废弃电器电子产品绿色回收工艺及集中处理案例研究

刘敬勇，孙水裕，曾锡辉，钟胜，谢武明，王玉洁，钟玉华，苏启程，李神勇

（1.广东工业大学环境科学与工程学院，广东广州510006；2.广东赢家环保科技有限公司，广东佛山528200）

废弃电器电子产品绿色回收工艺及集中处理案例研究

刘敬勇1，孙水裕1，曾锡辉2，钟胜1，谢武明1，王玉洁1，钟玉华2，苏启程2，李神勇1

（1.广东工业大学环境科学与工程学院，广东广州510006；2.广东赢家环保科技有限公司，广东佛山528200）

从废弃电器电子产品资源化的潜在价值、产业政策、环保政策等方面，分析了废弃电器电子产品回收及资源化基地建设的必要性。重点论述了大宗废弃电器电子产品的资源化方法及工艺，同时说明了这些技术及工艺应用的优缺点、产污环节及其控制方式。以佛山市废弃电器电子产品绿色回收拆解及资源循环利用示范基地为例，分析了废旧家电集中处理的可行性和优越性，同时介绍了该基地的建设情况、经济效益和环境效益。该基地的实施为其他城市同类废物回收提供了一个借鉴模板。

废弃电器电子产品；资源化；无害化；回收工艺；示范应用；案例研究

废弃电器电子产品是世界上数量增长最快的固体废物，而废旧家电是废弃电器电子产品中最大组成部分。根据2010年联合国环境署数据，全球电子废物产生量约4000万t/a，中国已成为世界第二大电子废弃物产生国，仅次于美国。目前在国内的电子废弃物处理领域，大多是采取焚烧和水洗等手工拆解的方式，处理技术落后，回收率低，对环境造成了极大的环境污染[1-2]。据统计，全球市场每年产生的电子报废物高达4000万t以上，所蕴含的金属和非金属资源价值达千亿元。因此，废旧家电和电子废弃物被誉为“城市矿山”，其可资源化程度很高，具有极高的经济效益，在原生矿产资源日趋耗竭的情况下，将废旧家电和电子废弃物作为二次资源回收再利用，无论是从废物处理，减少环境污染的角度，还是从回收有价金属，缓解资源供求矛盾而言，均具有很现实的意义[3-4]。

1 废旧家电回收及资源化的必要性

1.1 原材料的市场需求

随着经济的发展，我国有色金属的生产和消费持续增长，但有色金属矿产资源短缺，已成为制约有色金属工业以及相关工业链发展的瓶颈。国家每年都要进口大量的铁、铜、氧化铝、铅、锌等矿产品，我国进口铁矿石量不断上升，从1990年的1419万t到2008年的44413万t，翻了近31.3倍。如此大量的进口不但耗用了大量的外汇，对能源的消耗也特别严重，而且对环境也造成污染。而对废旧家电及废旧电子电器拆解的各种金属及其回收利用，可以有效地缓解我国有色金属资源的短缺，降低能耗和环境污染，具有资源战略上重要的意义。

1.2 产业升级的要求

以广东省为例，广东是家电、铝型材、五金等产品的生产大省，也是有色金属消费大省，但广东省有色金属资源短缺，二者之间的矛盾制约了广东省相关行业发展。广东省内也迫切希望建立一些具有相当规模、在业内具有较大影响力的废电子电器拆解与资源循环利用的企业，以满足省内对有色金属的消费需求，带动金属资源利用型的下游企业的发展。充分利用行业的簇拥效应，使产业链不断向上下游延伸并日益扩大，是生态产业链向高级形态进化的内在和客观需求[5]。

1.3 减少污染，改善环境质量的形势需要

不规范的废电器电子拆解引起的污染问题触目惊心，其影响将是长期而又严重的。由于法制不健全、政策不稳定，管理不得力等原因，现有的废电器电子拆解业还未能从根本上防治污染。并且由于缺少引导，废电器电子拆解企业未能出现真正上规模、上等级的龙头企业。简易拆解作坊普遍存在着生产经营分散、技术落后，二次污染严重、金属回收率低、资源浪费大等状况。因此对废电器电子拆解企业进行严格监管、规范、引导和管理显得尤为迫切。

2 佛山建立废弃电器电子产品回收及资源化示范基地的可行性分析

2.1 依托单位基本情况

广东赢家环保科技有限公司于2009年成立于佛山市南海区丹灶镇南海国家生态工业示范园区内，从事废旧电器电子废物回收拆解处置及资源循环利用、废五金和废塑料加工处理、废旧电路板和覆铜板的边角料及残次品的处理，以及自主知识产权的处理设备的研发及销售。公司依托的广东明杰环保科技有限公司是致力于循环经济环保产业发展的集团公司，总部位于经济发达的珠三角经济圈广东省佛山市南海高新技术金融区，主要从事生产性、生活性废旧物资回收、加工、销售，新材料的开发利用、综合利用；包括：金融服务平台、物流运输平台、交易信息管理及相应的应用及服务平台、检测服务及平台、技术开发及应用、再生资源回收市场投资及管理。公司于2011年成为广东省循环经济试点示范企业。

2.2 示范基地建设符合发展规划

根据《佛山市国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》指出，大力发展循环经济，研究实施再生、循环和综合利用的生产工艺，回收和循环利用各种废旧资源，建立和完善再生资源回收、加工、利用体系。根据“减量化、再利用、资源化”的总体原则，支持企业合理确定生产技术和生产工艺，形成循环式的生产模式。按照循环经济模式开发建设产业园区，对企业在土地、能源、水资源利用及污染排放等方面提出控制要求，实行基础设施及公用设施共用共享。本基地建设按照“减量化、再利用、资源化”的原则，推进资源的节约和综合利用，逐步构建节约型社会。建立完善垃圾分类收集和回收利用体系，发展和支持资源再生利用产业。促进水资源的重复利用。有利于积极引导科技力量投向循环经济和绿色科技，构建循环经济的科技支撑体系。

2.3 符合产业政策

本示范基地属于废电器电子综合利用建设项目，属于《资源综合利用目录（2003年修订）》（发改委环资［2004］73号）所鼓励的项目。根据《产业结构调整指导目录》（2005年），本项目属于环境保护与资源节约综合利用范畴内的再生资源回收利用产业化行业，属于鼓励类行业。因此，本项目符合国家产业政策鼓励类提出的从事固体废物处理处置及综合利用产业，属于当前国家明文规定的鼓励发展行业。

2.4 符合环保政策和规划

根据《广东省固体废物污染防治规划（2001—2010）》，广东省全省要建立满足需要的废旧电器电子产品收集网点，有条件的企业必须自建回收网络和处理处置基地；不能自行回收和处理处置的，按照市场经济的运行模式付费给专业公司回收和处理。2005年前建立省、广州、清远、顺德、深圳废旧电器电子产品综合处理基地，解决部分废旧电子电器回收利用问题。至2010年，基本建成覆盖全省废旧电器电子产品回收利用场所，防止废旧电器电子产品污染环境。因此，项目的建设总体符合《广东省固体废物污染防治规划（2001—2010）》。另外，基地的建设也是完全按照《废弃电器电子产品处理污染控制技术规范》（以下简称《规范》）的要求进行设计、建设及设备选型，并对各个污染环境进行最合理控制。

2.5 符合行业相关政策规范

目前，国内还未颁布废弃电器电子产品拆解行业准入政策或准入标准。根据《规范》要求，项目在实际建设和运营过程中遵守了《规范》的要求，具备完备的环保设施，包括：废水处理、废气处理、粉尘处理、防止或降低噪声等装置，各项污染物排放符合国家或广东省污染物排放标准的有关规定，对于危险废物则交给有相关处理资质的企业进行回收利用或处置[6-7]。

2.6 示范基地建设地点的区域优势分析

佛山市位于广东省中南部，地处珠江三角洲腹地，东倚广州，南邻港澳，与香港、澳门分别相距231km和143km，地理位置优越。本项目位于广东省佛山市南海区丹灶镇的西北部，南海国家生态工业示范区内。丹灶镇东与狮山镇和禅城区相连，南与西樵镇相接，西、北部与三水区接壤。“珠二环”贯穿南北，“广肇高速”穿越北部，“佛山一环”紧邻东部，桂丹路、樵丹路、樵金路和镇内公路纵横交错，是连接粤桂的重要交通节点，1h交通圈囊括珠江三角洲各主要城市和水陆空交通枢纽。总的来看，项目建设占尽“天时、地利、人和”三大要素，具有明显的土地和区位优势。

3 技术方案和主要产品案例分析

3.1 废CRT电视机、电脑显示器等的拆解回收工艺

CRT电视机/电脑显示器通常经初步的整体拆解及人工分离，得到塑料机壳、喇叭、电线电缆、印刷电路板、金属偏转线圈和阴极射线管。整体拆解的主要目的是移出机壳、电感线圈、阴极射线管以及各种电路板和电线，可实现危险组分的分离和去除，有利于下一步的分离和进一步使用电视机、显示器中可资源化利用的成分。含多溴联苯或多溴二苯醚阻燃剂的塑料电线、机壳应单独拆除，与其他普通的电线和塑料分类收集。金属线圈和普通塑料分别经过压块和破碎等简单处理后可以出售外销或再生产其他产品。

废CRT电视机、电脑显示器等的拆解回收工艺流程见图1。

图1 废CRT电机、电脑显示器等的拆解工艺流程图

拆解废CRT电视机、电脑显示器的过程中可能产生污染的环节主要为吸收荧光粉工序。本项目在负压环境下真空抽取收集荧光粉，收集率为98%以上，收集到的荧光粉储存于密闭的罐中，交由惠州东江威立雅环境服务有限公司处理。同时在荧光粉收集操作台上方安装集气罩，并将废气引至活性炭吸附装置进行处理。此外，本项目产生的危险废物还包括阴极射线管上的汞灯（即电子放电枪），也一并委托惠州东江威立雅环境服务有限公司处理。

3.2 废电冰箱、空调等的拆解及回收工艺

冰箱拆解生产线包括预处理系统、破碎系统、粉碎分离系统、金属分离和除铁系统、泡沫减容系统以及安全防爆系统。其中粉碎分离系统是整体破碎后用于物料和聚氨酯泡沫的分离，可实现聚氨酯泡沫的分选。除铁系统主要是磁选机，可分离铁类物质。有色金属分离系统用于铜、铝等金属的分离。泡沫减容是在泡沫分离后将泡沫进一步粉碎减容，便于后续的打包输送。安全系统主要为环戊烷检测、喷雾和喷氮设备，当车间环戊烷浓度达到爆炸极限的10%时，系统自动报警；28%即自动喷氮。喷雾装置是在主体系统温度超过限值时，将自动喷淋，杜绝火灾隐患。若按1台含戊烷和4台含CFC制冷剂的冰箱的比例同时处理时，则不需要安装喷氮装置。废电冰箱、空调等的拆解工艺流程见图2。

废空调和冰箱拆解过程中可能产生污染的环节主要为：（1）在抽取压缩机内的制冷剂和分离聚氨酯泡沫的过程中，制冷剂以及残留在隔热层中的聚氨酯发泡剂在分选后会逃逸到大气或进入其他环境中。（2）拆解压缩机时残留的润滑油。（3）塑料破碎过程中产生粉尘。项目厂区内拟设置一套袋式除尘+活性炭吸附废气处理装置，生产过程中产生的废气经袋式除尘器和活性炭吸附装置处理后经管道集中排放，排气筒高度为15m。

3.3 废洗衣机等的拆解工艺及回收

经过生产流水线运输到操作台的废洗衣机先经人工拆除电机，拆掉的金属电机可外销。老式的全自动洗衣机的均衡环安置在洗涤脱水桶上部，内注有一定量的盐水，主要作用是在脱水步骤时可以起到均衡作用，减少脱水时洗衣机的振动。拆解洗衣机前要先将盐水收集至密闭罐中，送至明杰集团内塑料加工厂回收使用。新式洗衣机的均衡系统采用钢球，无盐水。之后将不锈钢洗涤内筒拆出，压块减容，将塑料机壳和压块后的内筒放入破碎机中破碎，经磁选和涡电流分选机，分离出各类金属和塑料。废洗衣机的拆解工艺流程见图3。

废洗衣机拆解过程中可能产生污染的环节主要为塑料破碎过程中产生粉尘。项目厂区内拟设置一套袋式除尘+活性炭吸附废气处理装置，生产过程中产生的废气经袋式除尘器和活性炭吸附装置处理后经管道集中排放，排气筒高度为15m。

3.4 废液晶（LCD）显示器、笔记本电脑等的拆解工艺及回收

LCD显示器和笔记本电脑在拆解处理前，须使用专业工具将其背投照明灯拆除，不得破坏灯管以造成管内汞的泄漏。拆除背投照明灯应在负压条件下进行，拆解出来的汞灯储存在容器内，并防止其破裂，委托惠州东江威立雅环境服务有限公司处理。废LCD显示器、笔记本电脑等所含可回收利用的金属、塑料等占90%以上，只有少部分材料不可循环使用，如笔记本中的电池。有些笔记本电脑的光驱开关会含有少量汞，但拆解下来的光驱直接外销循环利用，故不会对环境造成污染，但出售时须按照有关规定进行说明，不得当作新产品出售。废液晶（LCD）显示器、笔记本电脑等的拆解工艺流程图见图4。拆解过程中的汞灯、电池和液晶显示屏为危险废物，委托专业处理公司处理。

图2 废电冰箱、空调等的拆解工艺流程图

图3 废洗衣机的拆解工艺流程图

图4 液晶（LCD）显示器、笔记本电脑等的拆解工艺流程图

3.5 其他小家电及工业电子电器机械产品等的拆解工艺及资源化

小家电以及工业电器电子机械产品包括电话机、复印机、打印机、电饭煲、手机、电熨斗等。拆解时先将这些电子电器产品中的电池、LCD液晶屏以及打印机和复印机中的硒鼓或墨盒拆除下来，再进入破碎机进行破碎，之后采用分离技术将塑料和各类金属分离出来。其他小家电及工业电子电器机械产品等的拆解工艺流程见图5。

图5 其他小家电及工业电子电器机械产品等的拆解工艺流程图

在拆解回收小家电、电子产品过程中可能产生污染的环节主要有：（1）手机、电话机中有各种小电池，电池中通常含有一定量的重金属，如汞、镉、镍、锰、锌等。（2）打印机的墨盒、硒鼓中通常含有残墨或碳粉。（3）电话机、手机等显示屏中含有少量液晶材料，这些液晶材料为有毒有害的有机物化合物，须将LCD面板整体送至有资质单位，回收液晶材料中的利用价值高的物质如铟、硒等。（4）一些比较老的小家电，如电咖啡壶、烤面包机、电熨斗等电加热或者其他物品的元件用石棉或者类石棉的难熔陶瓷纤维做耐火材料，这些材料一般含有有毒有害物质，现代的电器不允许含有这些有害健康的石棉或者类石棉的材料，通常现在淘汰的小家电中含有这类物质比较少。

3.6 印刷电路板等的拆解工艺介绍

废旧电路板主要来自电脑、电视机、洗衣机、空调、电冰箱、小家电和电子产品，回收电路板约11016t/a，另回收覆铜板约40000t/a。

本项目采用“干法破碎+静电分离”的方式进行印刷电路板的资源利用。电路板首先经过加热熔融，手工处理拆除大块的电子元件，再经过元器件自动切割机将板中剩余的元器件与电路板基板切割分离，之后将电路板基板与废边框料一起进入破碎分离设备，将金属类和非金属类分离。破碎的目的主要根据后续分离的需要实现金属的分离，项目采用静电分离技术，利用颗粒在电场中受力的不同而带电荷时间长短不一的特性来实现金属与非金属的分离，金属是以铜为主，含少量锡等，非金属以热塑性塑料VT粉为主。印刷电路板等的拆解工艺流程图见图6。

图6 印刷电路板等的拆解工艺流程图

4 示范基地建设初步成效

4.1 示范基地建设

示范基地项目组成主要包括所有单项工程、配套工程，配套工程包括生产设施、后勤、运输和绿化等。厂区总规划用地面积为37945.7m2，建筑占地面积为22106.45m2，总建筑面积为42002.84m2，其中办公楼建筑面积3529.97m2，宿舍楼建筑面积5772.68m2，厂房建筑面积为32511.19m2，门卫室建筑面积为42.0m2，电房建筑面积147.0m2。

示范基地总投资7.0亿元，分两期建设，其中一期工程投资2.0亿元，建设回收拆解处理以及循环利用废旧电子电器产品约18.8万t/a，废金属、废塑料12万t/a，覆铜板4万t/a，废钢铁回收、销售2万t/a。二期处理的废电器类别和处理工艺与一期完全相同，扩大生产能力建设，回收拆解处理及循环利用废旧电子电器能力约37.6万t/a，覆铜板2万t/a，废钢铁回收、销售4万t/a，同时开展有自主知识产权的处理设备的研发、销售，投资5.0亿元，2013年6月投产。

废弃电器电子产品原料经过拆解或回收利用后，即变成可利用的原料或资源，得到充分循环利用，资源利用率在95%以上。项目拆解所得的废金属、废塑料、废钢铁、废电线及玻璃等，进一步加工熔炼或造粒，或回收用于同类产品生产原料。

4.2 示范基地经济效益分析

示范基地将在生态工业和循环经济理念的指导下，实现物质的循环再生，进一步降低产品的能耗和物耗，为区域金属、塑料等制品制造业提供丰富的工业原材料，进一步促进区域经济发展，帮助降低企业成本，减少污染物排放，增强企业的市场竞争力，为企业带来显著的经济效益。表现为：（1）直接增加社会生产总值。示范基地废电子电器拆解与资源回收项目的建设和运营，将缓解珠江三角洲地区工业原材料需求不足的局面，具有积极的资源战略意义。（2）带动相关产业的发展。废电子电器拆解行业处于产业链的上游，广东赢家环保科技有限公司废电子电器拆解与资源回收项目的建设将极大地产生联动效应，延长产业链，带动南海乃至周边众多城市的工业发展。（3）合理整合佛山市再生资源的产业链。废旧电子电器拆解及资源再生利用行业处于产业链的上游，项目的建设将极大地促进产业联动效应，延长产业链，进一步提高佛山的工业化水平，带动佛山乃至周边众多城市的工业发展。（4）可提升管理水平，提高生产效率。项目的建设不仅有利于提高企业管理水平、科技水平和生产效率，而且对周边的企业产生良好的辐射效应。目前国内还未形成规模化的拆解体系，废电子电器拆解产业总体实力不强。目前我国废电子电器拆解、拣选、收集等预处理产业属于劳动密集型产业，以手工操作为主，机械化和自动化程度很低。

4.3 示范基地环境效益分析

废电子电器经拆解、分选、分类等工艺流程后，主要产品为废铜料、废铝料、废钢铁料和废塑料。铜、铝、钢铁等金属及塑料具有良好的可回收性，能够反复循环使用，而不影响使用性能，这是其与高分子合成材料、木材、水泥等相比具有的突出优势。以金属铝的生产为例，据有关资料统计，每生产1t原铝锭需要消耗能源213.2TJ（电能约占82%），而生产1t再生铝合金锭所需能源消耗为5.5TJ（燃料约占80%），仅为原铝锭生产能源消耗的2.6%，具有明显的比较优势。从法国R·U·Ayres援引的用17.5%品位的铝矾土生产铝与用废杂铝生产再生铝所作的对比看，每再生1t铝，除节能256GJ外，节水10.5t，少用固体材料11t，少排放CO20.8t，少排放硫氧化物（SOx）0.06t，少处理废液废渣1.9t，免剥离地表土石0.6t，免采掘脉石6.1t。另据统计，作为原生有色金属的替代，每再生利用1万t铜，可少排出尾矿120～150万t，少排放冶炼废渣4～6万t，节省能源折合标准煤5.9万t，节约投资超过1亿元，降低生产成本600万元。

5 结论

示范基地的建设首先可以使国内废旧电器电子产品拆解行业向集中化、专业化、规模化、规范化拆解发展；其次，项目选用欧洲和国内先进拆解设备，并对拆解人员进行专业培训，可以提高国内废旧电器电子产品拆解行业设备水平和拆解效率；第三，项目将对拆解产生的污染进行环保集中化处理，大大减少对环境的危害；最后，项目将在拆解实践中自主研发更加实用的拆解设备，改进工艺水平，提升我国废电子电器拆解行业总体实力。本示范基地的建设不但可以给下游的五金生产企业提供丰富的原材料，而且将促进佛山市废电子电器拆解和再生行业的规范管理和健康发展。同时，示范基地的建设可以提高资源利用水平，消除二次污染，有效地使佛山电子废物加工利用行业向规范经营、科学管理和规模生产、集约组团的方向发展，彻底解决当地废电子电器带来的环境污染，取得明显的经济效益和生态效益。

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Caseresearchonthegreenrecoverytechnologiesandcentralized treatmentofwasteelectronicandelectricequipments

LIUJingyong1,SUNShuiyu1,ZENGXihui2,ZHONGSheng1,XIEWuming1,WANGYujie1，
ZHONGYuhua2,SUQicheng2，LIShenyong1
（1.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou510006，China；2.GuangdongWinnerEnvironmentalScienceandTechnologyCo.,Ltd.,Foshan528200,China）

IntermsofthepotentialvalueofWEEEs,thenecessityofdemonstrationbaseconstructionwasanalyzed fromtheindustrialpolicy,environmentalpolicyforrecyclingandresourceofWEEEs.Theresourcesandtechnologiesof bulkWEEEsinrecyclingwereintroduced,aswellastheadvantagesanddisadvantagesofthesetechnologies.Inthe applicationsprocessofrecyclingofWEEEs,thepollutionproductionandcontrolwerealsoexplained.TakingtheWEEEs greenrecyclinginFoshandemonstrationbaseforexample,thefeasibilityandadvantagesofcentralizedprocessingof WEEEswereintroduced.Theconstruction,economicandenvironmentalbenefitsofdemonstrationbasewere summarized.

wasteelectronicandelectricequipment(WEEE);resourcerecovery;harmlessness;recyclingtechnology; applicationdemonstration；caseresearch

X705

A

1674-0912（2014）03-0034-06

2014-01-22）

广东省教育部产学研结合项目：“佛山市废弃电器电子产品绿色回收拆解及资源循环利用示范基地”资助项目（2012B090700005）

刘敬勇（1979-），男，河南南阳人，博士，副教授，主要研究方向为固体废弃物处理处置与资源化利用。