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计算机废弃物的处理与利用 张学义陈雷 中国民航管理干部学院， 北京 110102 摘要 介绍计算机废弃物的来源、 组成、 污染， 重点阐述了计算机废弃物的拆卸技术和塑料、 线路板、 贵金属的回收利用 方法。对计算机废弃物处理有重要的参考借鉴价值。 关键词 计算机废弃物; 来源; 回收利用 THE DISPOSAL AND UTILIZATION OF THE COMPUTER WASTE Zhang XueyiChen Lei Civil Aviation Management Institute of China， Beijing 100102， China AbstractIn this article， it is introduced the source， composition and pollution of computer wastes with an emphasis on the demolition technology of computer waste and also the recycling s of its plastics， circuit boards and precious metals， which provides an important reference for the treatment of computer wastes. Keywordscomputer wastes; sources; recycling 随着计算机产业的飞速发展， 计算机产品的更新 换代速度变得越来越快。计算机的生命周期也越来 越短， 废弃物数量大幅增加。它比其他固体废弃物总 量的增长速度快 3 倍， 是城市垃圾中增长最快的部 分。计算机废弃物不仅量大而且处理回收困难， 世界 各国为之困扰。 计算机中含有大量铅、 隔、 镍、 铬、 汞等重金属和 其他有毒有害成分， 若不进行收集、 处理， 则会对人类 生存环境和人体健康构成严重危害。因此， 计算机在 给人类社会带来种种便利的同时， 也逐渐给人类的生 存环境带来严重危害， 应当给予重视， 并消除其隐患。 1计算机废弃物的来源和组成 计算机废弃物是随着计算机的出现而产生的。 其废弃物的来源主要有两大类， 一类来源于人们的生 活; 另一类来源于产品的生产过程 包括最初的设备 制造商， OEMs 。前者可进一步划分为两部分 一是 家庭和小商家用计算机; 二是大公司、 研究机构和政 府用计算机。 1. 1家庭和小商家 家庭和小商家用计算机用过后常被丢弃。当今 的计算机行业不断向市场推出新产品， 几乎每隔 18 个月市场就会进行全面地更新换代。一台个人计算 机的有效生命期正从 4 ～ 5 年减少到 2 ～ 3 年。新软 件同旧硬件时常不兼容或显得运转低效， 因此消费者 不得不购买新电脑以适应产品更新。 由于计算机不属于法定的有害废弃物的范畴， 家 庭用户和小商家可以合法的将其扔到废物箱里， 进行 填埋或燃烧处理。迄今为止， 只有美国的加利福尼亚 州和马萨诸塞州通过禁止电子废弃物填埋的法令。 因此， 现存的法律漏洞也是废旧计算机无法得到回收 的一个重要原因。 1. 2大公司、 研究机构和政府 这些大型机构经常对员工的计算机进行更新换 代。例如， 微软在世界上有 50 000 多员工 其中有些 人拥有不止 1 台电脑 ， 约每 3 年就将电脑全部更新 换代一次。这些大型机构丢弃的计算机废弃物走向 了二手使用者、 回收处理和出口市场。 另一类是来源于生产过程中的电子废弃物。从 生产线上下来的商品不能满足质量标准而被废弃时， 最初设备制造商就产生了电子废弃物。 1. 3计算机废弃物的组成 计算机废弃物的化学组成主要有金属、 塑料、 玻 璃等， 其中电路板占 23 、 塑料占 23 、 含铁金属占 32 、 不含铁金属占 3 、 玻璃占 15 、 其他占 5 。 76 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期 桌上型计算机材料组成见表 1。 表 1桌上型计算机材料组成 物质名称质量分数 /质量 /kg回收率 /主要的应用软件 硅石24. 886. 800屏幕、 CRT 和电路板 PWB 塑料22. 996. 2620外壳、 底座、 按钮、 线缆皮 铁20. 475. 5880结构、 支架、 磁体、 CRT 和 PWB 铝14. 173. 8680结构、 导线和支架部件、 连接器、 PWB 铜6. 931. 9190导线、 连接器、 CRT 和 PWB 铅6. 301. 725金属焊缝、 防辐射屏、 CRT 和 PWB 锌2. 200. 6060电池、 荧光粉 锡1. 010. 2770金属焊点 镍0. 850. 2380结构、 支架、 磁体、 CRT 和 PWB 钡0. 030. 050CRT 中的真空管 锰0. 030. 050结构、 支架、 磁体、 CRT 和 PWB 银0. 020. 0598PWB 上的导体、 连接器 注 1. 以 27. 22 kg 折合 60 磅 的电脑为参考， 塑料中包含的环氧丙烷阻燃剂以及其他几百种添加剂和稳定剂不一一列出。 2. 数据来自 Electronics Industry Environmental Roadmap. Austin， TX Microelectronics and Compu-ter Technology Corp. 1996 。 2计算机废弃物对环境的污染 “据一项最新研究报告显示， 2004 年， 超过三亿 一千五百万部计算机成为废物， 到 2006 年， 每一部新 计算机投放市场， 就有一部计算机沦为垃圾。其中被 捐去慈善机构或被回收者， 不足 14 。而与计算机 废弃化的速度愈见加剧并行的却是计算机平均寿命 的逐渐缩短。1997 年， 计算机主机平均寿命为 4 ～ 6 年， 计算机荧光屏为 6 ～ 7 年， 至 2007 年都减至不足 两年。 ” 计算机由各种金属、 玻璃以及塑料制成， 其 中， 包含大量对环境都有极大的污染的材料， 如 用于 制造计算机机壳的塑料， 都涂有一层防火剂， 而这种 防火制剂是有毒的; 制作显示器的玻璃含有大量的 铅， 而电路板中则含有银、 铜等重金属。如果人们将 这些 “垃圾” 直接掩埋在土壤中， 不做任何处理， 那么 这些物质就会渗透出来， 对土壤及地下水造成严重污 染， 威胁动植物安全， 并间接危害到人类的健康; 假如 对这些垃圾进行焚烧， 这些原料则会释放大量的有害 气体， 对空气造成污染， 最终形成酸雨。 用于清理有毒废液的费用是昂贵的， 为此， IBM 等一些大公司已在寻找一种从开始就减少废物排放 的生产工艺; 一些厂商也在设法使用循环类化学溶 剂， 比如用硝化甘油去替代某些有毒化学剂， 并有专 门的系统监控环境清洁度。 据国外一个关注计算机废弃物问题的组织的报 告指出， 每个显示器的显像管内含有大量有害物质， 电路板中也含有大量的铅， 这种物质会破坏人的神 经、 血液系统以及肾脏; 计算机的电池和开关含有铬 化物和水银， 铬化物会透过皮肤， 经细胞渗透， 少量便 会造成严重过敏， 更有可能引致哮喘、 破坏 DNA; 水 银则会破坏脑部神经。此外， 计算机元器件中还含有 砷、 汞和其他多种有害物质， 如果将废旧计算机丢弃 到荒野或垃圾堆填区域， 这些重金属就会对地下水引 起严重污染。而这些污染会通过不同的途径影响人 类， 人们饮用地下水或食用受污染的动植物， 甚至直 接吸入汽化的重金属后， 这些重金属积聚在人体之 内， 假以时日便会使人中毒。可见， 废旧计算机严重 污染了地球的生态环境。由于计算机垃圾已被列为 有毒废料， 所以不可以草率埋掉或者烧掉。由于涉及 大量有毒废料， 旧计算机的处理和回收就成为一项极 为复杂的高成本行当， 也成为一道世界性的难题。电 子垃圾已被认为是世界上增长最快的垃圾， 衍生出极 其严峻的环保浩劫。近年来， 如何处理报废计算机成 为众多发达国家的环保噩梦， 一些国家甚至不顾道 义， 将文明社会的有毒垃圾千方百计出口到发展中国 家， 我国就是受害国之一。 此外， 计算机的附属产品， 如大量的废弃软盘、 光 盘、 打印机墨盒， 也对环境造成了相当大的污染。计 算机对环境的污染还有一些微小的方面如粉尘和噪 音等等。 然而， 计算机产业废弃物对环境的负面影响， 在 86 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期 我国一直没有得到应有的重视。原因并不复杂。首 先， 这种污染并不是立竿见影， 马上就可以看到的， 一 般几年后， 甚至更长时间方可显现。 3计算机废弃物的回收利用 对计算机废弃物的回收利用， 实现计算机废弃物 的 “减量化、 资源化、 无害化” ， 是计算机废弃物处理 技术发展的大势所趋和方向。 3. 1拆卸技术 拆卸是处理计算机废弃物的第 1 步， 也是能否将 废弃物处理规模化、 产业化的关键一步， 拆卸分离效 果对进一步回收稀有贵金属非常重要。计算机产品 的自动或半自动拆卸研究进展缓慢， 绝大部分拆卸工 作仍需要人工完成。所以拆卸技术应着重开发通用 型、 多功能实用拆卸工具， 在拆卸过程中充分利用经 过系统培训的人， 有一定拆卸工具和拆卸人员组成的 类似拆卸生产线。这样的生产线具有高效、 灵活、 适 应性强的特点， 可以避免自动拆卸设备复杂、 投资大、 拆卸废品单一的不足。在我国， 这样的劳动密集型处 理方式有其特有的优势。 拆卸计算机线路板的方法有烤板的方法和机械 自动拆解技术。烤板的目的是把焊锡熔化， 然后能够 把上面的元器件分离下来。烤板有两种形式 1 直接法 把元器件的线路板直接放到烤炉上 烤。这样加热迅速， 分离快， 但由于烤板温度比较高， 加热时多数元器件有损坏。 2 间接法 使用专业的烤板设备， 主要是指锡 盘， 对其进行加热， 温度控制在焊锡的熔化温度， 然后 把线路板放置在锡盘上， 通过熔化的焊锡对线路板进 行加热。 日本 NEC 公司开发了一套自动拆卸电路板中电 子元件的设备。利用红外加热和两级去除的方式使 穿孔元件和表面元件脱落， 不会造成元件的损伤。德 国 FAPS 的自动拆卸方法是先将废电路板在加热液 体中融化焊料， 再用一种 SCARA 机械装置分拣可用 构件。 3. 2塑料回收利用技术 计算机废弃物中各种塑料成分约占 22 ， 含量 较高的塑料有 PP、 PE、 PVC、 ABS、 PU 等。 废塑料的热解油化技术已经获得了商业应用。 将废塑料破碎， 在一定真空度下加热溶解， 在一定的 催化剂作用下， 裂解成链状烷烃和烯烃， 冷凝后回收 液体或气体燃料。同其他热解技术相比， 真空热解技 术具有以下优点 第一， 在相同的裂解速度下， 真空热 解可以大幅降低反应温度， 同时能避开二恶英形成的 温度范围。第二， 真空下可以大大缩短裂解产物在高 温热解区停留时间， 降低副反应发生的概率， 从而提 高液体产品的收率。第三， 由于不需要引入惰性气 体， 降低了气体产品的分离处理难度。 以废塑料为骨架原料， 可以制成防火的装饰板。 产品广泛用于装饰、 吊顶、 家具制作等， 产品本身不仅 具有外观艳丽多彩的特点， 而且具有防火、 防水、 绝 缘、 不变形、 不老化、 加工容易的特点。 制备防水材料， 用在房屋表面， 就像涂刷一层玻 璃钢， 封闭快， 渗透性能强， 在施工过程中无需加热， 具有干燥迅速、 附着力强、 耐酸碱等特点， 同传统防水 材料相比， 成本更低， 且延长了使用寿命， 通常下可使 用 20 年。 3. 3线路板的回收技术 计算机线路板中含有一定量的稀贵金属， 具有重 要的回收价值， 同时也是回收电子废弃物的一个难 点。 对线路板机械预处理包括破碎、 筛分和分选等技 术。 破碎设备主要有 锤碎机、 锤磨机、 切碎机和旋转 破碎机等。日本公司的回收工艺采用两级破碎， 分别 使用剪切破碎机和具有剪切冲断作用的磨碎机。特 制的磨碎机使用复合研磨转子， 选用特种陶瓷为研磨 材料。 瑞士公司开发了一种在超音速下将涂层线路板 等多层复合材料分开的新设备。德国使用了旋转切 刀切碎， 磁选后液氮冷却锤磨碾压工艺。 元器件分选设备主要有以下两种方法 1 电选和磁选。涡流分选机是利用涡电流力分 离金属与非金属的方法， 特别适用于比重相近的塑料 与轻金属之间的分离。已被广泛用于从电子废弃物 回收非铁金属。静电分选机也是常用的分离金属和 塑料的方法。传统的磁选机用于分离磁性物质。德 国 DaimlerBenz Ulm 研制了一种分离金属和塑料的电 分选机， 可分离粒径小于 0. 1 mm 的颗粒。 2密度分离。风力分选取机， 旋风分离器和重 力分选机可用于金属与塑料的分离。 后处理回收包括金属冶炼、 塑料回收利用、 填埋、 焚烧等。经过分离富集的金属一般再送到金属冶炼 公司利用湿法冶金、 火法冶金以及生物法等方法进行 96 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期 提纯。其他成分可用于焚烧或填埋。这种工艺的特 点为 液氮冷却可以防止塑料燃烧， 避免有害气体形 成。电分选可分离 0. 1 mm 以下的颗粒， 贵金属得到 回收。 3. 4计算机中贵金属回收方法 回收废计算机中贵金属有两种冶金方法， 即火法 和湿法。 1火法。计算机废弃物的火法冶金是 20 世纪 80 年代从电子废弃物中回收贵金属应用最广泛的技 术， 其实质是一种最古老的炼金方法。采用火法冶金 技术能将聚合物降解或将金属熔融， 可以比较容易地 从中回收能源和有用成分， 从而避免了复杂而昂贵的 分离分类过程。火法冶金技术的基本原理是利用冶 金炉高温加热剥离非金属物质， 贵金属熔融于其他金 属熔炼物料或熔盐中， 再加以分离。非金属物质主要 是电路板有机材料等， 一般呈浮渣物分离去除; 而贵 金属与其他金属呈合金态流出， 再精炼或电解处理。 这种技术主要通过焚烧、 等离子电弧炉或高炉熔炼、 烧结或熔融等火法处理的手段来去除电子废弃物中 的塑料及其他有机成分， 使金属得到富集并进一步回 收利用。火法冶金技术主要包括焚烧、 热解、 汽化、 直 接冶炼技术等。火法冶金技术从电子废弃物中提取 贵金属的一般工艺流程如图 1 所示。 图 1火法冶金技术从电子废弃物中提取 贵金属的一般工艺流程 2湿法。湿法冶金技术回收废计算机及其配件 中的贵金属时， 所需进行的预处理操作内容通常包括 拆解和挑拣不含贵金属的部件， 将含有贵金属的部件 在 400℃ 左右加热以及粉碎至一定的粒度等。预处 理中对含有贵金属的部件进行加热处理的目的， 是为 了使部件中的大部分有机物分解除去， 降低酸的消耗 并使后续工艺简单化。粉碎至一定粒度的目的是为 了在湿法冶金过程中能够使部件内部的金等贵金属 顺利地转入溶液。 将经过上述预处理工序后的板卡等废计算机部 件浸泡在约 9mol/L 的硝酸中并适当加热， 可使这些 部件中的 Ag、 贱金属和 Al2O3、 CuO、 CdO、 ZnO、 TiO2、 NiO 等氧化物溶解， 经过过滤， 得到含银及其他有色 金属的硝酸盐溶液， 用电解或化学方法回收银。金、 钯、 铂等贵金属不溶于硝酸， 仍留在板卡等部件上。 将此时不溶的部件浸泡在王水中， 加热至微沸状态， 使金、 钯、 铂等贵金属溶解而进入溶液。过滤， 将滤液 蒸发浓缩在一定体积并分批加入少量盐酸赶硝。根 据溶液中贵金属的含量高低加入适量水稀释至一定 的浓度， 用亚硫酸钠或草酸、 甲酸、 水合肼、 硫酸亚铁、 甲醛等还原剂将溶液中的金还原成金颗粒沉淀下来。 钯、 铂则以配合物形式留在溶液中， 用萃取方法或氨 水沉淀钯铂而得到回收。 4结语 计算机产业发展迅速， 应用广泛， 更新换代越来 越快， 因此计算机废弃物的处理利用成为固体废弃物 处理中的重要课题。 把计算机废弃物用拆卸技术、 塑料回收利用技 术、 线路板回收技术和贵金属回收技术加以处理利 用， 对节能减排、 保护环境具有重大意义。 参考文献 ［1 ］ 张学义. 计算机产业发展引发环境问题的思考［J］ . 环境时代， 2007 11 8- 13. ［2 ］ 牛冬杰. 电子废弃物的处理处置与资源化［M］ . 北京 冶金工业 出版社，2007. 作者通信处张学义110102北京市朝阳区花家地东路 3 号中国 民航管理干部学院 E- mailzh_xueyi sina. com 2010 － 04 － 07 收稿 07 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期