电子废弃物处理技术研究进展

每台彩色电视机的材料构成为： 铁、 铁合 金 9.7%； 铜、 铜合金 1.5%； 铝、 铝合金 0.3%；
其 他 合 金 1.4%； 塑 料 16.1%； 玻 璃 62.4%； 印 刷电路板 8.1%； 其他 0.5%。 电视机中的印刷电 路板是电子元件的载体， 用来连接多个电子元 件， 如： 电阻、 电容、 二极管等， 这些元件的 连接通过一定的逻辑电路设计来实现电视机的 值最大， 金、 银等贵金属也是回收的热点。 2.3 废弃手机
机械处理技术即物理分选， 是根据电子废 弃物中重金属、 贵金属、 硅和树脂等各物质之 间的密度、 比重、 导电性、 磁性和韧性等存在 差异， 通过冲击、 挤压、 剪切等方式使电子废 弃物中各组分充分解离， 然后采用质选、 磁选、 电选、 涡流分选及浮选等技术来进行各个组分 的分离富集， 得到高度分离的非金属有机组分、 含铁镍的磁性组分及多金属富集粉末的一种处 理技术。 该法工艺流程图如图 1 所示。
表 1 典型电子废弃物的化学组成和价值分布
市场价格（$ ／ t）a Fe
Cu
Al
Pb
Sn
Ni
Au
Ag
Pd
种类 计算机电路板 计算机电路板 电视机电路板 电视机电路板
手机电路板
365 7 175.5 1 710.5 2 123 22 930 14 235 4.673×107 7.598×105 2.721×107
目前， 火法处理面临的最大问题是二恶英 的产生。 针对直接焚烧会产生二恶英这一问题， 热解法处理电子废弃物被广泛研究。 热解法， 通过高温缺氧加热电子废弃物， 使其中的有机 物分解， 产生热解油。 含卤素的物质进入热解 油中， 不会挥发进入空气。 热解油通过精炼， 即可得到化工原料及纯的燃料。 然而， 这种可 以实现电子废弃物中有机物再利用的方法， 目 前因处理成本较大， 并未得到工业化运用。 避 免二恶英的产生， 目前工业上多采用破坏多氯 代二苯 （PCDD） 和多氯二苯呋喃 （PCDF） 的前 聚 体 。 Sakai 等［4］研 究 了 在 后 燃 烧 区 进 行 低 温 综 合多相催化， 在不加 S 的情况下转化 HBr 为 Br2 而 减 少 了 二 恶 英 的 产 生 。 Bientinesi 等 ［5］研 究 了 混合燃烧和分级汽化处理电子废弃物时溴化物 在烟尘和烟气中的比例， 并提出了利用碱液吸 收并从吸收液中回收 Br2 的方法。 Mingjiang Ni［6］ 等通过高温燃烧实验证明， 足够高的温度和空 气过量系数可以把有机溴转化为无机溴， 并得 出 在 1 200 ℃， 空 气 过 量 系 数 为 1.3 时 ， 99.9% 的溴都进入烟气形成 HBr 和Br2。
手机已成为当今社会人们工作生活不可或 缺的工具。 据报道 ， 2012 年初我国 的手机用户 已突破 10 亿大关。 资料显示， 全球手机用户的 手机使用寿命或者更新周期平均为 2 年， 而在 一些经济发达地区其更新的周期更短。 按照 2010 年我国手机用户 7.38 亿， 每个手机的平均
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金属材料与冶金工程
2014 年 4 月
刘 旸等： 电子废弃物处理技术研究进展
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电子废弃物中含有大量可回收利用的金属， 如铝、 铜、 铅、 锌、 贵金属 （金、 银）、 铂族金 属及稀土元素 （钐、 铕、 钇、 钆和镝等）。 电子 废弃物中还含有大量不同种类的工程塑料和玻 璃纤维， 这些非金属通过有效分离后也能带来 可观的经济效益。 因此， 这些社会集存量巨大 的电子废弃物是一座数量庞大的 “城市矿山”。 同时， 电子废弃物是一种危险的工业废物， 其 含有大量重金属、 聚氯乙烯及卤素阻燃剂等有 毒有害物质， 处理不当会造成严重的二次污染。
1前言
近年来， 电子产品的生产保持着稳定的增 长。 2013 年 1 月至 11 月， 据中国工信部公布数 据表明， 我国规模以上电子产品制造业增长 11.2%。 然而， 电子产品的生命周期却随着电子
技术的不断 发展而日益 变短， 1997 年至今 ， 电 脑和 CPU 的平均寿命由 4~6 年跌至仅 2 年。 而 手机等新型电子产品的快速兴起及其更新换代， 加速了电子产品的淘汰。 据欧盟预测， 电子废 弃 物 的 增 长 率 在 2008 年 至 2014 年 期 间 将 保 持 在11%左右， 是普通垃圾的 4 倍。
收稿日期： 2014 - 03 - 01 基金项目： 国家自然基金面上项目 （51074190）； 国家自然基金重点项目 （51234009）； 教育部博士点基金
（20110162110049）。 作者简介： 刘 旸， 男， 江西德兴人， 硕士生， 研究方向： 有色金属资源循环利用。 通信作者： 郭学益 （1966-）， 男， 教授， 博士生导师， 主要从事有色金属资源循环利用研究。
第 42 卷 第 2 期 2014 年 4 月
金属材料与冶金工程 METAL MATERIALS AND METALLURGY ENGINEERING
Vol.42 No.2 Apr 2014
电子废弃物处理技术研究进展
刘 旸，刘静欣，郭学益
（中南大学冶金与环境学院， 湖南 长沙 410083）
摘 要： 介绍了几种典型的电子废弃物及其组成， 并对其处理技术研究进展进行了总结。 详细地阐述了
图 1 机械处理技术处理电子废弃物流程图
Kui Huang 等［1］研 究 了 二 级 破 碎-高 压 静 电 分离 （CES） 技术分离电子废弃物。 电子废弃物 经过剪床、 锤碎机的破碎后， 进入高压静电分 离机中。 利用金属和非金属密度与电导的不同， 分离机能够 有效的分离 出粒径在 0.6~1.2 mm 之 间的金属和非金属粒子。 H.M.Veit 等［2］研究了利
用磁力与静电分离电子废弃物中的金属与有机 物和陶瓷 ， 得 到 的 金 属 粉 末 平 均 含 铜 50%， 含 锡 24%， 含铅 8%。 Xianlai Zeng 等［3］研究表明 ， 未来机械处理技术的主要发展， 在于减少电子 废弃物破碎量， 增加电子废弃物拆解量。 这样 既能尽可能少的破坏可再利用的电子器件， 又 能避免破碎时汞和镉的泄漏。
含量（%或 g ／ t）和潜在经济价值（%）
Fe（%） Cu（%） Al（%） Pb（%） Sn（%） Ni（%） Au（g ／ t） Ag（g ／ t） Pd（g ／ t）
含量
7
20
5
1.5 2.9
1
250
1000
110
潜在经济价值 0
10
1
0
4
1
64
5
15
含量
2.1 18.5 1.3 2.7 4.9 0.4
ABSTRACT ： An introduction was made to several kinds of typical electronic waste and their compositions. The progress of treating technology for the electronic waste was summarized as well， with a detailed description of the separation technique of mechanical treating technology ， the dioxin removing process of pyrometallurgical technology， the sulfuric acid bubbling and alkaline leaching processes of hydrometallurgical technology， the amphoteric metal efficient separation technique of low-temperature alkaline smelting technology and the bioleaching and biosorption techniques of biometallurgical technology. Recycling electronic waste in a proper way is of great significance for environmental protection and resource recycling. KEY WORDS： electronic waste； technology progress； recycling； clean and efficient
Vol.42 Apr
寿命 2 年、 重量 130 g 计算， 将有 95.9 万 t ／ a 的 手机被淘汰。 与电脑、 电视机等家电相比， 手 机电路板具有更为精密的设计和结构， 单位面 积金属分布比例更高。 手机电路板中最具有回 收价值的是金， 其金含量是普通金精矿的 4 倍 以上。 而其中的其他贵金属， 如银、 钯， 也具 有很高的回收价值。
86
694
309
潜在经济价值 1
10
0
0
7
1
26
4
51
含量
0.04 9.2 0.75 0.003 0.72 0.01
3
86
3.7
潜在经济价值 0
61
1
0
13
0
11
7
7
含量
28
10
10
1
1.4 0.3
20
280
10
潜在经济价值 5
28
7
1
10
2
30
9
8
含量
5
13
1
0.3 0.5 0.1
350
1380
210
开发高效环保的电子废弃物处理技术， 对缓解 社会的资源与环境危机都是十分必要的。
2 典型电子废弃物的种类及组成