废旧电子产品回收利用技术的现状浅析

1.简介
由于科技的进步，政策的推进，消费市场的庞大，我国已经逐步成为世界电子产品生产和消费的中心。人们在享受高科技电子产品带来的好处时，同时也将面临电子垃圾导致的严重污染问题。国家统计局数据表明，80年代累计至今，我国电视机、洗衣机和冰箱的社会保有量约为3.5亿、1.7亿和1.3亿台。由于使用寿命到期、电子产品技术的成熟和经济水平的进步，我国将很快进入电子电器产品报废的高峰期。例如，在2003年，就淘汰了约600万台电脑和3000万只部手机。
更加严重的是，每年世界范围内产出的几亿吨垃圾，大部分最终都通过各种方式流转到我国。使得我国成为一个电子垃圾的“倾倒站”和污染重地，如图1-1所示。国外之所以将电子垃圾运来中国，是从当地立法限制、环境保护、回收成本和经济效益以及回收技术难题等方面来综合考虑的。我国相关部门也开始意识到上述问题，并开始了长达5年多的孕育和准备，以出台相关的管理和条例。例如，在《清洁生产促进法》和《固体废物污染环境防治法》基础上，制定了和欧盟WEEE和RoHS相似的《电子信息产品污染防治管理办法》。期望也在2006年7月1日开始能够真正贯彻实施。
这里要谈的是废弃电子产品回收利用的基本技术问题。因为它涉及到是否能真正有能力回收，甚至有效地变废为宝。回收利用的基本概念是指通过各种方法提取那些寿命终结产品和制造过程副产物中的价值或者能量，让其进入生产或者使用阶段的过程。一般说来，回收可分为6个级别，包括：
(1)重新销售；
(2)维修翻新或者再制造；
(3)元器件回收；
(4)材料回收；
(5)燃烧能量回收和；
(6)垃圾掩埋[1]。
(1)和(2)的级别较高，对整个产品直接销售，或者对某些部件进行更换或者升级重新包装销售，或者重新利用产品中的模块和子系统来制造类似产品。这种情况可以说回收的是设计和制造过程中投入的技术价值。由于更新换代等原因，很多电子产品或者部件在其主要功能丧失之前早就被拥有者放弃，但是这些对于其他使用者或者使用场合仍然有较大的价值，于是便促成了广大的二手电子市场。(3)和(4)是目前回收的主要级别。由于元器件的设计寿命一般要大于产品的使用寿命，因此很多回收商将高价值的器件和模块，从系统里机械拆卸或者从电路板上脱焊，进行检测测试后重新销售。而材料的回收则处于较低的级别，电子产品中有大量的各种特别的金属、塑料、陶瓷和玻璃，有价值且数量可观，可通过各种物理或者化学等方法来分离和提取。(5)和(6)级别最差，分别代表通过燃烧而获取热能和作为填充材料或直接掩埋处理。
国际上的回收相关技术相对成熟，而我国研究则刚开始起步。因此本文将主要从塑料的回收、印刷电路板(PCB)的金属提取两个方面简要介绍国内外对普通的废旧消费电子产品的回收利用技术的现状。
 
图1-1我国已成为电子垃圾的“倾倒站”和污染重地
2.塑料的回收
电子产品中的热塑性塑料主要见于机架、连接器、导线绝缘部分、卡板导向器、开关、刻度面板、器件塑封、电容介电部分等等。比较常见的种类有：PVC(聚氯乙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、ABS/PVC复合塑料、PC(聚碳酸酯)、PC/ABS复合塑料、PS(聚苯乙烯)和PPO(聚苯撑氧)。电子产品中的热固性塑料主要见于外壳、塑封和基板，常常以环氧树脂为基础，掺入很多其他特殊功能的添加剂。例如，一个典型的塑封材料的基本构成如表I2-1所示[2]。
表2-1：典型IC塑封材料的基本构成
 
极其少量的污染或者混淆，可能会对塑料的性能产生很大的影响。因此，塑料的识别和分类是回收的第一步。除了使用部件上已有的代码标签等外，还有测试分子结构的傅立叶红外光谱、傅立叶黎曼光谱、X射线等方法。其基本原理是通过红外光、激光或者X射线照射被测物质，由于各种有机物质都有独特的电磁吸收光谱，因此通过测量被测物质的反射光谱，然后和标准谱对比，就可以探测其塑料的基本结构和种类。Wan等人于1994年提出了一种叫做光声技术的塑料识别方法，采用了Nd：YAG绿色激光照射被测试物质。与红外光谱的差别是，它测量其物质的热辐射，而不是测量其反射或者吸收情况。其优点是不受物质表面的颜色、标贴以及形状的限制[3]。Ahmd和Hull则提出采用超声穿透的办法，通过测量高频超声波在物质中的穿透时间和衰弱来量化其物理性能，最终决定其物质结构信息[4]。美国的磁分离系统公司(MSS)则利用光学传感器等技术，制造出可以识别不同颜色混合塑料颗粒的自动生产线系统[5]。塑料与塑料之间的分离则出现了超临界流动法悬浮和沉降法。其基本操作是将混和废弃物至于容纳CO2或者SF6与CO2混和气体的压力容器中，调整不同的气体流动量，而逐步将不同密度的物质悬浮而分开[6]。