廢舊電子材料：就是失去使用價值的電子產(chǎn)品，包括失去使用功能的產(chǎn)品和更新?lián)Q代淘汰的產(chǎn)品。具體包括各種廢舊電腦、通信設(shè)備、電視機(jī)、電冰箱以及淘汰的精密電子儀器儀表等。
隨著高新科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，電子產(chǎn)品迅速在國家生產(chǎn)和人民生活的各個方面普及了。同時在政策的推進(jìn)和人民消費能力增長等因素的驅(qū)動下，我國已經(jīng)逐步成為世界電子產(chǎn)品生產(chǎn)和消費的中心。電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展意味著其生命周期后淘汰下來的產(chǎn)品也將迅速增加，所以人們在享受高科技電子產(chǎn)品帶來的好處的同時，也不得不面臨廢舊電子材料導(dǎo)致的嚴(yán)重污染問題和由此引發(fā)的其它方面的問題。
在意識到廢舊電子材料問題的嚴(yán)重性后，國內(nèi)外在近幾年都制訂了相關(guān)法律對這方面進(jìn)行規(guī)范。與此同時，電子產(chǎn)品生產(chǎn)所需的各類原料也表現(xiàn)出日益緊張的趨勢。在這兩方面因素的影響下，廢舊電子材料的回收利用成為了一個熱門的研究方向。這方面取得的成果，不但可以解決環(huán)境污染問題，也可以解決電子產(chǎn)品原材料的緊缺問題?？梢?，廢舊電子材料的回收利用已經(jīng)成為國家和各個電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠商所迫切需要研究解決的問題了。
另外，廢舊電子材料的回收技術(shù)發(fā)展，必將聯(lián)系到電子材料回收企業(yè)的生產(chǎn)實際。要解決的問題就是技術(shù)的利用如何保證企業(yè)的利潤，而解決這一問題的最好方法就是建立廢舊電子材料的回收模型——利用模型從理論的角度協(xié)助解決回收企業(yè)工藝流程的制定問題和細(xì)節(jié)參數(shù)的選擇問題，最終保證企業(yè)能在廢舊電子材料的回收方面獲得最大化的利潤。因此，廢舊電子材料回收模型的建立和完善，將成為廢舊電子材料回收的技術(shù)發(fā)展與實際生產(chǎn)相結(jié)合的一個新的研究方向。
2廢舊電子材料回收的緊迫性
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人民生活水平的提高，各類電子產(chǎn)品在人們生活中所占有的地位越來越重要了，從表1中2001—2005年我國6類電子產(chǎn)品產(chǎn)量變化可以看出：2005年各類電子產(chǎn)品的產(chǎn)量至少比2001年增加了一倍，而這些電子產(chǎn)品的總量更是以幾何倍數(shù)增長。
表1 2001—2005年我國6類電子產(chǎn)品產(chǎn)量

電子產(chǎn)品的不斷普及給國民生活的各個方面帶來了諸多便利，但隨著科技的發(fā)展，電子產(chǎn)品必然要進(jìn)行更新?lián)Q代，許多到使用年限的產(chǎn)品要進(jìn)行報廢處理。這些淘汰下來的廢舊電子材料，將帶來一系列的問題，其中最主要的是污染問題。例如：制造一臺電腦涉及700多種化學(xué)原料，其中含有300多種對人類有害的化學(xué)物質(zhì)，一臺電腦顯示器中僅鉛含量平均就達(dá)1kg。這些有害化學(xué)物質(zhì)如果不進(jìn)行處理，不但會造成環(huán)境污染，還將對人類的健康帶來嚴(yán)重的影響。
另一方面，我國人口的巨大基數(shù)使得豐富的礦產(chǎn)資源在人均分配后變的非常匱乏。在不斷增加的廢舊電子材料中又包含著許多貴重金屬及其它一些有用的原料，表2中為1t電路板中所含有價成分及其重量，其中僅金、銀的價值就相當(dāng)可觀。如果能對日益增加的廢舊電子材料進(jìn)行有效的回收再利用，就能在一定程度上緩解我國資源短缺的壓力。
表2 1噸電路板中所含有價成分及其重量（單位：磅）

可見，從環(huán)境保護(hù)和資源再利用的角度來看，電子廢棄物的處理具有明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
在不斷增加的廢舊電子材料帶來的環(huán)保壓力下，各國政府都開始對此加以重視，其中國外很早就已經(jīng)以法律的形式表現(xiàn)了出來。最具代表性的是歐盟的兩條指令。2003年2月13日，歐盟出臺了《報廢電子電氣設(shè)備指令》(WEEE)，以及《關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》(RoHS)，規(guī)定了廢舊電子電氣產(chǎn)品的回收、處理、再利用以及禁止在電子電氣產(chǎn)品中使用鉛、汞、鎘等六種有害物質(zhì)[5l。WEEE指令要求生產(chǎn)商包括其進(jìn)口商和經(jīng)銷商在2005年8月l3日以后，負(fù)責(zé)回收、處理進(jìn)入歐盟市場的廢棄電氣和電子產(chǎn)品，并在2005年8月13日后投放市場的電氣和電子產(chǎn)品上加貼回收標(biāo)志。ROHS指令要求，2006年7月1日以后投放歐盟市場的電氣和電子產(chǎn)品不得含有鉛、汞、鎘、六價鉻等有害物質(zhì)。從這兩條指令可以看出國外電子產(chǎn)品的環(huán)保發(fā)展動向，這兩條指令還要求我國的出口電子產(chǎn)品必須達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，另外，我們在回收處理廢舊電子材料的時候也要注意其中規(guī)定的有害物質(zhì)的妥善處理。
除歐盟的兩條指令之外，世界其他一些國家如美國、日本在這方面也有相應(yīng)的法律法規(guī)。與國外的立法情況相比，我國還有很大的差距，主要體現(xiàn)在法律法規(guī)不健全，正規(guī)回收利用體系尚未建立，政府管理能力較弱等。與廢舊電子材料處理相關(guān)的法律很少，目前，信息產(chǎn)業(yè)部會同其它的相關(guān)部門抓緊制訂的《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》及其相應(yīng)的配套措施已于2006年2月28日公布。辦法中明確我國將自2007年3月1日起禁止或限制含有六種有害物質(zhì)的電子信息產(chǎn)品在中國生產(chǎn)或進(jìn)口。其核心內(nèi)容是對鉛、汞、鎘、六價鉻等重金屬物質(zhì)和多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚等溴化阻燃劑等六種有毒有害物質(zhì)的控制。從產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售、進(jìn)口等環(huán)節(jié)開始做好對這些有毒有害物質(zhì)的控制，如替代、減量化，既體現(xiàn)了“從源頭抓起”、“污染防治”、“預(yù)防在先”的環(huán)境保護(hù)思想和原則，又為廢棄電子信息產(chǎn)品回收、拆解、處理再利用打下基礎(chǔ)，也是生產(chǎn)者對“誰污染，誰負(fù)責(zé)”的污染治理原則的最重要的實踐。

綜上所述，可以清楚的看出廢舊電子材料處理的緊迫性。首先，不斷增多的電子產(chǎn)品生產(chǎn)將意味著在今后會有更多的廢舊電子材料需要處理；其次，目前的廢舊電子材料從環(huán)保角度和資源再利用角度講都必須盡快合理的進(jìn)行處理；最后，國內(nèi)外立法狀況的變化使得對廢舊電子材料的處理有了法律的監(jiān)督。
3國內(nèi)外廢舊電子材料回收技術(shù)發(fā)展水平
3.1國外回收技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
發(fā)達(dá)國家很重視從PCB中回收常規(guī)金屬及稀貴金屬，所采取的技術(shù)手段通常分為兩大類：物理法和化學(xué)法。物理法芷要用于常規(guī)金屬如鋁、銅的回收，如美國利用強(qiáng)力旋流分選機(jī)從個人電腦的PCB中回收鋁；利用破碎、篩分、電選和磁選的方法從廢印刷線路板中實現(xiàn)金、銀與鐵、鋁、鋅和錫的分離；瑞典利用電動滾筒靜電分選機(jī)回收銅?；瘜W(xué)法有濕法冶金及電化學(xué)法，主要用于提純貴金屬如金、釕等。如瑞典Boliden公司和加拿大Noranda公司對含貴金屬電子廢棄物的回收，其回收流程如下：熔化——轉(zhuǎn)化——陽極鑄造——電解銅——貴金屬的精煉——錫鉛的回收過程。物理法的優(yōu)點是對環(huán)境的污染非常小，有利于適應(yīng)各項法律法規(guī)，其缺點是回收率不高，對物理性質(zhì)接近的金屬無法進(jìn)行分離；而化學(xué)法的優(yōu)點是回收率很高，有利于保證企業(yè)的回收收益，但其缺點也非常明顯，就是回收過程中的液體、氣體及回收后的廢渣對環(huán)境的污染較為嚴(yán)重。國外在回收金屬方面的發(fā)展，有如下幾方面：(1)將更多的物理性質(zhì)用到物理法中進(jìn)行不同金屬的分離；(2)提高物理法的回收率；(3)減少化學(xué)法的污染問題；(4)將物理法和化學(xué)法結(jié)合起來，達(dá)到環(huán)境保護(hù)和資源利用的雙重目的。
在回收金屬的同時，國外還研究了對非金屬的回收技術(shù)。研究表明：電子廢棄物中所含的非金屬成分主要是樹脂纖維、塑料和玻璃。多氯聯(lián)苯基板中所含有機(jī)物，包括樹脂纖維在卡爾多爐中作為燃料產(chǎn)生熱值維持爐溫，最后產(chǎn)生的爐渣可用作筑路材料。塑料主要來自計算機(jī)、電視、洗衣機(jī)等的外殼制件，熔化后可作為新產(chǎn)品的原材料使用，或者被用作燃料。玻璃主要來自陰極射線管顯示器，因為含有鉛，玻璃被歸屬為危險物品，一些公司用顯示器碎玻璃制造新的陰極射線管。非金屬的回收技術(shù)是對金屬回收后剩余廢棄物的補(bǔ)充處理，從經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)角度，它對于回收企業(yè)來說都是有利的，但在處理塑料方面，現(xiàn)在只能對熱塑性的塑料進(jìn)行處理，今后還需要對熱固性塑料的處理進(jìn)行進(jìn)一步研究。
廢舊電子材料的回收，不只是單純進(jìn)行原料的回收，要做到收益的最大化，還要想方設(shè)法對其中的可用元件進(jìn)行回收。在此基礎(chǔ)上，國外研究并發(fā)展了智能拆解技術(shù)。其中的一個應(yīng)用是對于印刷電路板的半自動拆解：人工將印刷電路板從回收的電氣電子設(shè)備上拆解下來，固定到自動拆解設(shè)備的框架上。設(shè)備通過視覺識別系統(tǒng)將待回收的印刷電路板和數(shù)據(jù)庫中資料進(jìn)行對比以確定哪些元件可以再利用或有毒害需要從電路板上拆解下來，同時該系統(tǒng)還將確定被選定元件的位置、尺寸和中心位置并將這些提供給下一個拆解工序。接下來被選定的元件將通過激光或紅外加熱熔焊的方式跟基板分離并用專用的機(jī)械鉗取下來。經(jīng)過處理后的印刷電路板被分解為可再利用的元件、需特殊處理的有毒有害元件和無危害的電路板。這樣處理的結(jié)果是在保證回收效益的基礎(chǔ)上最大程度的達(dá)到了環(huán)保要求。
國外還在面臨大量手機(jī)淘汰的壓力下研制了半自動手機(jī)拆卸設(shè)備。其中的半自動步驟仍然是最初將廢舊手機(jī)裝到設(shè)備上，然后經(jīng)過視覺識別系統(tǒng)的篩選后，進(jìn)行全自動的拆解。其最終目的是在對印刷電路板和顯示屏最小損傷的基礎(chǔ)上根據(jù)材料組成回收其它部分。拆解后的產(chǎn)物包括：電池、塑料部分(例如前后蓋)、橡膠、金屬、印刷電路板和液晶顯示屏。整個拆解過程是破壞性和非破壞性拆解技術(shù)的完美結(jié)合，其中使用的技術(shù)包括：磨、削、部件的熔焊分離和基于真空吸附的部件處理。
國外智能拆解技術(shù)的發(fā)展，是機(jī)械自動化技術(shù)、視覺識別技術(shù)：廢舊電子材料回收領(lǐng)域的成功應(yīng)用，是今后回收領(lǐng)域發(fā)展的新方向。其優(yōu)勢是識別部分的自動化，可以保證回收標(biāo)準(zhǔn)的一致性，另外自動化程度的增加可以為回收企業(yè)節(jié)省一部分勞動力投資。但目前這個領(lǐng)域的發(fā)展還有很大的提升空間，首先是處理過程中還存在大量的人工步驟，這樣設(shè)備運行的效率還要受到操作人員效率的限制；其次設(shè)備的適應(yīng)性不高，只能對特定尺寸的印刷電路板和手機(jī)等進(jìn)行處理，這樣機(jī)器的處理范圍還存在一定的局限。
3.2國內(nèi)回收技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
我國現(xiàn)有廢舊電子材料回收處置技術(shù)相對落后?；厥仗幹猛荆簭酱笾驴梢苑譃閮煞N：“反復(fù)利用”和“資源循環(huán)”所謂“反復(fù)利用”，就是把回收過程中仍可使用的一些電子元器件從有關(guān)電子產(chǎn)品中拆解下來，作為二手元器件出售，用于維修、拼裝偽劣電子產(chǎn)品或用于玩具等低檔商品的生產(chǎn)。從資源再利用角度看，這樣的回收處置效率很高，但由于相關(guān)法律和政策尚未健全，存在著諸如二手元器件組裝的電子產(chǎn)品的安全性問題、產(chǎn)品質(zhì)量問題以及擾亂正常的商業(yè)秩序、造成惡性循環(huán)等問題。第二種途徑“資源循環(huán)”就是通過拆解、分類等方式回收其中的部分有價值材料，達(dá)到按照生態(tài)規(guī)律利用自然資源和環(huán)境容量，把清潔生產(chǎn)和廢棄物的綜合利用融為一體的“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”模式。這種途徑是中國有色金屬工業(yè)發(fā)展的必然選擇，是解決電子廢棄物造成的資源浪費和環(huán)境污染問題的關(guān)鍵。但目前國內(nèi)的大部分再生利用企業(yè)存在急功近利現(xiàn)象和技術(shù)、裝備落后狀況，很少考慮或難以考慮處置過程中造成的二次污染問題。

目前，我國廢舊電子材料的資源循環(huán)技術(shù)分為兩類：一是以物理方法為主的物理技術(shù)。將廢舊電纜、導(dǎo)線和部分元器件等通過機(jī)械粉碎，分離出部分有機(jī)物粉塵，進(jìn)入水浸分離，得到較粗顆粒的金屬粉，然后將金屬粉熔煉成塊、電解分離各種金屬。二是以化學(xué)方法為主的化學(xué)技術(shù)。
將線路板、觸點等電子廢棄物與鹽酸、硝酸、硫酸或它們的混合物、氰化物溶液等進(jìn)行反應(yīng)，使各種有價值金屬進(jìn)入溶液，通過還原或電解方式回收金屬，不溶物則作為固體廢棄物，采用掩埋、焚燒等方式進(jìn)行處理。
國內(nèi)處理廢舊電子材料的技術(shù)相對比較落后，很多處理技術(shù)都是以回收原料為目的的，回收效益和環(huán)境污染方面都存在很大的問題。在操作方面，基本以手工操作為主，回收效率難以保證，操作人員的健康也受到很大的威脅。從這方面看，國內(nèi)回收技術(shù)的發(fā)展空間很大，首先是解決回收處理中的污染問題，在化學(xué)處理方面研究一些代替氰化物等有毒物質(zhì)的處理方法，例如用有機(jī)溶劑處理，以適應(yīng)環(huán)保方面的要求；其次提高回收的效益，就是要更多的回收廢舊電子材料中的可重新利用的元件；第三要學(xué)習(xí)國外的智能拆解技術(shù)，使廢舊電子材料的處理自動化、智能化。
目前在國內(nèi)，已經(jīng)有規(guī)?；幚韽U舊電子材料的企業(yè)。來自新加坡的偉城工業(yè)投資建立的偉城環(huán)保工業(yè)(無錫)有限公司，占地13.3萬m2，年處理電子廢棄物最多可達(dá)6萬t，長江三角洲工業(yè)企業(yè)95％以上的電子廢棄物可得到集中處理，不僅保護(hù)都市的生態(tài)環(huán)境，其自身也能從中提煉各種金屬，最終實現(xiàn)電子垃圾零填埋和廢舊電子材料全過程無污染處理。
4廢舊電子材料回收模型
發(fā)達(dá)國家在近些年的研究中，更加注重回收技術(shù)中的有效回收方面。國外先進(jìn)理論把電氣或電子產(chǎn)品，尤其是對電腦的回收處理分幾個層次：(1)作為一個整體重新使用；(2)對其中的元件進(jìn)行重新使用；(3)對其組成材料進(jìn)行回收；(4)焚燒；(5)作為垃圾處理。這五個層次是從高級到低級排列的，在進(jìn)行回收處理的過程中盡量選擇高等級的方式，使回收處理的價值最大化。在注重技術(shù)研究的同時，國外技術(shù)人員還在其它方面對廢舊電子材料的回收做了研究，其中之一是對于回收物流體系作用的研究。一些研究表明，單純的回收技術(shù)的提高并不能完全提高電子產(chǎn)品回收的效率和效益，電子產(chǎn)品回收后的分揀也是關(guān)系到回收技術(shù)順利實施的關(guān)鍵步驟。例如小型家電設(shè)備的再利用價值較高，而信息和通訊產(chǎn)品在電子產(chǎn)品的再利用中占有很重要的地位。另外，一般的回收設(shè)備對于進(jìn)入其加工線的產(chǎn)品的尺寸也是有一定的要求的?？梢姡瑢τ诖厥债a(chǎn)品的初步篩選也是很重要的。
國外的這些研究都是以有效回收為出發(fā)點的，而有效回收的目的就是如何使回收產(chǎn)品的價值最大化，這和企業(yè)生產(chǎn)實踐的目的是相同的?；厥占夹g(shù)的研究和發(fā)展最終都是要為生產(chǎn)實踐所應(yīng)用的，一切技術(shù)應(yīng)用到實際生產(chǎn)中才能體現(xiàn)它的價值。而當(dāng)一項技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中的時候，技術(shù)含量的先進(jìn)與否、操作的簡便與否等，都不是評價它的最終尺度。企業(yè)對于一項技術(shù)的評價，最重要的一項指標(biāo)就是它為企業(yè)創(chuàng)造利潤的能力，可以說利潤是企業(yè)評價技術(shù)的最終標(biāo)準(zhǔn)。但是，從另一方面講，技術(shù)本身并不能完全保證企業(yè)效益的實現(xiàn)。例如在廢舊電子材料回收方面，利潤的多少和許多方面都是有聯(lián)系的，比如企業(yè)對原料的存儲能力、設(shè)備單位時間的處理能力、設(shè)備的加工周期、設(shè)備的運行費用、原料的存儲費用、產(chǎn)品的價值、生產(chǎn)廢料的處置費用等。這些條件的共同作用將影響到回收企業(yè)利潤的多少，其中任何一個方面的變化都會影響到最終的利潤。在這些錯綜復(fù)雜的關(guān)系面前，要想得到最優(yōu)化的配置，達(dá)到有效回收，逐一調(diào)試的方法是不可行的，有必要建立一個包含影響利潤各方面因素的模型來評估如何在現(xiàn)有條件下使回收企業(yè)的利潤最大化。
回收模型本身是對回收過程的評價，它包含了影響回收企業(yè)利潤的各方面因素，并以調(diào)配各個因素以使得企業(yè)利潤最大化為目的，可以說回收模型能夠幫助回收企業(yè)順利的運行。

圖1具有重加工選項的回收流程圖
回收模型的原理如圖1所示。圖1是一個具有重加工選項的回收設(shè)備的流程圖，要達(dá)到有效回收的目的，在分離過程中回收企業(yè)必須對最終輸出和重加工部分的比例以及進(jìn)行重加工的次數(shù)進(jìn)行精心的調(diào)整。設(shè)備每次回收得到的產(chǎn)品是有一定限度的，并不能把所有的可用材料一次回收完畢，這就需要進(jìn)行二次或更多次的回收。但是進(jìn)行多次回收就要支出多次的設(shè)備運行費用，這就需要確定具體的回收次數(shù)以保證回收效益的最大化。如果僅考慮設(shè)備運行費用和回收收益的關(guān)系，保證回收設(shè)備運行可以得到利潤的條件是回收收益大于設(shè)備運行費用?？梢钥闯?，為了在這個條件下確定回收設(shè)備的運行次數(shù)，需要經(jīng)過一系列的計算，把這個過程用數(shù)值表達(dá)出來，成為一個解決問題的公式，就成為了解決這個問題的模型。得到這個模型后，在今后的回收工藝制定過程中，只要把不同材料的參數(shù)代入公式進(jìn)行運算，就可以方便的得到結(jié)果。在實際生產(chǎn)過程中，需要考慮的參數(shù)比這個例子要復(fù)雜的多，例如：兩個設(shè)備間的循環(huán)處理，多種原料和輸出產(chǎn)品的取舍等。涉及問題越多的模型越復(fù)雜，同樣其對生產(chǎn)的指導(dǎo)意義也就越大。

目前，廢舊電子材料的回收模型發(fā)展還比較慢，國外比較成熟的模型有：電子材料回收中心中有連續(xù)重加工選項工作站的精練或出售決定模型、電子設(shè)備的大量回收中不連續(xù)加工的決定模型等。這些模型能夠很好的幫助企業(yè)對生產(chǎn)中的各個參數(shù)進(jìn)行選擇，比以往在生產(chǎn)中調(diào)試生產(chǎn)參數(shù)的方法節(jié)約了很多時間和精力。可見，隨著回收企業(yè)的發(fā)展，回收模型也會迎來其發(fā)展的大好時機(jī)。
5廢舊電子材料回收發(fā)展展望
在立法環(huán)境變化和資源短缺的今天，廢舊電子材料回收技術(shù)在國內(nèi)必將迎來其迅速發(fā)展的時期，同時，越來越多的回收企業(yè)也將建立起來。對于廢舊電子材料的回收，其發(fā)展趨勢將有以下幾方面：
(1)進(jìn)一步研究無污染的廢舊電子材料處理技術(shù)，保護(hù)我們的生存環(huán)境。
(2)解決電子廢棄物的拆解效率及其自動化問題，也就是研究自動化程度更高的拆解新技術(shù)和新設(shè)備。
(3)廢舊電子材料回收的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，就是說回收企業(yè)要形成規(guī)模、形成產(chǎn)業(yè)，從基礎(chǔ)設(shè)施方面促進(jìn)廢舊電子材料回收技術(shù)的發(fā)展。
(4)回收模型的發(fā)展，使模型更貼近生產(chǎn)過程，更好的評價生產(chǎn)過程，并協(xié)助制定有利于企業(yè)利潤最大化的工藝流程。