电子垃圾的收集及处理现状

杨金明 闫雨薇 霍浩江

摘 要：随着我国电子产品消费数量的迅速增长，电子垃圾的收集及处理对环境保护和资源循环利用尤为重要。有效地实现电子垃圾的收集，减轻环境的负担，实现资源合理化利用，势在必行。本文从电子垃圾的现状以及电子垃圾的特点出发，综述了目前我国电子垃圾的收集和处理状况，借鉴国内外先进经验，对我国电子垃圾的收集提出了建议。

关键词：电子垃圾;收集;处理;现状

引言

电子废弃物，俗称“电子垃圾”，是指被废弃不再使用的电器或电子设备，主要包括电冰箱、空调、洗衣机、电视机等家用电器和计算机，手机等通讯电子产品等淘汰品[1]。

每年全球大概产生2000～5000万吨电子垃圾，并以每年3%～8%的速度增长。但2017年以前，每年全世界产生的电子垃圾有高达80%被送到亚洲，其中90%丢弃在中国[2]。相当于全球72%的电子垃圾要由中国来负担。值得庆幸的是，2018年1月，我国正式实施禁止“洋垃圾”入境新规定，停止进口包括废塑料、未分类的废纸、废纺织原料等在内的4类24种“洋垃圾”。到2019年年底前，将逐步停止进口国内资源可以替代的固体废物[3]。虽然外来电子垃圾有所减少，但是我国自身产生的电子垃圾仍在逐渐增长。2010年，联合国环境规划署发布的一份调研报告表明，我国每年产生超过230万t的电子垃圾，仅次于美国的300万t，成为世界第二大电子垃圾生产国[1]。联合国最新发布的报告称，2018年，全世界产生的电子垃圾总量为4850万吨。根据联合国的预测，到2050年，每年全球的电子垃圾总量将达到1.2亿吨。而如此多的电子垃圾绝大部分都没有得到合理充分的利用，仅仅20%可以得到循环利用。其他80%的电子垃圾何去何从，没有人清楚，也许被倾倒、交易或以危险方式回收并非法处理。

而电子产品本身并不是垃圾，如果可以合理回收，得到有效利用，将会是一大笔财富。电子垃圾中含有的很多有色金属、贵金属、玻璃等物质都可以得到回收再利用。电子垃圾中含有的金属，尤其是贵金属，其品位高达天然矿藏的几十倍甚至几百倍。而且与开采天然矿床相比，电子垃圾回收处理的成本很低。鉴于电子垃圾的这些特点，以往有人提出过“城市矿山”资源的概念。如今，随着人们生活水平提高，城乡差距的缩小，广大农村亦有大量电子产品的消费和淘汰，因而将电子垃圾称为“电子矿山”资源可能更适宜一些。虽然电子垃圾有上述优点，但不容忽视的是电子垃圾也含有危害环境，损害人体健康的高危险性的有毒、有害，甚至放射性元素，如果随意弃置或者回收不当，就会造成严重危害。

1 电子垃圾的收集现状

當前全世界只有20%的电子垃圾可以得到合理回收。我国也是只有20%的电子垃圾得到了合理回收，电子垃圾的回收尤为困难。而要实现电子垃圾的回收，电子垃圾的收集就很重要。

如今国内电子垃圾主要以以下几种方式收集[4]：一是社区或者农村的小商贩收购，如打着“旧手机换菜刀换脸盆”等旗号收手机的小商贩;二是通过社区设立的垃圾回收站收购;三是通过二手交易市场收购;四是某些商场的经销商为卖出新产品，打着“以旧换新”的幌子回收;五是由电子产品企业直接回收。采用这些回收方式收集后，电子产品大多被卖到了二手市场或部分给价格特别高的小作坊，被卖到二手市场的就会继续流通，被卖到小作坊的就会被拆解然后处理，可能会造成环境污染。但国家对这些电子垃圾的收集缺乏统一的管理，众多的小商贩为了利益而从事了电子垃圾收集。由于其回收成本低廉，手段灵活，活动范围广，所以有价格的优势，从而能够回收到大量的电子垃圾。而正规企业虽然有处理电子垃圾的专业设备，却收集不到电子垃圾。

我国当前对电子垃圾收集的市场缺乏一定的约束和统一的管理，导致市场分布比较杂乱，秩序比较混乱，这也导致了政府较难管理。

居民对于电子垃圾的认识不足，不了解随意处置电子废弃物会造成怎样的危害。政府关于电子废弃物收集和处理的宣传教育工作也做得不足，造成了许多电子废弃物不能得到合理收集。如许多居民担心自己的隐私被泄露，对于家中的废旧手机、电脑等电子设备，宁可在家中放着也不愿送去回收。

虽然我国制定了一系列有关电子垃圾的法律法规，但仍有一些需要完善的问题。我国缺乏规范二手市场的可行性政策及牵涉广泛的相关法律法规，也缺少相关的管理和监督制度。没有专门的政府部门负责电子垃圾的收集管理规范，我国整个电子垃圾回收过程的责任主体不明确，没有运行良好的回收网络[2]。这就导致大量商贩收购了大量电子废弃物，并由小作坊非法处理，污染了当地环境，危害了当地居民的身体健康，大量电子垃圾没有得到合理利用，造成了资源浪费。我国电子垃圾的收集仍存在问题。

2 电子垃圾的处理

电子垃圾中含有丰富的资源，但如何才能把这些资源提取出来，这就需要各种方法相结合。现如今电子垃圾的处理方法主要有机械处理法、火法冶金、湿法冶金和生物冶金法等。

2.1机械处理法

20世纪70年代末，当时美国矿产局（USBM）使用物理方法处理军用电子废弃物[5]，后来，该种方法便被称为机械处理法。在之后的发展中，机械处理法因为对环境影响小，综合回收能力强，被市场广泛采用。现用的机械处理法主要有三个步骤：拆解、粉碎和分选。拆解能够将部分金属与非金属分离，还可以将金属进行分类。长时间以来，拆解都是由人手工完成，手工拆解导致拆解速度慢，成本高，所以各国公司都在研究如何实现自动化拆解，日本NEC公司就研究出一套拆卸废电路板的设备[6]，该设备主要利用红外加热和两级去除的方式进行拆解，极大地提高了拆解的效率。为了使废弃电子元件中各种成分进行分离，人们想出来一种方便高效的方法---粉碎，利用机械设备，主要是锤碎机、锤磨机、切碎机和旋转破碎机，有时也使用剪切设备，将废弃电子元件进行粉碎，为分选做好准备。瑞士的一家公司就研发了一种在超音速下将涂层线路板等多层复合制件破碎的新设备，它可以根据各种材料的冲击和离心特性不同将各种复合材料分离开[5]。此外，还可以利用低温破碎技术进行废弃电子元件的粉碎。机械处理的最后一步是分选，分选是将各种材料分离开，集中进行再利用处理。分选利用各种材料的物理特性不同，如：利用磁力、重力等，常规的分选机有气力摇床分选机、涡流电选机和静电分选机。

2.2火法冶金

火法冶金主要是提取废弃电子垃圾中的有色和稀贵金属，以前所使用的方法主要有焚烧、电弧炉、鼓风炉熔炼和高温气相熔化等。国内外有很多火法冶金处理电子垃圾的案例，如：用诺兰达工艺处理电子废料，在诺兰达炉冶炼的同时加入电子垃圾，但每次不能加入过多，其热平衡需要依靠精矿来实现，一个诺兰达炉每年处理100000吨电子垃圾[7]，电子垃圾中有色金属伴随精矿的冶炼产出。另一工艺是卡尔多炉冶炼电子垃圾，瑞典波立登公司Ronnskar 冶炼厂将电子垃圾中含铜量高的直接投入矿铜冶炼的吹炼阶段，而含铜量低的则投入卡尔多炉内，其产出的铜合金主要含Cu、Ag、Au、Pd、Ni、Se 和 Zn。

与国外的火法冶金技术相比，国内的火法冶金技术发展比较晚，工艺较为落后。在2000年以前，我国以人工拆解，接着以鼓风炉或反射炉冶炼废弃电子垃圾的方式进行电子垃圾的处理，与此同时，出现了许多鼓风炉冶炼电子垃圾的民间小作坊，这种民间小作坊设施不全、污染大和安全性低。民间小鼓风炉的回收方式导致的结果就是环境严重污染。2000年以后，我国已经逐渐禁止了小规模的反射炉、鼓风炉工艺，但目前，我国电子垃圾的火法工艺依然在探索阶段。现如今我国对电子垃圾的处理已经逐步系统化，有些电子垃圾处理厂已经采用富氧顶吹处理电子垃圾，把火法冶金处理电子垃圾与矿铜或贵金属冶炼相结合，将火法处理电子垃圾作为附属方式融入有色冶金，结合各自的优点，综合回收有价金属，以更节能、更有效和更绿色的方式回收电子垃圾中的各种金属。

2.3湿法冶金

随着学者们对湿法冶金研究的不断深入和人们的环保理念日益加深，近些年来湿法冶金凭借着高精度和较为优良的可控性，在行业中受到了广泛的关注。针对于电子垃圾的处理，湿法冶金操作的主要步骤为：首先经过一系列的浸出，如：酸浸或碱浸，随后对金属进行分离和富集处理，常用方法为碳吸附法、离子交换法、沉淀法和溶剂萃取法等。最后再将浸出液进行诸如化学还原、电化学精炼等方法将金属回收。浸出操作作为湿法冶金过程的首要步骤，广泛使用的浸出液是XCN、XCL、CH4N2S和Na2S2O3等。对于Au、Ag、Pt、Pd等稀贵金属来说，他们在元素周期表中的活性顺序从大到小依次为Au、Ag、Pd、Pt，根据实验得出，在pH范围为10～10.5时它们于XCN中的溶解度达到最大。当浸出结束后，下一步就是将稀贵金属从浸出液中进行回收操作，实验[8]中得出可使用王水溶液浸出法对废弃电脑中的黄金资源进行回收，前期投入较小且收益十分可观。也有研究[8]如：Quinet等人對此工艺回收手机里的稀贵金属手段进行了实验验证，证明了该工艺过程的经济可行性，该法可回收手机原料中93%的Ag、95%的Au和99%的Pd。尽管湿法冶金具有无可比拟的优势，但其自身的局限性同时也限制了它的广泛推广和应用，例如当线路板等有陶瓷表面层覆盖或存在杂质金属元素时，阻碍主金属的溶出，使得浸出率大幅度降低，且浸出液中杂质溶出较多，增加分离和除杂的难度，因此湿法冶金仅适用于回收贵金属和部分有色金属。

2.4生物冶金法

在过去几十年里，生物浸出技术一直是热门的课题。生物浸出回收电子垃圾中的贵金属是一种新的方法，其是利用生物的一些特性来氧化溶解电子垃圾中的金属，有的则是利用生物的排泄物或分泌物来进行氧化溶解过程，最后将这些金属还原提取出来[9]。生物浸出技术的重要步骤是浸出，其浸出方式可以分为三种：直接浸出、间接浸出、直接与间接协同浸出。直接浸出是通过生物表面所含的酶，利用酶来溶解金属，间接浸出则是通过生物的代谢产物来溶解金属。生物浸出技术主要利用的电化学氧化还原作用和电子传递，曾有研究者利用青紫色素杆菌浸出废旧电路板中的金，他们先使用直接浸出的方法，利用氧化亚铁硫杆菌氧化电路板中的铜，然后浸出;再使用间接浸出，通过青紫色素杆菌产生的氰酸溶解了电路板中的金，最后将金还原，该方法最终金的回收率达到80%。

另一生物冶金技术是生物吸附，生物吸附利用微生物和金属离子之间被动的物理化学作用来提取金属。通过研究表明，大部分微生物，如：细菌、藻类和真菌类都有吸附金属的特性，利用该种特性可以完成金属的富集提取。

生物冶金法处理电子垃圾对环境污染小，且耗能低，不用花费太高的成本，是未来电子垃圾处理的新型环保方式，但冶炼时间过长一直是生物冶金法有待解决的关键问题。

3 电子垃圾收集建议

3.1规范收集渠道

通过对电子废弃物收集的相关企业或者部门进行审核，合格的则颁发资格许可证，并支持正规企业建立收集网络，通过建立互联网平台进行收集，扩大收集范围，并对互联网收集平台实现科学智能管理。可以参考国外相关经验，充分发挥社区作用。

3.2完善相关法律法规，加强管理

进一步完善电子废弃物处理的相关法律法规，加大对电子垃圾收集的相关企业或者部门的管理力度，取缔甚至去除为了利益污染环境的小作坊。可规划一片适宜的区域，建立相关园区，进行统一管理。而且这样也可以提高居民对政府的信任度，打消部分群众担心自己隐私被泄露的顾虑，更好地保证电子垃圾回收的顺利进行。

3.3加强合作，鼓励创新，探索先进技术

加强企业间的合作及技术交流，多方合作共同攻克技术上难题。支持高校人才及技术人员赴国外学习、交流，主动向发达国家学习这方面的先进技术，与世界各国携手努力解决电子垃圾的问题。同时政府应当加大对电子垃圾回收处理相关企业的扶持力度，鼓励其进行创新，同时对使用先进、污染小的处理手段的企业给予奖励。鼓励高校与科研机构在电子垃圾处理技术及回收模式等发面深度研究与创新，寻找更有利于电子产品可持续利用的模式。

3.4提高企业的责任感，推行企业回收

企业对于自己的产品最为了解，在如何处理这种废弃产品方面也更为专业。如松下中国与合作的回收公司有针对防止冰箱和空调在处理过程中氟利昂物质泄露的回收处理装置，既回收资源又保护环境。而且由企业进行回收，消费者也会信赖，企业形象也会有所提升。

3.5进行垃圾分类和电子废弃物收集的宣传工作

电子垃圾收集的关键是全民行动，让每个人都重视起来，自觉进行垃圾分类，不随意处置。而前提在于提高居民的环保意识。政府及社区应多开展有关垃圾分类的一系列宣传活动，还可以贴一些警示的宣传标语，通过各种活动让居民了解电子垃圾随意丢弃的后果，提高居民的环保意识，调动居民自觉投身于电子废弃物回收的积极性。

4 结语

电子垃圾是可回收利用的资源，政府应该规范电子垃圾的收集渠道和流程，加强民众电子垃圾回收意识，合理高效地收集电子垃圾。对于电子垃圾的处理，应当承建电子垃圾处理厂，根据电子垃圾的种类，合理选用机械处理法、火法、湿法或是生物浸出法，高效环保的回收电子垃圾中的有用金属。现阶段我国电子垃圾的处置仍有不足的地方，应当根据自己国情制定相关制度，学习先进的电子垃圾处理技术，系统化电子垃圾的收集，使大量的电子垃圾可以得到合理的回收利用。

参考文献

[1] 黄惠娥，李丽萍，吴晓滨，卢耀贵.中国电子垃圾的回收现状、政策分析及其建议[J].再生资源与循环经济，2016，9（10）：29-32.

[2] 郭英涛.浅谈电子垃圾回收渠道的建立[J].中国化工贸易.2014.3：232.

[3] 李军.“洋垃圾”进口禁令为全球治理提供契机[N].中国环境报，2018.7.

[4] 金江军.电子废弃物回收与处理策略研究[J].生态经济，2012（5）：171-173.

[5] 姜宾延，吴彩斌.电子垃圾的危害及其机械处理技术现状[J]. 再生资源研究，2005.3.14.

[6] 毛玉如.电子废弃物现状与回收处理探讨[J].再生资源研究，2004（2）：11-14.

[7] H. Veldbuizen，B. Sippel，Mining discarded electronics，Ind.Environ.1994，17（3）：7.

[8] P. Quinet ，J. Proost，A. Van Lierde， Recovery of preciousmetals from Electronic scrap byhydrometallurgical processingroutes，Miner.Metall. Process.2005，22（1）：17-22.

作者簡介：杨金明（1995，11-），男，云南大理，江苏大学材料科学与工程学院，2015级本科生，研究方向：冶金工程.

闫雨薇（1996，9-），女，河北石家庄，江苏大学材料科学与工程学院，2015级本科生，研究方向：冶金工程.

霍浩江（1997，3-），山西吕梁市，江苏大学材料科学与工程学院，2015级本科生，研究方向：冶金工程.

基金项目：江苏大学学生科研项目（项目编号：A类）