（环境科学专业论文）从电子废弃物中浸金的实验方法研究.pdf

青岛科技大学研究生学位论文 e x p e r i m e n t a lm e t h o d sr e s e a r ch o fg o l d l e a c h i n gf r o me l e c t r o n i cw a s t e a b s t r a c t t h ee l e c t r o n i cw a s t e sc o n t a i n e dv a r i o u sm e t a l s ，s u c ha sg o l d ，s i l v e ra n dc o p p e r e x c e p tf o rs o m ep o l l u t a n t s i ft h ee l e c t r o n i cw a s t e sa r ed i r e c t l yd i s p o s e da sg a r b a g e ， t h i sw o u l dn o to n l yb eaw a s t eo fa m o u n to fm e t a l s ，b u tr e s u l ti ns e r i o u sd a m a g et o e n v i r o n m e n t t h ew a s t ec i r c u i tb o a r d sw e r ed i g e s t e d t h ec o n t e n t so fg o l do fw a s t e c o m p u t e rc i r c u i tb o a r d sa n dw a s t ep h o n eb o a r d sw e r e0 0 4 3m e g ga n d0 16 5m e g g r e s p e c t i v e l y r e c o v e r i n gg o l d f r o mc i r c u i tb o a r d sm a yn o t o n l yb r i n g f o r d l c o n s i d e r a b l ee c o n o m i cb e n e f i t ，b u ta v o i dh a r mt oe n v i r o n m e n t t a k i n g5 0 0gw a s t ec i r c u i tb o a r d sf o re x a m p l e ，t h e yw e r ep r e t r e a t m e n t e du s i n g n i t r i ca c i d , a n d 捌e dt h er e s i d u ea f t e rp r e t r e a t m e n t , t h e nf o u rg o l dl e a c h i n gm e t h o d s w e r ec h o o s e nt ol e a c hg o l d ，a n dl e a c h i n gs c h e m e sw e r ed e s i g n e da c c o r d i n gt o d i f f e r e n tm e t h o d s g o l dl e a c h i n gr a t eo fi o d i n a t em e t h o dw a st h el o w e s ta m o n gt h e f o u rm e t h o d s ，a n dt h eb e s tg o l dl e a c h i n gc o n d i t i o no fo t h e rt h r e em e t h o d sw e r e ( 1 ) t h i o s u l f a t el e a c h i n gg o l dw i 也c o p p e ra n da m m o n i ae x i s t e d ：s o l i d l i q u i dr a t i oo f1 ：5 ， n l i o s u l f a t ec o n c e n t r a t i o no fo 3 0m o l l ，a m m o n i ac o n c e n t r a t i o no fo 4 0m o u l , c o p p e ri o n sc o n c e n t r a t i o no f0 0 3m o f l ，l e a c h i n gt e m p e r a t u r eo f4 0 ，l e a c h i n g t i m eo f 2 5h ，p hv a l u eo f 9 1 0 ，a d d i n g5 0 0m l0 2 s 0 3 小a n da i rf l o wr a t eo f1 2 l m i n ，a n dt h eh i g h e s tl e a c h i n gr a t eo fg o l dr e a c h e d9 3 3 6 ；( 2 ) t h i o s u l f a t el e a c h i n g g o l da d d i n gs o d i u mc h l o r i d e ：t h i o s u l f a t e c o n c e n t r a t i o no f1 0m o l l ，a m m o n i a c o n c e n t r a t i o no f0 8m o l l ，s o d i u mc h l o r i d ec o n c e n t r a t i o no f0 8m o l l ，l e a c h i n g t e m p e r a t u r eo f3 0 ，l e a c h i n gt i m eo f 2h ，p hv a l u eo f9 10 ，a d d i n g5 m l0 2 s 0 3 a n da i rf l o wr a t eo f1 2l m i n ，a n dt h eh i g h e s tl e a c h i n gr a t er e a c h e d91 7 9 ； ( 3 ) t h i o u r e al e a c h i n gg o l d ：u n d e rt h ec o n d i t i o n so fp hv a l u eo f1 0 0 ，t h i o u r e a c o n c e n t r a t i o no f2 4 l ，f e 3 + c o n c e n t r a t i o no f0 6 ，r e a c tt e m p e r a t u r eo f2 5 ， l e a c h i n gt i m eo f 2h ，a n dm a t e r i a lp a r t i c l es i z eo f l e s st h a n10 0m e s h e s t h i o u r e al e a c h i n gg o l da n dt h i o s u l f a t el e a c h i n gg o l dw e r es e l e c t e dt oc a l c u l a t e 丛皇量壅茎塑主堡全竺窒堕塑鲨堕窒 - _ - _ - _ _ _ - _ _ - _ _ _ _ _ - 一 t h ec o s t c o m p a r i n gt h et h r e em e t h r o d s ，t h i o s u l f a t el e a c h i n gg o l dw i t ht h ee x i s t so f c o p p e ra n da m m o n i ai n v o l v e dt h el o w e s tc o s t t a k i n gt h i sm e t h o df o re c o n o m i c b e n e f i ta n a l y s i s ，i tw a sc o n c l u d e dt h a tt h ep r o f i tg a i n e df r o ma t o no fw p c b b y t h i s m e t h o dw a s3 0 9 0 0 4y u a n t h i o s u l f a t el e a c h i n gg o l dw i t ht h ee x i s t so fc o p p e ra n d a m m o n i ah a dt h ea d v a n t a g e so fq u i c kl e a c h i n gs p e e d ，s m a l lt o x i c i t y , s i m p l e o p e r a t i o n ，l o wc o s t ，e t c b e s i d e s ，i th a p p e n e di nt h ea l k a l i n ec o n d i t i o no fp h = 9 1 0 ， h a dw e a kc o r r o s i o nt oe q u i p m e n ta n dg o o de n v i r o n m e n t a lb e n e f i t s ，m e e t i n gt h e c u r r e n tw i n w i ne c o n o m i ca n de n v i r o n m e n t a lr e q u i r e m e n t so f t h em o d e r nt i m e s k e yw o r d s ：w a s t ec i r c u i tb o a r d t h i o s u l f a t et h i o u r e al e a c h i n gg o l d 青岛科技大学研究生学位论文 1 1 本课题的研究背景 1 文献综述 随着科学技术迅猛发展，电脑、手机、电视、冰箱等高科技产品在很短的时 间内就被淘汰，而变成“电子废弃物”。有关资料表明，中国是世界上最大的家 电生产国和消费国之一【l 】。报废电子器件的数量正在以惊人的速度增长。调查表 明，仅美国每年丢弃的报废电脑就超过1 0 0 0 万台，至2 0 0 5 年有1 5 亿台废电脑 及工作站需要处理；西欧的电子电器消费在1 9 9 2 年就达到7 0 0 万吨，将产生4 0 0 万吨报废的电子电器，此后，这种消费以每年3 的速度增长【2 j 。 印刷线( 电) 路板是在绝缘基材上提供元器件之间电器连接的导电图形形成 的成品板，其英文简称为p c b ( p r i n t e dc i r c u i tb o a r d ) 。p c b 是电子工业的基础， 我们几乎能见到的电子设备都离不开它，小到电子手表、计算器、通用电脑， 大到计算机、通迅电子设备、军用武器系统，只要有集成电路等电子无器件， 它们之间电器互连都要用至u p c b 。常用家用电器，如电脑、电视、电话中的印 刷电路板所占的比例分别为：2 3 ，7 ，1 1 i j j 。 随着经济和信息设备更新换代速度的加快，各类电子产品的普及率也日益提 高，同时也将有大量的电子废弃物产生。因此，作为电子产品中必不可少的一部 分一p c b 也随电子产品的废弃而遭废弃，成为一种典型的电子废弃物。废p c b 不 同于一般的固体垃圾，它含有铅、镉、水银、六价铬、聚氯乙烯及卤化物阻燃剂 等多种重金属和有毒有害物质，处理不当会对环境产生严重的影响；同时废弃p c b 中又含有金、银、钯、铂等贵金属，有很高的经济价值【4 】。据统计【5 】，i t 随意收集 的电脑板卡中大约含有2 7 2k g 塑料、1 3 0k g 铜、4 1 蚝铁、2 9k g 铅、2 0k g 锡、1 0k g 锑、9k g 银、1 8k g 镍、0 4 5k g 金和钯、铂等贵金属，仅其中所含的金、银、铂、 钯等金属价值就高达数万美元。因此，广泛开展有关废线路板回收利用方面的研 究，使这些宝贵的二次资源得到科学合理的资源化和无害化处理，对保证人类所 需生产和生活资源的永续利用，促进人类的可持续发展具有十分重要的意义。 1 2 电子废弃物的现状 1 2 1 国外电子废弃物现状 美国环境保护署估计美国每年的电子废弃物为2 1 亿吨，占城市垃圾的1 。 欧盟每年废弃电子设备也高达6 0 0 8 0 0 万吨，占城市垃圾的4 ，且每年以 从电子废弃物中浸金的实验方法研究 1 6 2 8 的速度增长，是城市垃圾增长速度的3 5 倍。未来5 一l o a 的年增量被 业内人士估计为2 5 左右【6 】。英国每年有超过5 万吨的废弃线路板被淘汰，其中 仅有1 5 以一定方式回收，剩下8 5 被填埋处置【_ 门。经1 9 9 9 年统计，日本废旧家 电总量约2 0 0 0 万台( 约6 5 万吨) ，相当于整个日本总废弃物的1 3 ，另外，日 本的电脑废弃量也相当惊人，据2 0 0 1 年日本的统计数据表明该年日本废弃的废 旧电脑重约8 万多吨【8 。9 1 。此外，2 0 0 7 年联合国大学调查结果显示，每年电子垃 圾产生量达到4 0 百万【1 0 】。 1 2 2 国内电子废弃物现状 随着经济的高速发展，电子产品渗透到生活的各个领域，我国人口众多，按 社会保有量测算，每年将有4 0 0 万台电冰箱，6 0 0 万台洗衣机，5 0 0 万台电视机和 电脑以及近1 0 0 0 万部手机被淘汰【1 1 1 。实际上，我国电子废弃物数量远不止这些， 还包括从国外非法进入国内的大量电子废弃物，如美国所收集的电子垃圾有8 0 出口到亚洲，其q b 9 0 进入我引1 2 q 3 1 。l ij i n h u i 等 1 4 1 在2 0 0 4 年就预测我国未来1 2 年( 2 0 0 4 2 0 1 5 年) 四大类家用电器( 彩色电视机、家用电冰箱、洗衣机、空调) 和个人电脑的废弃量，预测结果显示：( 1 ) 在未来十多年中，从整体来看家用电 器和个人电脑的年废弃量呈上升趋势；( 2 ) 到了2 0 1 0 年，我国彩色电视机废弃 大于5 8 0 0 万台；电冰箱废弃量大于9 0 0 万台；洗衣机废弃量大于1 1 0 0 万台；空调 报废量大于1 2 0 0 万台；个人电脑废弃量为7 2 0 0 万台；( 3 ) 废旧家用电器的产生 量至少至t 2 0 1 5 年仍然保持急剧增长的强劲势头。 近年来，我国大陆的线路板制造业以平均每年1 4 4 的增长率高速发展。到 1 9 9 5 年，我国线路板的总产量居世界第5 位，产值己占世界线路板总产值的5 2 ， 2 0 0 0 年国内电子工业对线路板的需求量更猛增到1 5 万吨。在电子产品市场总规模 已达1 万亿元、电子工业产值己居世界第4 位的我国，废弃线路板的数量十分巨大。 以电子工业发达的广东东莞市为例，每月产生的线路板、覆铜板边角料等电子废 弃物就超过5 0 0 0 吨，而整个广东省则超过8 0 0 0 吨【”】。因此，废弃线路板数量的剧 增己成为我国不可忽视的环境问题。 1 3 电子废弃物的特征及危害 1 3 1 电子废弃物的特征 ( 1 ) 组成杂，处置困难【6 , 1 6 】 电子产品不仅种类繁多、结构复杂，其制造材料也多种多样，而且不同品牌 产品的设计又有很大的差异。如电子废弃物中占较大比重的废旧印刷电路板，其 2 青岛科技大学研究生学位论文 中含有多种塑料和金属，结合方式复杂，单体解离粒度小，不容易实现分离。这 给电子废弃物的回收及资源化利用带来了相当大的困难，其回收利用率较其它城 市垃圾低得多。 ( 2 ) 回收价值高，前景好 电脑中金属的含量为3 5 左右，而洗碗机中的金属含量高达5 5 。电子废弃 物的线路板主要由基板材料一玻璃纤维强化酚醛树脂或环氧树脂以及大量金属 元素组成，它通常含有3 0 的塑料，3 0 的难熔氧化物以及大约4 0 的金属，几 乎包含了元素周期表中所有的元素【1 7 】。电子废弃物中的塑料熔化后可作为新产品 的原材料或者被用作燃料。当把塑料作为熔化过程水泥炉中的燃料时，i t 塑料能 代替1 3 t 煤【6 1 。国内外学者对废旧电路板的组成与解离情况进行了一定的研究，研 究表明，不同电子设备的电路板中元素的组成和含量不同。如电视机中印刷电路 板的贵金属含量比计算机中少，铁、铅和镍的含量多【l8 1 。瑞典r o n n s k a r 冶炼厂对 个人计算机中的印刷电路板的组分进行了分析，结果如表1 1 所示【1 9 】。 表1 - i 电脑印刷电路板的主要物质组成 t a b l e1 - 1m a j o rc o m p o n e n t so fc o m p u t e r sp c b 废弃线路板中仅铜的含量即高达2 0 ，另外还含有铝、铁等金属及微量的金、 银、铂等稀贵金属。尽管金价格昂贵，但是它却一直是印刷电路板上不可替代的 材料，被誉为“现代工业生命的维他命”，有人说电脑的含金量比例超过世界上 质量最好的金矿，把大量电子废弃物称为待开采的“矿山 2 们。因而电子废弃物 具有比普通城市垃圾高得多的价值。 1 3 2 电子废弃物的危害性 电子废弃物的成分主要有铅、汞、铬、镉、镍等几十种金属，聚氯乙稀、聚 乙烯、丙烯腈、丁二烯、苯乙烯聚合物、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯对苯二甲酸 3 从电子废弃物中浸金的实验方法研究 酯、聚碳酸酯、尼龙和聚酰胺、人造橡胶等多种塑料，以及溴化阻燃剂、调色剂、 表面涂层等，可以说电子废弃物成份复杂，据报道【2 1 1 ，一台普通的个人电脑含有 7 0 0 多种化学原料、几十种金属、有机物，其中一半以上是有毒有害物质。一台 1 5 英寸的c r t 显示器就含有镉、汞、六价铬、聚氯乙烯塑料，印刷线路板中含有 溴化阻燃剂等有害物质；机箱和磁盘驱动器中含有铬、汞等元素；电视机、电冰 箱、手机等电子产品也都含有铅、铬、汞等重金属；手机电池中含有锂、镍、镉 等金属；电子废弃物中还含有大量致癌、致畸变等巴塞尔公约禁止越境转移 的有毒有害物质【6 2 2 - 2 3 】。在各种家电中，电脑对人类的危害是最为严重的，其危 害性如表1 2 所示【2 4 1 。 表1 2 电脑对人体的危害 t a b l e1 - 2t h eh a r mt oh u m a nb o d yo fc o m p u t e r 此外，再以卤素阻燃剂和重金属为例：由于卤素阻燃剂在燃烧或加热过程中 会成为潜在的二嗯英来源，因此含有卤素阻燃剂的材料已经被一些国家确定为有 毒污染物，需要特殊处理，以降低环境危害；重金属铅在环境中富集，对动植物 和微生物有严重的慢性毒害，其毒性主要是损害神经系统、血液系统、肾脏和干 扰内分泌系统。镉的化合物被列为有毒物质是由于可能对人体产生不可逆的损 害，它可在体内富集，尤其在肾脏中。汞进入水体后，可转化成甲基汞，通过食 物链在生物体内富集，可导致神经系统慢性损伤，2 0 世纪5 0 年代发生在日本的震 惊世界的公害病一水俣病，就是由于汞污染造成的。 因此，印刷电路板作为电子废弃物的代表如果不适当处理会对环境造成严重 污染。若随意丢弃在野外或直接进行填埋，由于风吹雨淋，有毒有害物质如重金 属就会被淋溶出来，随地表水流入地下水或侵入土壤，使地下水和土壤受到一定 的污染，从而造成人畜中毒；如果无控制地焚烧电子废弃物，会释放出二嗯英等 有毒、有害气体，并易形成酸雨，将引发人们神经系统和免疫系统的疾病。因此， 电子废弃物需要非常专业化的回收处理技术。传统的填埋或焚烧等技术并非好的 4 青岛科技大学研究生学位论文 处理方法【2 5 硎。 面对数量剧增、具有资源性和潜在危害性双重特性的废弃线路板，若能按照 循环经济的理念采用适当的技术将其中的资源回收再利用，不仅可以使废弃线路 板的数量大大减少，而且还可以最大限度地消除有毒有害物质，避免其对环境的 污染，同时也节约了大量的能源和资源，创造可观的经济效益。因此，建立在环 境保护基础上的废弃线路板的绿色回收技术，是当今环境和化工研究者共同追寻 的目标。 1 4 电子废弃物的回收处置现状 电子废弃物再生利用的操作通常包括拆解、分解、破碎、分离、贵金属回收 和废物处置等环节【2 引。一些小贩将收回的旧家电清洗、修理或重新组装后再转卖 进入市场或销往农村，这些继续使用的产品大都己远远超过了设计寿命期，继续 使用将会导致事故频发，对人体健康、生命和财产构成隐患，同时也对市场形成 冲击。还有一些拆解作坊对废旧家电进行手工分解拆卸，再利用燃烧或者化学试 剂提取有用金属后，作为垃圾丢弃，结果导致严重的重金属及“三废污染”。再 有就是科学回收处理利用【l 刀j 。 可以说，中国对于已经进入回收领域的电子废弃物处置技术主要有2 种处理 途径【2 4 】：( 1 ) “再利用或反复利用r e u s e ”，将仍可使用的一些电子元器件继续 使用；( 2 ) 遵守资源回收利用的“3 r 原则( r e d u c r 减量原则、r s r 再利用 或反复利用、r e c y c l e - - - 资源循环) ，“再利用或反复利用“，通过拆解、分类等 方式回收其中的部分有价值材料。 1 5 电子废弃物的处理处置对策 1 5 1 制定相应的法律法规 ( 1 ) 国外相应的法律法规 欧盟在电子废弃物回收立法方面走在世界的前列。2 0 0 3 年颁布了欧盟电子 废弃物管理法令，2 0 0 4 年又颁布实施了关于报废电子电器设备指令( w e e e ) 和关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令( r o l l s ) ，并在2 0 0 6 年禁止在电器和电子产品中使用某些有毒材料，推进电子产品的安全回收利用。 现在，大部分欧盟成员国已开始运作基于e p r 的电子垃圾回收处理系统。德国2 0 0 6 年开始实施，意大利与英国在2 0 0 7 年上半年开始实施e p r 系统。瑞士、挪威、瑞 典、比利时、荷兰等国家在w e e e 之前已实施数年的e p r t l 6 3 皿3 1 1 。韩国也在2 0 0 5 5 从电子废弃物中浸金的实验方法研究 年对e p r 也进行了重新规赳3 1 。 法国政府于2 0 0 5 年8 月启用全国性的电子垃圾回收办法。电子垃圾回收遵循 “谁生产、谁销售、谁使用，谁就负担相关环保费用 的权利与义务对等原则。 近年来，为全面推行绿色消费和资源循环再生利用，日本制定了一系列与环境相 关的法律体系，其中家电回收再利用法于2 0 0 1 年4 h 实施，该法明确了回收 者的产品责任爿 l j t 3 1 , 3 3 】。 ( 2 ) 我国相应的法律法规 电子废弃物是增长最快、最难以处置的固体废弃物种类之一，并且其往往包 括很多危险性物质，因而更具危害性。基于电子产品的特殊性和废弃后的污染危 害性大的特征，通过法律手段来管制废旧电子产品便成为我国“十一五”期间要 完成的主要任务【3 4 1 。 近年来，我国政府对电子废弃物逆向物流的关注也日益提高，陆续发布了一 系列相关政策法规【3 5 1 。2 0 0 4 年，原信息产业部根据清洁生产促进法、固体 废物污染环境防治法等有关规定，制订了：电子信息产品污染防治管理办法， 并于2 0 0 5 年1 月1 日起施行。2 0 0 4 年，废旧家用电器及电子产品回收处理管理办 法出台，提出了建立以“生产者责任制为核心的废旧家电及电子产品回收处 理体系。2 0 0 5 年，国家质检总局和国家认监委正式发布了针对欧盟r o l l s 指令( 欧 盟r o l l s 指令要求从2 0 0 6 年7 月1 日起，电子电气设备中不得含有铅、汞、镉、六价 铬、多溴联苯和多溴二苯醚这6 种有害物质) 的6 项检测方法标准，并于2 0 0 6 年1 月起施行。 2 0 0 6 年，商务部通过了旧货品质鉴定通则和旧货品质鉴定一旧家用电 器两个行业标准。2 0 0 6 年5 月1 7 日，由商务部第5 次部务会议审议通过的再生 资源回收管理办法出台，并于2 0 0 7 年5 月1 日起施行。2 0 0 8 年，国务院常务会议 审议并原则通过了废弃电器电子产品回收处理管理条例，并于2 0 1 1 年1 月1 日 起施行，该规定的核心在于废弃电器电子产品处理实行目录管理、多渠道回收和 集中处理制度，并对生产者、销售者、回收经营者和处理企业的相关责任做出了 明确规定，该条例将进一步规范旧电器回收市场。 1 5 2 发展循环经济，实现电子垃圾资源化 按照循环经济理念，随着矿产资源逐步衰竭和科学技术水平提高，循环经济 将无条件地被全社会接受，并且很多废弃物将成为重要的“矿产资源”，而且是 一种新型资源。 从可持续发展的角度来看，对电子废弃物的处理不能仅仅停留在无害化、减 量化的目标上，必须实现电子废弃物的资源化，变废为宝，循环使用。而循环利 6 青岛科技大学研究生学位论文 用的方法如果得当的话，电子废弃物将是一种可再生利用的资源，并且是隐藏巨 大利润的产业【3 1 | 。 国外电子废弃物回收再生利用体系有许多是值得我国借鉴的，比如完善的法 规、回收网络、利益相关者责权利的明确划分、协调管理及约束机制、资金保证 及经济激励机制，以保证系统的协调性、经济性和较高的环境效益p 州。 面对电子废弃物回收处理的巨大挑战，我国电子产品废弃物回收处理体系建 设，应根据我国区域经济发展特点和阶段特征，建立“政府引导、企业主体、行 业自律、制度保障 四位一体的发展机制和“个体回收户+ 回收基地”的回收模 式，形成有中国特色的电子产品废弃物回收体系新格局p 6 1 。 对于电子废弃物的处理，2 0 0 8 年联合国环境署在苏州举行了电子废弃物收集 试点与回收伙伴关系启动会，使电子产品生产、销售、使用企业以及电子废物回 收和处理企业、学校、社区等结成了伙伴关系，困扰社区的难题迎刃而解【37 1 。2 0 0 9 年11 月2 3 2 4 日，中国再生资源回收利用协会与台湾绿色生产力基金会在台北举办 “两岸电子废弃物资源再生发展论坛”，论坛深入探讨了两岸再生资源产业政策、 废电子回收处理制度、回收处理体系和回收处理技术。将资源开发的重点转向废 弃资源回收利用，建立起新型的资源和原材料供应渠道，以保障资源供应的安全， 实现资源循环永续利用【3 引。 在经济发展过程中对废弃电子产品进行回收、处理及处置还将产生社会成 本，而一个组织有序、运作良好的回收物流体系不但节约成本，更为重要的是这 些所谓的“废弃物”将得到“减量化、再利用、再循环 。 在今后的工作中，还应不断探究有效的电子废弃物管理制度，理顺正向和逆 向物流的关系，明确各责任方的安全职责，在整个产品生命周期中做到有权有责、 权责分明，方能有效地利用现代物流开展电子废弃物的回收利用工作【3 引。 1 5 3 多种渠道实现电子废弃物管理 对于电子废弃物的管理，应从以下几个渠道展开【1 6 2 5 那, 4 0 1 。 ( 1 ) 实行多渠道回收和集中处理制度 建立具有回收主体多元化、收集方式多样化，收集途径多渠道等特点的电子 废弃物回收体系，提高环境无害化回收率和再利用率，减少因收集渠道不畅而存 在的电子废弃物污染环境的潜在危害。 ( 2 ) 建立和规范电子废弃物回收网络 回收网络的建设是回收体系建设的重要环节。我国目前电子废弃物回收网络 主要是以个体回收户为主的“散兵游勇”式的走街串巷回收方式。回收网络的建 设要求对这种回收方式进行引导、规范和改编，建立统一性、规范性的电子废弃 7 从电子废弃物中浸金的实验方法研究 物回收网络。 ( 3 ) 开发替代材料，从源头减少电子废弃物的产生 生产者应尽量做到“绿色”设计、“绿色”生产，使用无毒无害或者低毒低 害以及便于回收利用的原材料，促成污染最小化，降低电子废弃物处理过程的复 杂性，减少可能产生危害环境的风险。 ( 4 ) 加强宣传和培训 广泛开展环境宣传和教育，加强法规、标准的制定。公众的参与是电子垃圾 污染最终解决的基础，要向公众广泛宣传废旧电子产品对环境、人类健康的危害 以及回收处理的重要意义，提高全民的环保意识和循环经济意识。树立公众与环 境保护相协调的价值观和消费观，自觉支持和积极参与电子废弃物回收处理工 作。广大居民应该努力提升自身环保意识，从身边的小事入手，从力所能及的行 为做起，共同为创建绿色家园而努力。针对产废企业和拆解利用处置企业进行专 题培训，提高企业环境守法意识和水平，引导企业持续改进自身环境行为。 1 6 电子废弃物回收处理技术及国内外研究现状 目前常用的电子废弃物回收处理技术主要有机械处理、热处理、化学处理或 几种处理技术相结合的方法【4 】。 1 6 1 机械处理技术 机械处理方法是根据废电路板中各组分物理性能的不同而实现金属回收的 一种手段，包括拆解、破碎、分选技术。机械处理方法最早始于7 0 年代末美国 矿产局( u s b m ) 采用物理方法处理军用电子废弃物的尝试，采用了锤磨机、磁选、 气流分选、电分选和涡电流分选等冶金和矿物加工技术【4 1 1 。目前广泛采用了原料 加工行业发展成熟的破碎和分选技术。 ( 1 ) 电子废弃物的拆解 拆解是按照一定步骤和计划从电子废弃物中拆除某些组件或者分解它的各 个部分。其重要作用体现在：对有价值组分的再回收，以及高价值、高品位零部 件的再利用，如印刷电路板、电缆等；对有害组分的分离；简化后续处理工艺， 降低处理成本等。 日本n e c 公司开发了一套自动拆卸废电路板中电子元器件的装置【4 2 】。这种装 置主要利用红外加热和两级去除的方式( 分别利用垂直和水平方向的冲击力作 用) 使穿孔元件和表面元件脱落，不会造成任何损伤。然后再结合加热、冲击力 和表面剥蚀技术，使电路板上9 6 的焊料脱焊，用作精炼铅和锡的原料。 青岛科技大学研究生学位论文 ( 2 ) 电子废弃物的破碎 电子废弃物破碎的目的是使其各种组分相互分离，且各组分之间的结合力非 常小，因而一般在破碎阶段就可获得相当高的金属与非金属的单体解离度。 德国的d a i ml e r b e n zu l m 【4 3 】研究中心在破碎阶段用旋转切刀将废板切成2 锄2c m 的碎块，然后送入锤磨机碾压成细小颗粒；日本n e c 公司【4 2 】的废电路 板回收工艺采用两级破碎技术，分别采用剪切破碎机和特制的具有剪断和冲击作 用的磨碎机，可将废板磨碎成0 1 o 3m m 左右的碎块。 ( 3 ) 电子废弃物的分选 分选是电子废弃物处理中重要的单元操作，其目的是将其中可回收利用的或 不利于后续处理、处置工艺要求的物料分离出来。电子废弃物的分选根据粒度、 密度、磁性、电性等物理性质不同而进行，可分为密度分选、重力分选、磁力分 选、电力分选等。密度分选、磁电分选是常用的两种分选技术【4 】。 密度分选【删是根据各种物料的密度和粒度的不同借助流体动力和各种机 械力的作用，使不同组分分层，从而得到不同密度和不同粒度的产品的工艺过程。 磁电分选是利用混合物料在磁场或高压电场中磁性或电性的差异进行分 离的一种方法。 美国的r a yc h a p m a n 提出对废旧电路板破碎一流化床分选流程【4 5 1 ，其主要做 法是：将废旧电路板用切碎机进行粗碎，再用锤碎机进行细碎，然后送入流化床 中进行分选，得到轻物料和金属富集体，从而实现了各种组分的分选。 1 6 2 热处理技术 ( 1 ) 焚化法 焚化法的基本流程是先将废电路板破碎至一定粒径，送入一次焚化炉中焚 烧，将其中的有机成分分解破坏，使有机气体与固体分离。由于电路板阻燃剂中 含有氯、溴等成分，若焚烧过程中温度控制不当会产生二嗯英等剧毒物质m 】。因 此，焚化法对焚化炉及其空气污染防治设施的要求极为严格。 ( 2 ) 热裂解法 热裂解【4 7 1 是在缺氧的环境下，将破碎后的废电路板置于容器中，控制压力， 给废电路板加热( 通常是3 0 0 9 0 0 ) ，其中的有机物质被分解转化成油气，经 冷凝收集后可回收燃油，其它各组分成单离状态。 ( 3 ) 微波处理技术 微波处理技术回收废旧电路板的过程是【4 8 】：先将电路板粉碎，放入坩埚中用 微波加热，使其中的有机物分解挥发出来；继续加热n 1 4 0 0 左右，余下废料( 绝 大多数为玻璃和金属) 在此温度下熔化形成玻璃化物质，这种物质冷却后，金、 9 从电子废弃物中浸金的实验方法研究 银和其它金属就以小珠的形式分离出来，回收利用，剩余的玻璃质物质回收作建 筑材料。 1 6 3 化学处理技术 ( 1 ) 酸洗法 酸洗法【3 】回收废弃p c b q b 金属的过程，是将含贵金属的废弃p c b 以强酸或强 氧化剂处理，得到贵金属的剥离沉淀物，再分别将其还原成金、钯等，含有高浓 度离子的废液则可回收硫或电解铜。但往往由于后者其经济价值明显降低，导致 在贵金属回收后的废板、废料及含有害有毒离子的废液遭任意倾弃或掩埋，而造 成严重的二次污染。 ( 2 ) 溶蚀法 溶蚀法【4 9 】主要用于回收含贵金属的接点、合金底材。将废弃p c b 置于氯化溶 蚀液中，在适当的氧化还原电位值控制下使底材溶蚀，但贵金属则不溶，因此可 以将其回收，溶蚀后母液再用氯气氧化，氯化溶蚀液循环使用，最后加以处理使 尾液合乎排放标准。但多层板需经破碎处理后再溶蚀，其内层面的溶蚀效率较低。 1 6 4 其它处理技术 ( 1 ) 电解法 电解提取是向金属盐的水溶液中通过直流电而使其中的某些金属沉积在阴 极的过程。即将废弃线路板磨碎，采用酸溶后过滤，在电解槽中提取各种金属。 电解提取不能使用大量试剂，对环境污染少，但需要消耗大量电能。中国台北中 央大学研究了金在无毒硫脲溶液中的电化学行为矧，循环伏安曲线结果表明：硫 脲在酸性溶液中对金的剥离率比在中性或碱性溶液中的高。 ( 2 ) 生物处理方法 瑞士苏黎世大学环境科学学院h b r a n d l 等人【5 1 】采用生物浸出的方法从电子 废弃物中回收金属。其思路是：首先用破碎、磁选的物理方法进行预处理，回收 其中的金属富集体，在此过程中产生的粉尘或微细颗粒( 9 5 ， 回收得到的产物经精制，其纯度 9 9 9 。周全法、朱雯唧】等主要对废旧的线路 板采用抗坏血酸还原含金的王水溶液以及熔炼等工艺回收贵金属。周全法【删、朱 萍【6 5 】等以硫酸和过氧化氢作为反应试剂进行了从印刷电路板废料中回收金和铜 的研究，实验结果表明：lk g 废电脑板卡中加入2 0 0l3 0 的双氧水，2 0 0ll ：3 的硫酸，固液比为1 ：2 ，反应时间为2h 时，金的剥离率可达9 8 以上。 ( 2 ) 硫脲法 硫脲浸金惭】是利用金在酸性条件下可与硫脲形成可溶性络离子的性质将其 提出的方法，但只有在氧化剂存在时，它们才可以溶解在硫脲的水溶液中，广泛 实用的氧化剂是f e 3 + 。金离子与硫脲形成络合物，降低了金的氧化电位，同时硫 脲在酸性溶液中被氧化成二硫甲脒。二硫甲脒主要起氧化和络合剂的作用，可使 金溶解速度加快【6 7 | 。 硫脲浸金【6 8 】的主要特点是干扰离子少、速度快，还是一项日臻完善的低毒提 金新工艺，因此硫脲浸金技术成为提金技术研究的一个热点。 罗斌辉【6 9 】采用硫脲法浸取某金矿中的金，实验结果表明：每次取磨细焙烧矿 1 0 0g ，液固比2 5 ：1 ，常温浸1 2h ，并加硫酸维持p h 为1 1 5 ，硫脲浓度用量为 1 时，金的浸取率为9 0 左右。钟非文【7 0 】等将废旧印刷线路板破碎后置于盛有 酸性硫脲溶液的反应器中浸泡，在固液比1 ：5 ，浸出温度3 5 ，硫脲质量浓度1 0 g l ，浸出时间1h ，硫酸体积分数5 时，金浸出率 9 0 。s k u l a n d a i s a m y 7 1 】 等对电子废弃物中硫脲提金进行了大量的陈述，指出在有氧化剂存在的情况下金 的浸出率都达到9 0 以上。 1 2 青岛科技大学研究生学位论文 ( 3 ) 硫代硫酸盐法浸金 在有氧气存在的条件下，硫代硫酸盐与金能形成稳定的a u ( s 2 0 3 ) 2 孓络合物。 硫代硫酸盐在碱性溶液中的浸金化学反应方程式如下： 2a u + 4 $ 2 0 3 扣+ h 2 0 + 0 50 2 = 2a u ( s 2 0 3 h 卜+ 2o h 。 ( 1 3 ) 硫代硫酸盐浸金动力学的研究表明，铜离子和氨具有催化作用，因为c u 2 + 与 n h 3 形成的c u 州h 3 ) 4 2 + 在浸金过程中起氧化剂的作用f 7 2 。7 3 1 。c h i 等 7 4 】用硫酸和过 氧化氢浸出基本金属后剩余的固体用硫代硫酸铵、硫酸铜和氨水作为浸取剂浸出 金，浸出率 9 5 。此外，d f e n g 7 5 - 7 6 ，v i l l l lh u n gh a 7 7 】都对硫代硫酸盐法浸金 进行了研究，并得到了较好的浸出结果。 ( 4 ) 石硫合剂法 石硫合剂法是我国首创的新型无氰提金技术【7 8 1 ，石硫合剂利用廉价易得的石 灰和硫磺合成，无毒，有利于保护环境。非氰浸金试剂中石硫合剂发展迅速，是 最有可能取代氰化物的新型浸金试剂1 7 圳。 陈江安，周源【7 9 】对石硫合剂浸金的影响因素进行了初步探讨，指出影响l s s s 氧化的因素有温度、氧化剂的用量、铜离子、搅拌速度、氨水等因素。周源【s o 】 对某金矿进行了l s s s 法添加n a c i 在常温下的浸取条件研究，当l s s s 中的l s 在3 ：1 时，h 3 】= 0 5 一o 8m o l l ， n a c l l 】= 0 8m o l l ，温度在2 5 ，浸取时间 为3h ，金的浸出率可达到9 4 以上。从而实现了在常温下低浓度氨浸取金的目 的，并且降低了生产成本。 ( 5 ) 氯化法 。 关于氯化浸金，是指在水溶液介质中进行湿法氯化过程。在氯水溶液中，金 被氯氧化并且与氯离子配合，因而此法被称为水氯化法浸金【8 1 。8 2 1 。用作水氯化法 氧化剂的主要是氯及其含氧酸的盐。水氯化法浸金的化学反应方程式如下： 2a u + 3c 1 2 + 2h c i = 2h a u c h ( 1 4 ) 2a u + 3h c l 0 + 3 旷+ 5c r - - 2a u c l 4 - + 3h 2 0 ( 1 5 ) 2a l u + h c l 0 + i - r + 3c i 。= 2a u c l 2 。+ h 2 0 ( 1 6 ) 2n a c l 0 3 + 2a u + 1 2h z c l = 2n a a u c l 4 + 6h 2 0 十3c 1 2t ( 1 7 ) sms a e l h 【8 3 】采用氯化法浸取电解固体废物中的金，其最佳浸取条件为：氯气 进气速率1 0m l m i n ，盐酸浓度1m o l l ，温度6 0 ，反应时间6h 时金的浸取率达 到最大。p u w a d a 【州等采用在有氧化剂存在下次氯酸盐浸金，浸金率可达到9 0 。 徐家振【8 5 】等研究t 在m ( n a c l 0 3 ) ：m ( a u ) = 3 ，n a c l 浓度为4 0 l ，h c l 浓度为 l1 0 l ，反应时间为3h 条件下，金浸出率为9 9 5 8 。 ( 6 ) 溴化法 溴是一种较强的浸金剂，1 8 4 6 年，溴作为浸金剂第一次为人所知，早在1 8 8 1 1 3 从电子废弃物中浸金的实验方法研究 年美国专利就报道了用溴提金的工艺，但直到1 0 0 多年以后，由于环保事业的发 展才引起人们的注意【8 6 。87 1 。溴化法浸金可表示为： a u + 4b r 一a u b r 4 。+ 3 e ( 1 8 ) 此外，金在溴溴化物中的溶解反应如下： 2a u + 3b r 2 + 2b r - - - 2a u b r 4 。 ( 1 - 9 ) 在浸取金矿的实验中，宋庆双【8 8 】等对高银金精矿进行了溴化法浸出实验，结 果表明，一次浸出焙烧矿，金的浸出率为9 8 。刘建华【8 9 】等在常温下，n a b r 浓度 为o 3m o l l ，f e c l 3 浓度为0 0 8m o l l 及加入适量h 2 0 2 和n a c l 0 的条件下，6h 可以 浸出7 5 以上的金。关于溴化法浸取电子废弃物中的金，国内外的相关研究报道 不多，有待于以后的进一步研究。 ( 7 ) 碘化法 据莫斯科国立贵金属勘探研究院对金的阴离子络合物a x 2 ( x 为阴离子) 的 稳定性比较表明：c n i 。 b f c 1 n c s 。 n c o ，碘化法比氰化法浸金速率 也快得多。金与碘的络合物是金和卤素形成的络合物中最稳定的。由于碘化法的 成本较低，且碘是无毒药剂，因此在非氰浸金药剂中很有发展前景【8 6 。9 7 1 。 李桂春【蚓等对碘碘化物溶金的可能性进行了简单分析得出了碘化法浸金时 间短，金浸出率高等结论。李桂割9 1 】等还对用碘化法从含金矿石中提取金进行了 研究，首次提出了碘化浸金过程中i 。和1 3 。离子必须同时与金作用的观点，所得金浸 出的合理条件为：碘的质量分数在0 8 一1 0 ，1 3 ( 1 2 ) ：1 1 ( i 。) = 1 ：8 1 ：1 0 ，助氧化 剂双氧水质量分数为1 2 ，浸出时间为4h ，液固比为3 ：1 5 ：1 ，浸出温度为 常温，矿浆为中性或酸性，金的浸出率可达9 3 以上。针对碘化法从废弃印刷线 路板中提取金的工艺设计，徐渠【9 2 】等结合正交设计优化实验方法，提出了从废弃 印刷线路板中碘化法浸取金的最佳工艺条件：碘的质量分数为1 1 ，n ( 1 2 ) ：n ( i 。) = 1 ：1 0 ，双氧水的质量分数为1 5 ，浸出时间4h ，固液比为1 ：1 0 ，浸出温度为常温 ( 2 5 ) ，溶液p h