些建议
（1）对政府而言：
政府应非常重视电子废物污染的问题，积极进行相关的立法研究，制定标准化的本地强制性法规，引入有效的激励机制和相关的支持法规，建立一个统计系统，以回收和拆除废物电气和电子产品的基础，以促进电子产品和浪费的发展范围部门应加强与发展和改革，工商，行业和信息技术部门的沟通，加强监督能力建设和安全监督手段，以进行废物电气和电子产品的回收和处置行业，改善监督措施，并加强执法监督远小于报告的数量，只有在治疗量满足要求之后才能产生； 加强对具有显着电子废物环境污染的地区的监督和检查，并根据法律和法规惩罚从事欺诈，污染环境并违反法律和法规的待遇企业，并在一定时间段内和其他相关工作中限制其治疗活动。
（2）生产者：
加强生产者的责任，并要求生产者在废物电气和电子产品的回收和处理过程中承担相应的责任。
（3）回收部门
为了加强技术支持，应从环境保护和经济的角度评估废物电子设备的回收技术，并且应正确评估浪费的收集，回收和处理效率，以及所产生的成本或所获得的收益，应正确评估以上的电动系统，以提高电源和治疗系统。并在相关部门之间共享信息资源。
图9电子废物回收箱在某个地方
（4）对于普通消费者
消费者在废物电子电器的回收和重复使用中起着重要作用，我们有义务了解废物电子电器不当的危害，并且对废物电气的习惯和电子产品的范围都非常重要。我们的需求。
图10-武
互联网上有许多二手交易和回收网站。二次使用的家具也与二手电器有关。在互联网时代，对这种回收网站的经济支持，还有更多的废物电子产品，我们还有更多的选择，但是在最终分析中，我们仍然必须建立环境保护回收的意识。 确定事物的关键因素是我们的用户。
图11-一些电子废物回收网站
一个概念 - 可擦除的电路板
印刷电路板，作为英语的PCB，是一个绝缘板，将其切成一定的尺寸，并在其上安排了一个导电模式，并在其上安排了一个孔，用于替换以前的电子组件的底盘，并意识到该电路板上的电路，因为它是校正的。没有“印刷组件”，但仅在印刷板上进行布线。表面上可以看到的细线材料是铜箔。 最初，在制造过程中，铜覆盖了整个木板，但其余部分被称为细线，将其称为Wires（）或电线。焊接一层（丝绸）也打印在焊接上，在其上打印文字和符号（主要是白色），以指示每条零件在板上的位置。我们从电子废物中提取的大量铜资源也可以形成功能，也来自铜箔，该铜箔充当板上的导电媒介。 在通常的加工方法中，如何使金属用树脂包裹是一个困难的问题。
So we we can work hard on the of the cover board, and use a that can be under to cover the board body when the . After , just like a CD, when , this will by , and the to it will fall off by ( we see that is used to and the board body, but in the , can also be part of the and ). At the same time, the foil is all , and can also be to the state, so that the board to the most bare board state, and can be and , the -- steps, and using the . Even if the is no used, the can be as a , and the metal and resin can be . , such a be found at , so it is just a . 我们相信，也许在不久的将来这将不再是一个概念，我们将为它努力。
图12-印刷电路板
总结
随着信息的年龄和生产力的实质性增长，如果这些电子废物不正确地处理，那么这些电子废物的使用不可避免地会导致电子浪费的增长。和治疗系统，我们应该通过许多方面的努力来减少源头上的有毒物质。趋势。