电子废弃物资源化利用工程

电子废弃物资源化利用工程本组成员：陈首林黄德毅冷远鹏郑本洪演讲者：冷远鹏内容：1.电子废弃物的现状；2.电子废弃物的简介：定义、来源、分类、特点、电子废弃物资源化；3.相关法规；4.电子废弃物的回收利用：电子废弃物中金属的回收。现状：1.电子垃圾是困扰全球环境的大问题，特别是发达国家。由于电子产品更新换代速度快，电子垃圾的产生速度更快。据统计德国每年产生电子垃圾180万吨，法国150万吨，整个欧洲约600万吨，而美国更惊人，仅淘汰的电脑很快将达到3亿至6亿台。2.我国每年将至少有500万台电视机、400万台冰箱、500万台洗衣机要报废。电子废弃物的简介：定义、来源、分类、特点、电子废弃物资源化：1.定义：1)主要使用电流、电磁场工作的设备都叫电子设备；废弃不用的电子设备都属于电子废弃物。2)电子废弃物主要包括电冰箱、空调、洗衣机、电视机等家用电器和计算机等通讯电子产品等的淘汰品。3)电子废弃物俗称“电子垃圾”。2.来源：1)消费者废弃的产品；2)设备生产过程中的不合格产品；3)其零部件和产生的边角余料；4)维修过程中产生的报废品及部件。3.分类：1)电子废弃物种类繁多，大致可分为两类：a)所含材料比较简单，对环境危害较轻的废旧电子产品，如：电冰箱、洗衣机、空调机等家用电器以及医疗、科研电器等，这类产品的拆卸和处理相对比较简单；b)所含材料比较复杂，对环境危害比较大的废旧电子产品，如：电脑、电视机显像管内的铅，电脑元件中含有的砷、汞和其他有害物质，手机的原材料中的砷、镉、铅以及其他多种持久难降解和生物累计性的有毒物质等。2)我国基本上是按用途分类,一般分为如下14类a)制冷器具：如电冰箱、冷冻箱、冷饮机、制冰机、冰淇淋机等。b)空凋器具：如空调器、电风扇、除湿机、加湿机、恒温恒湿机等。c)取暖器具：如空间加热器、板式电暖器等。d)厨房器具：如电饭锅、果汁机等。e)清洁器具：如洗衣机、干衣机、真空吸尘器、淋浴器等。f)整容器具：如电吹风、电推剪、电动剃须刀等。g)熨烫器具：如普通电熨斗，调温电熨斗等。h)电声器具：如收音机、录音机、音箱、功放、立体声组合音响设备等。i)视频器具：如电视机、录像机、摄像机、CD、VCD、DVD等。j)娱乐器具：如电子玩具、电动玩具、电子游戏机、音乐门铃等。k)保健器具：如空气负离子发生器、助听器、电灸器、热敷器等。l)照明器具：如吊灯、吸顶灯．壁灯、射灯及其他新型灯具等。m)其他器具：如定时器、电动自行车、电子表、计算器、万用表、电度表等。n)计算机和通信器具：如家用电脑、各种手机、传呼机、电话等。4.特点：1)电了废弃物具有数量多、组分复杂、危害大、潜在价值高、处理困难等特点。5.电子废弃物种类复杂、来源广泛，急剧增加的原因：1)各种电子产品的普及率的提高；2)电子产品更新换代加快；3)洋垃圾的进口。6.电子废弃物(WEEE)资源化：1)定义：电子废弃物资源化是以电子废弃物为对象，在规范的市场运作下，通过先进技术、工艺和手段，最大限度地开发利用其中蕴含的材料、能源及经济附加值等，将其转化为有用资源的过程。2)意义：达到低能耗、低物耗、低环境影响、延长生命周期、达到资源循环等目的，最终实现可持续发展。3)根本目的：实现经济发展中资源开发、能源利用和环境保护的协调发展。4)电子废弃物资源化原则流程：相关的法律法规：1)2002年，颁布《中华人民共和国清洁生产促进法》2)2004年，修订《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》3)2006年，工信部等七部门颁布《电子信息产品污染控制管理办法》4)2007年，环保部颁布《电子废物污染环境防治管理办法》5)2007年，商务部等六部门颁布《再生资源回收管理办法》6)2008年，颁布《中华人民共和国循环经济促进法》电子废弃物回收利用：1)热处理技术：a)火法冶金i.特点：贵金属回收率高，操作简单如：Engelhard的一家冶金厂采用压碎一分类一燃烧一物理分离一熔炼一电解的工艺，从电子废弃物中回收金、银、钯，其回收率达到90％；ii.缺点：有机物在焚烧过程中产生有害气体造成二次污染、其他金属回收率低、处理设备昂贵b)热解处理i.基本原理：在缺氧或无氧条件下，将电子废弃物加热至一定的温度，使其中的有机废物分解生成气体、液体(油)、固体(焦)等而与金属分离，从而达到回收金属富集体的目的。ii.热解后：固体物中金属含量较高，可作为火法冶金再生铜的原料，避免了以废旧电路板作为原料直接进行火法冶金再生铜过程中产生的二次污染。iii.热解技术是一种最新应用于电子废弃物中回收金属的方法，虽在各种金属回收技术中不占主导地位，但却是用于金属含量低的电子废弃物中富集金属的比较理想的办法，目前多处在实验室阶段。iv.等离子体高温热解装置：简介：装置通过150kW的高效电弧在等离子体高温无氧的状态下将电子废弃物在炉内分解成气体、玻璃体和金属三种物质，然后从各自的排放通道有效分离。2)湿法冶金技术c)硝酸一王水浸取法i.缺点：工艺复杂化学试剂消耗量大后续处理难对环境污染严重d)氰化法工艺i.金溶解的化学反应为：4Au+8NaCN+02+2H20→4NaAu(CN)2+4NaOH此化学反应分两步进行：2Au+4NaCN+02+2H20→2NaAu(CN)2+NaOH+H2022Au+4NaCN+H202→2NaAu(CN)2+2NaOH优点：氰化物是溶金的极好试剂，价格便宜，用量少。缺点：浸金过程中要使用大量的含氰物质，而且只能回收板卡表面的金银。废液的排放对环境污染很大。e)酸性硫脲法i.在酸性介质及氧化剂存在条件下，硫脲(SC(NH2)2)与金、银可形成稳定的硫腺络合物。其溶解电位为：Au+2SC(NH2)2→Au[SC(Ntt2)2]2++eAg+2SC(NH2)2→Ag[SC(NH2)2]2++e废弃印刷线路板先经破碎，然后加入浓硫酸和30％的H202，在加热条件下高分子有机物和铜、银、铝等金属与浓硫酸反应除。化学反应如下：Cx(H20)Y(有机高分子物)→XC+YH20(1)H2S04(浓)+Cu→CuS04+S02+2H20(2)H2S04(浓)+2Ag→Ag2S04+S02+2H20(3)优点：硫脲溶解金的速度高，毒性小，易再生，避免了使用氰化物对环境造成的污染，是值得推广的一种回收方法。缺点：当PH过小时，高浓度的硫脲易氧化，PH2时，由于硫脲水解，其消耗量增大，金溶解速度减慢，故反应过程中控制溶液PH值非常重要。f)氯化法i.在酸性条件下(PHI)下采用氯气或含氯试剂做氧化剂，可以快速溶金，化学反应方程式如下：2Au+3Cl2+2HCI→2HAuCl42Au+NaCl03+6HCl+NaCI→2NaAuCl4+3H20缺点：氯气易泄漏，造成安全事故酸性含氯溶液有及强的腐蚀性，使设备使用周期短。3)生物技术a)利用某种微生物或其代谢产物与电子废弃物中的金属相互作用，产生氧化、还原、溶解、吸附等反应，从而实现回收其中的有价金属。b)c)微生物提取金属方面的作用：i.生物浸出；ii.溶液中金属的生物富集；iii.矿石表面化学性质的生物改性。d)微生物浸出金属的基本反应：e)微生物浸出金属的典型流程图：f)微生物浸出技术的优缺点：i.优点：1）提高金和贵金属的回收率；2）从商业角度证实下游技术如溶剂萃取、电积法可用于经生物技术处理过的溶液生产贵金属；3）生产过程的简单化降低了前期投入和运营费用，缩短了建设时间，维修简单方便；4）生产在常压和室温（约为25摄氏度）条件下进行，不用冷却设备，节约了投资和运营资本；5）生物浸出的废弃物为环境所接受，节约了处理废弃物的成本，生物浸出的废弃物的预防措施也很少；6）细菌易于培养，可承受生产条件的变化，对水的要求也很低，每百万水溶液中可溶解固体物2万份。ii.缺点：1）罐浸出的时间通常为4~6天，与焙烧和高压氧化的几小时相比，时间较长；2）难以处理碱性矿床和碳酸盐型矿床等。g)相关实验i.Neil等人采用去磺弧菌(Desulfovibriodesulfuricans)从废旧电路板中回收金和钯进行了实验研究。该实验分三步进行:①用湿法冶金技术浸出废旧电路板粉末中的铜、铅和锡等基本金属，再用电化学方法回收浸出液中的基本金属，而剩余固体则用王水溶解进一步回收其中的金和钯。②向王水溶解液中添加2mmol／LNaAu(III)Cl4。溶液并通入H2，然后加入去磺弧菌(Desulfovibriodesulfuficans)与溶液中的Au(III)发生反应，形成Au(0)沉淀，固液分离回收固体金粉，分离液进一步回收钯。③向分离液中添加2mmol／LNa2Pd(Ⅱ)Cl4。溶液并通入氢气，然后加入经特殊驯化的去磺弧菌与溶液中的Pd(II)反应生成Pd(0)沉淀，溶液固液分离回收固体钯粉，回收率95％。ii.Macaskie等人提出了一种采用生物气体从电子废弃物(含电路板)浸出液中回收金、银和钯的新工艺:在充氧条件下培养肺炎克雷伯菌(KlebsieIIapneumoniae)的过程中产生的生物气通人浸出液，使与溶液中的贵金属充分反应，再从生成的反应沉淀物中回收金、银及钯等贵金属，其回收率均99％iii.Brandl等人采用硫杆菌、氧化铁硫杆菌、黑曲霉、青霉菌等细菌对机械处理电子废弃物过程中产生的粉尘或微细颗粒中的金属进行了浸出试验研究。结果表明：当细菌和真菌在培养基中的浓度大于10g／L时，65％的铜和锡被浸出，95％以上的铝、镍、铅、锌也同时被浸出；当细菌和真菌在培养基中的浓度达5～10g／L时，利用已驯化的硫杆菌可使废物中的铜、镍和铝的浸出率90％，并使得其中的铅和锡分别转化为硫酸铅、氧化锡而沉淀。4)工艺对比g)工艺特点方面：i.热处理技术适合批量回收处理各种电子废弃物，在回收金属含量低的废物方面具有良好的效果。ii.湿法冶金方法，工艺流程较为复杂，化学试剂耗量大且易腐蚀设备，并对操作者构成威胁，但金属回收率较高。iii.生物技术工艺简单，而且在回收金属的过程中具有安全、清洁、高效的特点。h)环境影响方面：i.除了生物技术在金属回收过程中产生的负面环境影响较小外，其余技术均有能耗大、产生二次污染的问题，尤其热处理技术和湿法冶金技术为甚。i)金属产品回收率方面：i.热处理法因在高温作用下，容易使电子废弃物中低沸点的金属挥发，或因浮渣等杂质带出金属，导致金属总体回收率较低。但总体上看，目前各种技术对废物中金属的回收率仍然较低，亟待改善。j)回收的金属产品特点方面：i.机械处理与热处理技术，从电子废弃物中获得的不是最终的金属产品，而是金属富集体。ii.采用湿法冶金技术和生物技术，却可从中获得纯度较高的最终金属单质或其化合物。iii.前两者可作为电子废弃物中金属回收系统的前期处理技术；而后两者则可作为回收系统的后期处理技术，回收最终的金属产品。k)经济成本方面：i.机械处理、热处理及湿法冶金技术，因设备购置和运行维护、污染治理等费用的投入较大；ii.生物技术因设备简单，且在回收过程中能耗低、二次污染小，因而具有成本低廉、环境友好的优点，具有很大的发展潜力。参考文献：1)王卓雅，温雪峰，赵跃民电子废弃物资源化现状及处理技术能源环境保护2004.102)黄帆，陈玲，杨超，盂祥周电子废弃物资源化及其环境污染研究进展安全与环境学报2011.23)王铭华，孟博，郭庆杰，刘会娥，陈爽电子废弃物资源化处理现状中国粉体技术20074)吴雯杰，王景伟，王亚林，贾金平电子废弃物中元器件的拆解与再利用环境科学与技术2007.95)段晨龙，王海锋，何亚群，温雪峰，赵跃民电子废弃物的特点江苏环境科技2003.96)刘邦凡，牛玉银，王冬梅论我国电子废弃物资源化障碍的产生及其原因生态经济2009.107)傅江，陈娴，程洁红周全法江苏省电子废弃物资源化利用企业及管理现状江苏技术师范学院学报2009.38)关杰，路迈西，董卫果，李清莲，卢样开电子废弃物资源化与综合利用途径及实现条件环境科学与技术2006.29)李晶莹，徐秀丽电子废弃物中生物冶金技术的研究进展黄