電子廢棄物是世界上增長(zhǎng)最快的垃圾，在未來(lái)5-10年的年增量估計(jì)為25％左右。一方面，電子廢棄物中含有大量可利用的鋁、鐵等金屬及金、銀、鉑等貴金屬和玻璃、塑料等材料，具有很高的回收價(jià)值。電子廢棄物組成見(jiàn)表1。另一方面，電子廢棄物中含有重金屬和其它有害、有毒成分，如鉛、汞、鎘、多氯聯(lián)苯等。若隨意丟棄、堆放或不合理處理，會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境和危害人身健康_3J。因此，如何使電子廢棄物無(wú)害化和資源化成為環(huán)境工程領(lǐng)域研究的重要課題。在此通過(guò)分析電子廢棄物的主要特點(diǎn)及與分選相關(guān)的性質(zhì)，詳細(xì)介紹物理分選的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向。
表1電子廢棄物組成％

1電子廢棄物分類收集及合理拆解
電子廢棄物的組成多樣，成分復(fù)雜。如計(jì)算機(jī)制造使用了40多種塑料，多塊電路板和多種電子元器件，如變壓器、電池、電容、晶體管、集成電路、芯片、電阻等。印刷線路板的成分見(jiàn)表2，正確界定電子廢棄物，區(qū)分設(shè)備的機(jī)械部件和電子部件，合理拆分設(shè)備和器物的箱體、殼體、機(jī)械零部件，做到電子廢棄物分類收集和合理拆解，分撿電容器、電池、電纜、塑料、印刷線路板、陰極射線管、金屬構(gòu)件，對(duì)可能引起爆炸的元器件，含有鉛、汞、鎘等有害物質(zhì)的元器件進(jìn)行單獨(dú)處理。這樣不僅能實(shí)現(xiàn)減容減重，初步富集有價(jià)物質(zhì)，還可以提高后續(xù)處理工藝的效率，簡(jiǎn)化處理流程，減少污染和處理成本。
表2印刷電路板成分％

電子廢棄物自動(dòng)拆解技術(shù)是上世紀(jì)研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。半自動(dòng)拆解生產(chǎn)線已有工業(yè)應(yīng)用的報(bào)道l4I，如浴洗或熱空氣加熱等方法熔化焊錫，再用真空夾或機(jī)器人拆除線路板元器件。利用紅外加熱和垂直和水平方向的沖擊力，結(jié)合表面剝蝕技術(shù)，使元件脫落和焊料脫焊。不同金屬在印刷電路板中的分布粒度是不同的。電路板中銅箔的厚度為幾微米到十幾微米，寬度為幾微米至1mm不等，銅箔通過(guò)膠粘劑與基板粘接；電路板上插槽中的金屬多以鋁為主，集成電路中框架材料和外引線材料多在毫米級(jí)，而內(nèi)引線則為微米級(jí)。大部分金屬的粒徑在0.074mm以上，這為采用傳統(tǒng)的物理分選富集金屬提供了可能。
金屬與非金屬之間、金屬與金屬之間的結(jié)合主要通過(guò)膠接、焊接等方式，利用硬度差別和結(jié)合不牢的特性進(jìn)行選擇性破碎，使金屬與非金屬解離。破碎產(chǎn)品粒度的選擇以金屬與非金屬的基本解離為依據(jù)，通過(guò)調(diào)節(jié)篩網(wǎng)的網(wǎng)孔控制。常用的破碎設(shè)備主要有錘碎機(jī)、錘磨機(jī)、切碎機(jī)和旋轉(zhuǎn)破碎機(jī)等。根據(jù)物料的物理特性選擇破碎設(shè)備、流程和合理的破碎產(chǎn)晶粒度，可提高破碎效率，減少過(guò)粉碎和能源}肖耗，并為物料的有效分選創(chuàng)造條件。
電路板的基板主要是由玻璃纖維和樹(shù)脂復(fù)合而成，具有一定的強(qiáng)度和很高的韌性，需要采用以剪切為主的破碎設(shè)備。
溫雪峰等人測(cè)定電路板粉碎產(chǎn)品銅、鋁的解離度。金屬鋁很容易解離，5mm單體解離度即接近100％，而金屬銅隨著破碎物料粒度的減小，解離度逐漸增加，在0.25mm左右可以認(rèn)為基本達(dá)到解離(解離度達(dá)98.65％)。值得注意的是，電子廢棄物的材料組成和結(jié)合方式日趨復(fù)雜，其中的貴金屬賦存粒度極小，不容易實(shí)現(xiàn)單體解離。為了滿足物理方法分選貴金屬得到高純產(chǎn)品的需要，采用階段研磨作業(yè)，將物理分選粗選得到的金屬富集體磨至5m以下或亞微米級(jí)是必要的。因此，需加強(qiáng)磨削作用，研制適合金屬粉末粉碎的設(shè)備。這種設(shè)備研究開(kāi)發(fā)將成為廢電路板物理分選和綜合利用的關(guān)鍵問(wèn)題，因?yàn)榻怆x度很大程度決定物理分選過(guò)程、回收物質(zhì)的品位以及能量消耗。
2電子廢棄物的性質(zhì)及物理分選方法
電子廢棄物最常用的技術(shù)主要有物理分選、濕法冶金(包括生物浸出)和火法處理。
火法處理將電子廢棄物焚燒去除塑料和其他有機(jī)成分而富集金屬。該法存在以下問(wèn)題：(1)有毒氣體易逸出，且電子廢棄物中金屬，特別是錫、鉛等易以氯化物或其它形式揮發(fā)，某些金屬熔于陶瓷及玻璃熔融形成的爐渣造成金屬的損失；(2)不能回收大量非金屬成分如塑料等。濕法冶金包括浸出和提取工序，是將粉碎后的電子廢棄物在酸性或堿性條件下浸出金屬，浸出液經(jīng)過(guò)萃取、沉淀、過(guò)濾、置換、電解等過(guò)程回收金屬。缺點(diǎn)是部分金屬的浸出率低，特別是金屬被覆蓋或敷有焊錫時(shí)，包裹在陶瓷中的貴金屬更是很難浸出，產(chǎn)生的含強(qiáng)酸和有劇毒的氰化物等廢液，對(duì)環(huán)境危害較大，無(wú)害化成本較高。生物浸出的主要缺陷在于浸出時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而且苛刻的運(yùn)行條件使其應(yīng)用受到限制。

電子廢棄物中金屬大都以高純單質(zhì)形式存在，只不過(guò)是某些貴金屬單體粒度小而已，不需要采用治金方法轉(zhuǎn)化為化合物再電解還原為金屬，所以，從資源化技術(shù)、能耗和生態(tài)環(huán)境等方面，上述冶金方法都難以推廣應(yīng)用。物理分選的優(yōu)點(diǎn)很多，除了二次污染較小外，發(fā)展?jié)摿^大，只要充分利用各種物理、化學(xué)性質(zhì)的差異，借鑒礦物加工微細(xì)粒分選技術(shù)的成果，就能克服現(xiàn)行的傳統(tǒng)物理分選得到產(chǎn)品純度不高的問(wèn)題。近年來(lái)，隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視及電子產(chǎn)品中貴金屬的使用逐漸減少的趨勢(shì)，電子廢棄物的物理分選成為電子廢棄物資源化的研究和正規(guī)的工業(yè)處理的主要方法。
2.1密度差異分選
電子廢棄物中物質(zhì)的物理性質(zhì)如表3，密度差異大，金屬和塑料及其它非金屬很容易按密度分離。重介質(zhì)旋流器、跳汰可高效分選2mm以上顆粒。表4是跳汰分選電纜的結(jié)果，對(duì)于4~0.5mm粒級(jí)也能獲得較高的分離精度。搖床已廣泛地用于電子廢棄物的分選，如氣力搖床，物料在床面孔隙吹人的空氣和機(jī)械震動(dòng)作用下，流態(tài)化分層，重顆粒和輕顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡不同實(shí)現(xiàn)分離。氣力搖床從電子廢物中分選金屬，重產(chǎn)品中金屬銅、金、銀的回收率分別為76％、83％和9l％，品位也分別高達(dá)72％、328g／t和1908g／t。
表3電子廢棄物中物質(zhì)的物理性質(zhì)

2.2磁電性質(zhì)差異分選
電子廢棄物通過(guò)弱磁選能方便分選鐵磁性物質(zhì)和有色金屬及非金屬。強(qiáng)磁選、高梯度磁選可用于弱磁性物料的分選，分離亞微米尺度的有色金屬和貴金屬，其發(fā)展?jié)摿艽?。電子廢棄物磁選后物料，非金屬主要是玻璃纖維和樹(shù)脂熱固性塑料、氧化硅等，絕大部分屬于絕緣材料作為良好導(dǎo)體的金屬可以通過(guò)靜電或渦流分選與非金屬分離。渦流分選技術(shù)在過(guò)去一般用于從廢舊汽車及城市垃圾中回收解離顆粒在50mm以上的金屬鋁。采用強(qiáng)力渦電流及稀土永久磁鐵，渦流分選技術(shù)已成功應(yīng)用于電子廢棄物的分選，它對(duì)輕金屬與塑料的分離很有效。利用渦流分選機(jī)從電腦廢棄物中回收金屬鋁，可獲得品位高達(dá)85％金屬鋁的富集體，回收率也可達(dá)到90％。
靜電分選是利用顆粒在高壓電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力不同，實(shí)現(xiàn)金屬與非金屬分離。顆粒荷電方式有兩種：一是通過(guò)離子或電子碰撞荷電，如電暈圓筒型分選機(jī)；二是通過(guò)接觸和摩擦荷電，如摩擦電選。通常靜電選的分選范圍為-2+0.074mm。
2.3表面性質(zhì)差異分選
浮選是微細(xì)粒物料分選的有效手段。有機(jī)高分子表面疏水性強(qiáng)，而金屬親水性強(qiáng)，浮選很容易分離細(xì)粒級(jí)金屬與塑料。相信只要控制好分散與團(tuán)聚，浮選在分離有色金屬和貴金屬將是很有發(fā)展前途的。試驗(yàn)將電路板粉碎產(chǎn)品重選得到的金屬富集體細(xì)磨至37微米以下，先反浮重選夾雜的塑料等有機(jī)物，再正浮金銀等貴金屬，結(jié)果如表5所示。

3電子廢棄物物理分選流程
電子廢棄物物理分選流程主要包括拆解、破碎、分選等。各國(guó)電子廢棄物物理分選采用的流程大同小異，德國(guó)一電子廢棄物回收廠經(jīng)拆解破碎、分級(jí)及渦流分選、風(fēng)力分選，可獲得鐵、有色金屬及非金屬富集體，其中鐵富集體含鐵高達(dá)95％-99％，有色金屬富集體含有色金屬在91％～99％，非金屬富集體的金屬含量在0.5％～5％。
我國(guó)近年來(lái)也已開(kāi)展了電子廢棄物的資源化回收與利用研究，如廢舊電池的處理及回收，廢棄線路板的選擇性破碎與金屬回收等，但大多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。
電子廢棄物物理分選流程應(yīng)根據(jù)處理對(duì)象通過(guò)試驗(yàn)確定。粗選流程的分選效率提高依賴于電子廢棄物分類收集和合理拆解，高效分選設(shè)備對(duì)物料的適應(yīng)性和工作的可靠性值得特別關(guān)注由于貴金屬分散度高，傳統(tǒng)的物理分選只能得到金屬的富集體，需要進(jìn)一步處理。金屬富集體的深選加工有效物理分選方法及其組合使用需要深入研究。
4結(jié)語(yǔ)
電子廢棄物具有數(shù)量大、類型多、組分(成分)復(fù)雜、危害大、潛在回收利用價(jià)值高等特點(diǎn)妥善處理處置及資源化是電子工業(yè)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的重大課題。應(yīng)該加強(qiáng)人工分檢和拆解，禁止采用簡(jiǎn)易焚燒、酸浸等嚴(yán)重污染環(huán)境的方法回收金屬，發(fā)展先進(jìn)的物理分選技術(shù)，綜合回收各種金屬、塑料和玻璃，暫不能回收利用電子元器件，作為危險(xiǎn)物單獨(dú)填埋。
氣力搖床、靜電分選及渦電流分選等干法分選，具有成本低的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)細(xì)顆粒的分選效率較低。水力搖床、重介質(zhì)旋流器、跳汰、濕式磁選浮選等濕法分選，具有回收率高等優(yōu)點(diǎn)，但產(chǎn)生的廢水需處理。相對(duì)而言，電子廢棄物的物理分選具有污染小及可回收各種成分的優(yōu)點(diǎn)。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度考慮，電子廢棄物中的金屬多為單質(zhì)，盡管貴金屬粒度微細(xì)，通過(guò)冶金方法將其轉(zhuǎn)化為化合物再還原為單質(zhì)，顯然要消耗更多的能源。傳統(tǒng)的物理分選對(duì)貴金屬的回收率較低，品位不高。這些正為物理分選的發(fā)展提供了空間，應(yīng)當(dāng)借鑒礦物加工的研究成果，加強(qiáng)5微米甚至納米尺度物料的物理分選技術(shù)的研究，使該項(xiàng)經(jīng)濟(jì)有效和環(huán)境友好的電子廢棄物資源化技術(shù)發(fā)揮更大作用。
參考文獻(xiàn)略