废旧显示器的环保处理技术

摘要：分析电视机、计算机CRT显示器对环境的危害及处理现状，讨论加热丝法、热变形法、熔融法、激光处理法、金刚石切割等物理分离CRT显示器方法，以及热酸喷射和热酸浴的化学分离方法。结合中国的具体情况分析处理后的材料再利用状况，指出了CRT显示器处理在发达国家和发展中国家不同的技术发展趋势。
关键词：CRT显示器；分离技术；含铅玻璃；材料再利用
0 引言
据有关统计，我国电视机的社会保有量超过4亿台，其中很大部分是20世纪80年代末进入家庭的产品，现在已到了报废年限[1]。预计从2003年起，我国每年有500万台以上电视机需要报废。随着国家向信息化社会的迈进，目前每年约有3000万台以上电子计算机进入家庭，其中绝大部分计算机的显示设备用的是CRT显示器。
CRT显示器中含有铅，含量超过40%，它是一种有毒的重金属，人体过量吸收铅会引起中毒，而摄入低量的铅可能对人的智力、神经系统和生殖系统造成影响，比如影响智力和骨骼的发育，造成消化不良和内分泌失调，导致贫血、高血压和心律失常，破坏肾功能和免疫功能等，而且危害胎儿。
目前中国对废旧CRT显示器的处理情况主要是依靠小商贩的回收，将其转卖给二手市场或者交给小作坊处理掉，二手市场将这些有安全隐患的电视机卖给农村和偏远地区，可能对环境造成污染，对人的安全造成威胁。而将其卖给处理作坊，这些作坊会将这些玻璃进行土法熔化处理回收其中的铅，处理中的烟尘和处理中产生的剧毒的副产品倾倒到土壤或者水体中，造成巨大的环境污染和威胁人类健康。有的小作坊只提取其中的电路板，其他部件抛弃造成巨大的环境污染，还有些小作坊将这些没有安全保障的CRT显示器直接组装成新的电视机销售，对人类的安全造成极大的威胁。因此对CRT显示器进行环保处理迫在眉睫。
1 环保处理技术情况
目前为了对CRT进行环保资源化再利用，需要把无铅的屏玻璃和有铅的锥玻璃分离，通常可以采用两种方式达到玻锥玻璃和玻屏玻璃分离的目的。
方式一是将CRT玻壳从显示器中取出后，直接采用玻壳的拆解技术分离玻锥玻璃和玻屏玻璃，然后单独进行破碎处理；这种方式可以得到完整的CRT玻锥玻璃和玻屏玻璃，两种玻璃的分离较彻底。如果需要回收完整的玻锥玻璃或玻屏玻璃，或者对玻璃成分的要求严格，可以优选这种方法。
方式二是将取出的CRT玻壳玻璃直接进行破碎，采用分选的方式将两种不同的玻璃分离；这种方法不需对玻壳玻璃进行拆解，但需要增加对不同玻璃成分进行分选的装置，两种玻璃的分离也不够彻底。如果用于对玻璃成分要求不严格的情况，可以优选这种方法。
据了解对于方式二，它的分离效率很低，为了得到分离较完整的CRT玻锥、玻屏玻璃，使其用于CRT管或其他功能玻璃的生产，实现CRT显示器资源化利用价值的最大化；因此方式一是比较合适的，在此主要针对方式一的处理技术进行介绍。
1.1 显像管分离技术
当前国内外研究采用的拆解CRT玻壳的方法基本可以分为两类，即物理拆解法和化学拆解法。物理拆解法包括电加热丝法、变形法、熔融法、激光处理法，以及其他分割方法如硬金属棍、金刚石切割等。
化学拆解法即酸法，由于用来封接CRT锥-屏玻璃的熔结玻璃是一种可微晶化的低熔点玻璃，较易溶解于硝酸等溶液中。所以可以采用硝酸、有机酸等溶液，通过浸泡或冲洗的方式溶解熔结玻璃，并辅以冷热冲击过程实现CRT玻壳玻璃的分离。
主要的分离方法如下：[2]
（1）电热丝分割法。是利用电热丝加热-骤冷热应力使之分离的方法，其分离速度快，无噪声，缺点是切口不太整齐，需做简单后续处理。德国某公司的电热丝分割设备是采用镍铬合金（80%Ni+20%Cr）电热带，通电加热，在400℃温度下，对CRT加热30~45s，断电后，CRT周围温度18~20℃，利用加热-骤冷热应力，使屏、锥分离。该公司的全自动切割设备，每小时可切割CRT27~33个。该方法工艺简单易操作，分解效率高，不产生污染，电热丝分离材料相对便宜，适于规模化应用。电热丝法工艺流程如图1所示。

图1 电热丝法工艺流程
（2）热变形法。加热屏、锥连接处，然后用水迅速冷却，使屏、锥分开。其优点是分割速度快，简便。缺点是无法得到完整的管屏、管锥组件，与最初目标相距较远。
（3）激光切割法。激光自动切割装置是芬兰Preventia公司的专利设备，这是一套全自动设备，利用激光发生器产生的激光分割开管屏、管锥，可分离开无铅的屏玻璃及含铅的锥玻璃，切割分离面非常整齐，分离质量好。分离后的无铅玻璃及含铅玻璃经过无水洗涤后，可以直接利用到新CRT生产企业。整个处理过程中，不使用化学物质和水，可形成CRT行业一个完整闭环过程，此外，该设备还可以统计切割显像管的数量。例如，一个40kg的电视机经过处理后可得到35~38kg的再生原材料，循环再利用效益非常显著。该设备的报价为每台50万欧元，价格较贵。