廢棄電腦及配件中貴金屬的回收利用

張 璟，丁忠浩

（武漢紡織大學(xué) 環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院，湖北 武漢 430073）

廢棄電腦及配件中貴金屬的回收利用

張 璟，丁忠浩*

（武漢紡織大學(xué) 環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院，湖北 武漢 430073）

本文介紹目前國(guó)內(nèi)外對(duì)廢舊電腦的回收處理現(xiàn)狀，并概述了現(xiàn)在所應(yīng)用的回收廢舊電腦產(chǎn)品中貴金屬的主要方法和新工藝。

廢舊電腦；貴金屬；火法冶金；多孔吸附；生物浸取

21世紀(jì),信息、材料和生命科學(xué)得到飛速發(fā)展,信息技術(shù)、信息載體和信息材料的更新是科技發(fā)展的必然趨勢(shì)?？萍及l(fā)展史表明,人類文明的每一次進(jìn)步都對(duì)人類生活帶來了極大的好處,但與此同時(shí),也都伴隨著環(huán)境遭受污染的代價(jià)[1]。根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2006》的數(shù)據(jù)表明，到2005年，我國(guó)城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村電腦擁有率達(dá)到了41.5臺(tái)/百戶和2.1臺(tái)/百戶，人們?cè)谙硎苄畔⒓夹g(shù)和工具更新帶來便捷的同時(shí)，淘汰和報(bào)廢的電腦正越來越成為社會(huì)的負(fù)擔(dān)[2]。并且廢舊電腦中含有大量的重金屬、PBB、PBDE、等有毒有害成分[3]，處理不善將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。然而另一方面廢舊電腦中含有許多可以資源化利用的材料，例如塑料、電腦板卡[4]、顯像管材料等。因此，回收利用廢舊電腦產(chǎn)品成為當(dāng)前亟待解決的問題，引起了全社會(huì)的關(guān)注。

1 國(guó)內(nèi)外廢棄電腦回收處理現(xiàn)狀

目前，電腦廢棄物的大量產(chǎn)生已經(jīng)對(duì)各國(guó)產(chǎn)生威脅。歐洲大多數(shù)國(guó)家已經(jīng)建立相應(yīng)的回收處理體系，并且致力于發(fā)展新的回收處理技術(shù)。特別是瑞士，是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化回收處理電子廢棄物的國(guó)家。瑞士現(xiàn)有已安裝的電腦315萬(wàn)臺(tái)（平均每?jī)扇艘慌_(tái)）[5]，其中2003年共有68000噸電子垃圾，占總垃圾量的2.6%。而瑞士電子垃圾有效的回收來自于SWICO組織的有效管理。主要管理電子產(chǎn)品如：電腦、電視、收音機(jī)等。這組織系統(tǒng)通過和生產(chǎn)者、消費(fèi)者、處理廠的合作，由ARF（Advance Recycling Fee）負(fù)責(zé)回收、運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用。有專門的公司把不同的電子垃圾帶到不同的回收系統(tǒng)[6-7]。

日本2000年生產(chǎn)電腦約1200萬(wàn)臺(tái)，主要品種有桌上型和筆記本型兩大類。一般使用壽命為桌上型6~7年、筆記本型為16~17年，但更新期為3~5年，故產(chǎn)生的廢舊品較多,且增長(zhǎng)較快。日本對(duì)廢舊電子電器的回收義務(wù)規(guī)定為生產(chǎn)者或進(jìn)口者。而在日本全國(guó)有兩大團(tuán)體進(jìn)行回收處理工作，在全國(guó)分兩組(A組為松下和東芝，B組為日立和索尼)建成數(shù)十個(gè)再生工場(chǎng)，除系統(tǒng)開發(fā)成功再生利用技術(shù)外，并制定了基本一致的收費(fèi)辦法和回收方式，每年共有60萬(wàn)噸的廢舊電子電器被收集，送往回收處理工廠分類、拆除，有價(jià)值的材料被回收循環(huán)利用[8]。

美國(guó)是世界上最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),同時(shí)也是電子垃圾的最大制造國(guó)。據(jù)美國(guó)國(guó)家安全委員會(huì)估計(jì),從1997年到2004年,全美僅報(bào)廢的電腦就將達(dá)到3億多臺(tái),而到2005年,在每1臺(tái)新電腦投放市場(chǎng)的同時(shí)就有1臺(tái)舊電腦加入電子垃圾的行列。美國(guó)早在20世紀(jì)90年代初就對(duì)廢舊家電的處理制定了一些強(qiáng)制性的條例,2002年當(dāng)局針對(duì)廢舊家電的回收利用又出臺(tái)了一系列法規(guī)法令,對(duì)從事回收家電產(chǎn)品中制冷劑的人員資格、使用的設(shè)備以及回收比率等都做出明確的規(guī)定,使廢舊家電的回收利用過程能夠達(dá)到政府所規(guī)定的各項(xiàng)要求和技術(shù)指標(biāo)。作為電腦產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用大國(guó),美國(guó)也把電腦等電子產(chǎn)品歸入家電產(chǎn)品類進(jìn)行法律上的約束[9]。

在我國(guó)，由于受傳統(tǒng)觀念、經(jīng)濟(jì)條件、技術(shù)水平等因素的影響，一般家庭報(bào)廢或淘汰的廢電腦處置方式主要是送人、賣給收廢品的小商販或放入家庭儲(chǔ)藏室。國(guó)內(nèi)企事業(yè)單位淘汰或報(bào)廢的電腦絕大部分是束之高閣,繼續(xù)留在倉(cāng)庫(kù)里。因?yàn)楝F(xiàn)有體制決定了電腦盡管已經(jīng)不能再使用,仍算是企事業(yè)單位的固定資產(chǎn),不能輕易扔掉。不管如何,這些廢電腦總有一天要作為垃圾處理掉,被小商販?zhǔn)召?gòu)?fù)沁@些廢電腦的最終歸宿。然而國(guó)家也做出了一系列對(duì)策及努力：國(guó)家在1995年頒布的《固體廢物污染環(huán)境防治法》的基礎(chǔ)上，對(duì)包括廢電腦在內(nèi)的廢家用電器的不規(guī)范和不正當(dāng)處置做出了規(guī)定，組織制定再生資源回收利用管理?xiàng)l例和廢舊家用電器回收利管理辦法，通過加快建立再生資源的回利用體系和示范來規(guī)范廢舊家用電器的回收利用工作[10]。

2 從廢棄電腦中回收貴金屬的方法

目前我國(guó)對(duì)電子電器廢棄物處理的缺失一方面是制度不健全，另一方面回收電子電器廢棄物成本高，經(jīng)濟(jì)效益低才是制約這個(gè)行業(yè)發(fā)展的根本原因。因此，除了制定有效合理的回收處理制度，應(yīng)用經(jīng)濟(jì)的回收工藝才能正常持續(xù)的把廢舊電子電器回收產(chǎn)業(yè)化。

2.1 廢棄電腦及配件的回收價(jià)值

電腦廢棄物中含有多種可供回收再利用的材料，據(jù)統(tǒng)計(jì)：1 t隨意收集的電子板卡中含有大約272.4 kg塑料、130 kg銅、0.45 kg黃金、41 kg鐵、29.5 kg鉛、18 kg鎳、20kg鎳、10 kg銻、9kg銀及鈀、鉑等其他貴金屬,僅這0.45kg黃金就價(jià)值6 000美元[11]。因此回收其中的貴金屬在整個(gè)回收環(huán)節(jié)中是最能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。事實(shí)上，普通金礦的含金量即使品位低至3g/t也具有開采價(jià)值，經(jīng)選礦得到的金精礦也只有70g/t左右，與廢電腦板卡中的含金量450g/t相距很遠(yuǎn)。

2.2 從廢棄電腦中回收貴金屬的傳統(tǒng)方法

電子電器廢棄物一般是先經(jīng)過預(yù)處理工藝，手工拆解與分類。經(jīng)過手工和機(jī)械輔助拆解，各種電子元器件得以分離，對(duì)可以可在使用的部分可以進(jìn)行可靠性檢測(cè)后重復(fù)使用，對(duì)有毒有害的部分單獨(dú)處理。拆解后就可以進(jìn)行回收處理。目前，國(guó)內(nèi)外廢電腦的回收利用以金屬(包括銅、鎳、鉛、錫、鐵等賤金屬和金、銀等貴金屬)為主，回收貴金屬的工藝技術(shù)主要分為火法冶金、濕法冶金和機(jī)械法。

火法冶金技術(shù)主要包括焚化法和裂解法[12]，指利用高溫使電腦板卡等部件中的非金屬物質(zhì)與金屬物質(zhì)相互分離，部分非金屬物質(zhì)變成氣體逸出熔融體系，另一部分呈浮渣形式浮于金屬熔融物料上層，可分離去除貴金屬在熔融狀態(tài)下與賤金屬形成合金，除去表面的浮渣后，將熔融合金注入相應(yīng)模具中冷卻，再通過精煉或電解處理使貴金屬與賤金屬分離，同時(shí)使各貴金屬相互分離[13]。此法回收效率高、簡(jiǎn)便，但容易產(chǎn)生廢氣、廢渣二次污染，且能耗大，設(shè)備昂貴[14]。

濕法冶金亦是目前應(yīng)用較為廣泛的從電子廢棄物中提取貴金屬的方法，并且早在 20 世紀(jì)70 年代就已經(jīng)被西方發(fā)達(dá)國(guó)家所采用，廢棄物顆粒在酸性或堿性條件下浸蝕．浸出液再經(jīng)過萃取、沉淀、置換、離子交換、過德以及蒸餾等一系列過程最終得到高品位及高同收率的金屬。濕法冶金處理過程中要使用強(qiáng)酸和有劇毒的氰化物等，產(chǎn)生的廢液含有重金屬、氰化物等物質(zhì)，廢水處理成本高[15]。

機(jī)械法又稱為物理法，是根據(jù)物料的物理特性，如密度、導(dǎo)電性和磁性等性質(zhì)所存在的差異性來回收金屬的方法[16]。一般是先通過破碎機(jī)把物料破碎到合適的粒徑，在通過磁選、風(fēng)選、電選、浮選對(duì)各種材料加以分離[17]。該法具有處理成本低和對(duì)環(huán)境造成的二次污染小等特點(diǎn)，符合當(dāng)前的市場(chǎng)需求，因此具有一定的優(yōu)越性。目前，該方法是發(fā)展最快和應(yīng)用最廣泛的從電子廢棄物中回收金屬的方法。

2.3 從廢棄電腦中回收貴金屬的新方法

（1）電解過濾法：在一定的pH、溫度、電解質(zhì)的條件下，通過電解反應(yīng)，使陽(yáng)極上廢舊電子電器的金屬的各種成分得以分離，活性強(qiáng)的先溶解，活性弱的則沉淀。然后在不同電壓下分別過濾回收[18]。濕法冶金技術(shù)回收廢電腦中的金屬的基本原理是利用廢電腦中的絕大多數(shù)金屬（包括金等貴金屬和賤金屬）能在硝酸、王水等強(qiáng)氧化性介質(zhì)中溶解而進(jìn)入液相的特性，使絕大部分貴金屬和其它金屬進(jìn)入液相而與廢電腦中的其他物料分離，然后從液相中分別回收金等貴金屬和其它賤金屬。這種方法即可用于普通金屬回收，也可用于貴金屬回收。但生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生廢水污染，并且能耗大。

（2）生物浸取法：生物技術(shù)提取貴金屬是利用許多生物體對(duì)金銀等貴金屬有特殊的親和力，用細(xì)菌浸取貴金屬。20世紀(jì)80年代開始研究，目前尚未應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

許多生物體對(duì)金銀等貴金屬有特殊的親和力，可以用細(xì)菌浸取貴金屬。生物技術(shù)提取貴金屬的基本原理是利用Fe3+的氧化性將貴金屬合金中的其它金屬氧化或溶解，貴金屬裸露便于回收，還原得到的Fe2+可被細(xì)菌氧化成Fe3+再用于浸取貴金屬。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道：用含10g/L的Fe3+和細(xì)菌溶液浸取電子廢料，溫度為20～30℃，pH值小于2.5，兩天時(shí)間后，金的回收達(dá)到97%，且含細(xì)菌的浸取液可以再生反復(fù)使用。

還有一種方法是利用菌體細(xì)胞通過絡(luò)合、沉積、氧化還原、離子交換等作用對(duì)貴金屬離子吸附，然后把細(xì)胞回收起來，提取其中的貴金屬。Pethkar等人[19]用處理好的家禽羽毛包埋牙支狀枝孢霉，固定化細(xì)胞吸附Au3+的能力較強(qiáng)，在酸性條件下(pH=1～5)，吸附率達(dá)88%，吸附量達(dá)110mg/g。

生物技術(shù)提取貴金屬具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但浸取時(shí)間長(zhǎng)、浸取率較低。由于該方法能夠大大減少貴金屬二次資源處置過程中的酸堿和氰化物的使用量以及減少火法冶金處置過程中的煙塵排放量，從經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)的角度看，具有較大的應(yīng)用前景，代表著未來技術(shù)的發(fā)展方向。

（3）活性炭、特種樹脂等多孔性物質(zhì)的吸附技術(shù)：通過吸附材料對(duì)廢舊電子電器的含貴金屬料液進(jìn)行吸附。盧業(yè)玉等利用自制黃原酯棉吸附回收廢棄PC電腦電路板中的Au，回收率在85%左右，回收的Au純度為99.59%。本方法簡(jiǎn)單，成本低，回收純度較高[20]。

3 結(jié)語(yǔ)

日新月異的科學(xué)技術(shù)給人們帶來進(jìn)步與便利的同時(shí),也帶來了大量電子垃圾?！把h(huán)再生,變廢為寶”,這是我們治理廢舊電腦及配件的指導(dǎo)方針和原則 ，在我國(guó)，應(yīng)盡快出臺(tái)相關(guān)法律法規(guī),明確電腦生產(chǎn)廠家的責(zé)任，同時(shí)加強(qiáng)公民的資源危機(jī)和環(huán)保教育[21],倡導(dǎo)全民參與廢電腦回收與利用活動(dòng)；另一方面，要成功地吸收和借鑒國(guó)內(nèi)外好的經(jīng)驗(yàn)和做法為我所用，建立廢電腦及電子垃圾集中處置機(jī)構(gòu),加強(qiáng)新技術(shù)的研究及推行，加大綠色環(huán)保電腦的研發(fā)，使廢物資源化、再利用化,最大限度地保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境。

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Recycling of Precious Metals from Discarded Computers and Accessories

ZHANG Jing, DING Zhong-hao

(School of Environment& Urban Construction, Wuhan Textile University，Wuhan Hubei 430073, China)

This paper describes the current status of recycling and disposal of discarded computers both at home and abroad. It also outlines the currently applied major methods and new techniques in precious metals recycling of discarded computer products.

discarded computers；precious metals；thermometallurgy;porous adsorption；biological leaching

X76

A

1009－5160(2010)03－0058－03

*通訊作者：丁忠浩（1950-），男，教授，研究方向：生態(tài)環(huán)境污染控制.

紡織工業(yè)協(xié)會(huì)2008年指導(dǎo)性項(xiàng)目（200838）.