电子废弃物资源化处理技术关键及其实践探讨

赵 英，化虎蝶，徐 霞

（伟翔环保科技发展（上海）有限公司，上海 201815）

引言

随着全球经济的快速发展和城市化进程的加速推进，电子废弃物问题已经成为全球性的环境问题。除了对环境和人类健康造成潜在威胁外，电子废弃物垃圾堆放还会占用大量的土地资源，并且由于含有有害物质，所以其处理方式需要特别注意。因此，如何有效地处理这些废弃物，促进其资源化利用和环境友好型的处理，已经成为世界各国共同面对的一个问题。目前，越来越多的研究机构和企业开始加强对电子废弃物资源化处理技术的研发和实践应用，希望通过技术手段实现电子废弃物的高效回收和再利用，为构建可持续发展的社会做出贡献。

1 电子废弃物的定义和特点

电子废弃物是指包括废旧电子产品、电气设备和电子元器件等在内的废弃物。这些废弃物具有以下特点。

1.1 成分复杂

电子废弃物由多种材料组成，如金属、塑料、玻璃、陶瓷等，其中往往含有有害物质，如铅、汞、镉等重金属，以及溴化阻燃剂等。

1.2 数量庞大

电子废弃物的产生量巨大且持续增长。随着技术的快速更新换代和电子产品的普及，全球每年产生的电子废弃物约为4 000万吨，数量庞大。

1.3 产生快速

由于科技的快速发展，电子产品寿命较短，更新换代较频繁，使得废弃的电子产品在较短时间内就形成了大量的废弃物。

1.4 具有资源价值

电子废弃物中蕴含着许多有价值的资源，如稀有金属、贵金属、稀土元素等，如果能有效地回收和利用，将对资源节约和环境保护产生积极影响。

2 电子废弃物资源化处理技术的分类和发展趋势

2.1 分拣与回收技术

分拣与回收是电子废弃物处理的重要环节。在这个过程中，可以使用机械、人工或自动化系统对废弃电子产品进行分类和分拣，将不同类型和材料的废弃物分离开来，以便后续的处理和回收。例如，可以将废弃电子产品分成不同的类别，如计算机、手机、家电等，然后对每个类别进行进一步拆解和分拣，以高效回收和利用这些电子废弃物中的有用材料，如金属、塑料、玻璃等。

2.2 物理分离与化学分解技术

物理分离与化学分解技术是资源化处理电子废弃物的常用方法。物理分离技术利用不同物质的物理性质差异，如密度、尺寸、磁性等，将废弃物中的不同成分进行分离。例如，可以通过磁性分离将含有铁质成分的废弃物与其他材料分离开来。化学分解技术则利用化学反应将废弃物中的物质进行分解，以提取出有用的成分。例如，可以使用酸性或碱性溶液对电子废弃物进行处理，使其中的金属离子溶解出来，然后通过沉淀、过滤等步骤回收这些金属。

2.3 资源提取与回收技术

资源提取与回收技术是针对具体的废弃物成分进行的特殊处理。金属回收技术主要针对废弃电子产品中的金属部分，通过熔炼、冶炼等方法将金属分离和提取出来，以供再利用。有机物回收技术主要是针对废弃电子产品中的有机物成分，通过物理或化学方法将有机物进行分解和回收，可以用于能源生产或化学物质的合成。稀土元素回收技术则专注于废弃电子产品中的稀土元素的回收和提取，以应对稀土资源的稀缺性。能源回收技术主要通过焚烧废弃电子产品，将其转化为能源，如热能、电能等，以实现能源的回收利用[1]。

3 电子废弃物分拣与回收技术

3.1 分拣系统的设计与优化

3.1.1 分拣系统的组成和工作原理介绍电子废弃物分拣系统的主要组成部分，包括传送带、感应器、机械臂等，并解释其工作原理。

3.1.2 分拣策略和算法

介绍不同的分拣策略和算法，如基于颜色、形状、尺寸等特征的分拣算法，以及机器学习和人工智能技术在分拣中的应用。

3.1.3 分拣系统的优化方法

探讨优化分拣系统的方法，包括传送带运行速度的调节、传感器的精准度提升，以及提高分拣效率的改进措施。

3.2 回收工艺流程

3.2.1 整体工艺流程

电子废弃物回收的整体工艺流程通常包括预处理、物理分离、化学处理等环节。首先，废弃电子产品需要进行预处理，去除外部附件，如电池、光盘等，以及对大件部件的拆解和分离。接下来，通过机械处理、手工拆解或自动化系统，对电子废弃物进行物理分离，将不同材料和成分分离开来。这一步骤可以利用机械分拣、磁性分离、重力分离等技术，将金属、塑料、玻璃等不同部分分离提取出来。最后，将分离得到的各种材料进行化学处理，以进一步提纯和回收。化学处理过程可以利用酸法、碱法等方法将有用材料从电子废弃物中提取出来，例如将金属溶解出来后进行沉淀、过滤和电解等步骤，以得到高纯度的金属材料。整个工艺流程需要进行合理设计和管理，以实现高效的回收和资源利用。

3.2.2 材料分离和回收

电子废弃物中包含多种材料，如金属、塑料、玻璃等，针对不同的材料，有不同的分离和回收方法。机械分离是普遍应用的技术之一，通过机械设备（如振动筛、气流分离器等）将废弃物进行分离，再根据材料的尺寸、密度等特性，将金属、塑料等材料分离开来。磁性分离则是利用材料中的磁性差异，通过磁场将具有磁性的材料（如铁）与其他非磁性材料分离开来。重力分离是利用材料的密度差异进行分离，例如通过重力作用将重金属分离出来。此外，还有其他分离技术，如气浮分离、液体分离等，都可以根据不同材料的特性进行选择和应用。分离得到的各种材料可以通过进一步的处理和精炼，得到高质量的回收材料，用于制造新产品。

3.2.3 有害物质处理

电子废弃物中存在一些有害物质，如重金属（如铅、汞、镉）、溴化物（如溴化阻燃剂）、有机卤化物等，对环境和人体健康造成潜在危害。为了减少这些有害物质的排放和风险，需要对其进行安全处理和回收。一种常见的方法是通过物理和化学处理将有害物质从电子废弃物中分离出来。例如，通过物理分离方法，可以将含有有害物质的部分与其他材料分离开来，以便进一步处理。化学处理方面，可以采用封装、固化、中和等方法，将有害物质进行安全处理和回收。此外，严格遵守相关的环境法规和标准，进行合理的废物管理和处置，也是确保有害物质处理的重要措施[2]。

4 电子废弃物物理分离与化学分解技术

4.1 物理分离技术

4.1.1 磁性分离技术

磁性分离技术是一种基于磁性材料的物理分离方法。通过选用不同磁性强度的磁性材料，可以对电子废弃物中的磁性物质进行高效、快速地分离，例如铁、钢等金属物质。该技术具有操作简单、处理速度快、回收率高等优点，并且对环境和人体均无污染。

4.1.2 重力分离技术

重力分离技术是一种基于不同材料密度差异的物理分离方法。通过选用不同密度的材料，可以利用重力作用将废弃物中的重质物和轻质物分离开来，并通过相应的设备进行回收处理。该技术可以有效分离金属、塑料等不同材料，具有回收率高、操作简单、能耗低等优点。

4.1.3 振动筛分技术

振动筛分技术是一种基 于物料颗粒大小和形状的物理分离方法。通过振动筛分设备对电子废弃物进行筛分，可以将其分类、分离，实现对不同颗粒的分拣与回收。该技术具有操作方便、效率高、处理流程简单等特点，可以分离信封、电容器、电阻、电路板等不同形状 和大小的电子废弃物，提高回收利用率。

4.2 化学分解技术

4.2.1 碱法分解技术

碱法分解技术采用碱性溶液（如氢氧化钠、氢氧化钾等）对电子废弃物中的有机物进行分解和转化。通过高温、高压和碱性条件下的化学反应，将废弃物中的有机物以溶液的形式提取出来，并进行相应的回收利用。

4.2.2 酸法分解技术

酸法分解技术使用酸性溶液（如硫酸、盐酸等）对电子废弃物中的特定元素（如稀土金属）进行溶解和分解。通过酸性条件下的化学反应，将废弃物中的目标元素以溶液或沉淀的形式提取出来，并进行相应的回收和利用。

4.2.3 高温处理技术

高温处理技术 通过高温条件下的热解、燃烧或气化反应，将电子废弃物中的有机物和无机物分解并转化。高温处理可以实现电子废弃物中有害物质的分解和降解，同时回收能量[3]。

5 电子废弃物资源提取与回收技术

5.1 金属回收技术

金属是电子废弃物中重要的资源，常见的金属包括铜、铝、铁、金、银等。金属回收技术主要包括以下几种方法。

5.1.1 物理分离

物理分离通过物理分离技术（如磁性分离、重力分离、振动筛分等），将电子废弃物中的金属部分与其他材料分离开来。

5.1.2 冶炼和提纯

该法将分离得到的金属部分进行冶炼和提纯，以获得高纯度的金属材料。

5.1.3 回收利用

该法将提纯后的金属材料作为原材料，用于制造新的产品或者作为资源进行再利用[4]。

5.2 有机物回收技术

电子废弃物中的有机物主要来自于电路板、塑料外壳和电线等部分。有机物回收技术的主要方法包括以下几种。

5.2.1 热解和气化

该技术通过高温条件下的热解和气化反应，将电子废弃物中的有机物转化为可再利用的气体（如甲烷）或液体（如燃料油）。

5.2.2 生物降解

该技术利用微生物或酶的作用，将电子废弃物中的有机物降解为可溶性或可挥发的有机物，再进行进一步的回收利用。

5.2.3 塑料再生该技术通过对废塑料的再加工、熔融和成型，将电子废弃物中的塑料回收为新的塑料产品。

5.3 稀土元素回收技术

电子废弃物中含有稀土元素，如钕、镝、铈等。稀土元素是重要的公共资源，在电子、新能源和绿色科技等领域具有重要应用。稀土元素回收技术主要包括以下几种。

5.3.1 溶浸法

溶浸法通过酸性溶液对电子废弃物进行溶解和分离，将稀土元素溶解于溶液中，并进行相应的萃取和分离。

5.3.2 离子交换法

离子交换法是利用专用的树脂材料对电子废弃物中的稀土元素进行吸附和分离，然后进行再生和回收。

5.3.3 萃取和析出法

该方法是利用不同的化学反应和溶剂，将稀土元素从电子废弃物中提取出来并沉淀，再经过一系列步骤得到纯度较高的稀土元素。

5.4 能源回收技术

能源回收技术旨在将电子废弃物中潜在的能源资源进行回收和利用。主要方法包括以下几种。

5.4.1 燃烧技术

燃烧是一种常见的电子废弃物处理方法，该法通过高温条件下的氧化反应，将废弃物转化为热能或电能。在燃烧过程中，废弃物中的有机物和可燃物被分解为水、二氧化碳和其他气体，同时释放出大量的热能。这些热能可以转化为蒸汽，驱动涡轮发电机产生电能，或直接用于供暖和工业用途。燃烧技术具有能量回收效率高、处理效率高等优点，但同时也会排放二氧化碳和其他气体污染物，需要进行净化处理来降低对环境的影响。

5.4.2 气化技术

气化是一种将电子废弃物转化为气体的处理方法。该技术在高温和缺氧条件下，将固体废弃物转化为可燃气体，如合成气（含一氧化碳和氢气）、甲烷等。这些气体可以作为能源利用，例如作为燃料供应给发电设备，或用于工业生产中的加热、锅炉燃烧等。气化技术具有废弃物减量、能量回收利用等优点，但需要控制气化过程中产生的有害气体的排放，并对气化废渣进行处理。

5.4.3 生物能源利用技术

生物能源利用技术是一种利用生物催化剂或微生物将电子废弃物中的有机物降解并产生生物气体的处理方法。通过生物反应器中的微生物作用，有机物被分解为可燃的生物气体，如甲烷等。这些生物气体可以作为可再生能源进行利用，例如用于燃烧发电和供暖等。生物能源利用技术具有低碳排放、可持续性等优点，但需要控制微生物反应过程中的pH值、温度等条件，并处理废弃物中产生的废水和废残渣。

6 结语

电子废弃物的大量产生给环境和人类健康带来重大挑战，但同时也蕴含着宝贵的资源和机会。通过采用适当的技术和方法，我们可以实现电子废弃物的有效处理和资源化利用，减少对自然资源的依赖，推动循环经济的发展。在电子废弃物资源化处理过程中，物理分离、化学分解和资源回收等技术是关键环节。通过这些技术的应用，可以将废弃物中的金属、有机物、稀土元素等有价值资源进行回收和再利用。我们应当密切关注电子废弃物处理的技术进展和创新，鼓励企业、政府和公众的合作与投入。通过共同努力，我们不仅可以降低电子废弃物对环境的负面影响，也能够最大化地利用其潜在资源价值，推动社会的可持续发展。