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贵金属废物的回收利用

作者:user 来源:  日期:2019-09-23 21:24

一、含贵金属的废物 
  目前市面上有两类含有贵重金属的废物: 
  一类是来自铜产业的矿渣、炉顶灰、煤泥、污水及污泥处理、底盘金属熔炉浮渣,各式工业催化剂(炼油及石油化学工业)等。 
  二类是耗尽的汽车尾气催化剂、印刷电路板、手机、硬盘、集成电路、积层陶瓷晶片电容、燃料电池等。 
  第一类中大多数可回收物质都属于闭路回路结构。例如,运用于精细化工或炼油中的PGM催化剂在使用末期非常有效。通常,运用在新鲜催化剂中的铂族金属有超过90pct最终都会被回收,有时甚至在催化剂使用多年,在某些运用中,催化剂使用了大约10年,或是经历几次重生循环后,仍可得以回收。催化剂生产商、使用者以及回收者以一种透明、高度专业的方式紧密合作。使用催化剂都是经过仔细定义,且某种特殊催化剂的属性和历史也为人熟知。通常,催化剂使用者如化工厂,通过整个生命周期来维持,铂族金属的属性。回收总是与贵重金属的提炼相互依存的,如收费的提炼过程总是伴以归还给使用者的PGMs的净需求为全球PGM净需求的10pct。 
  第二类中,只有使用过的汽车催化剂才或多或少有组织性的回收及接通电路。然而,此类回收率要远远低于第一类的回收率,并且由于采集电路的低效,新催化剂年使用量总需求仍需要50pct的输入作为主要供应。 
  对于使用寿命已尽的电子设施或电子废物来说,这种情况则更糟糕。 
  第二类不包括电池中的电子废物主要由以下组成: 
  非金属物质玻璃加固聚合物、塑料、有机物、玻璃及陶瓷大约为75%。 
  基本金属及特殊金属铜、铝、镍、锡、铁、铟、锑、铋、钽,主要为铜占有15%-25%。 
  不适当处理的有害元素、有害物质如铅、镉、汞、铍、溴化火焰缓凝剂。 
  贵重金属主要为银0.02~0.3%,金0.005~0.04%,以及钯0.005~0.025%。 
  若以上废物被送去掩埋或焚烧,其所含的有毒物质就会引起严重的污染问题,其中手机及电路板存在的问题更为严重。 
  在商业环境中,电脑的使用周期大约为2年,而家用电脑在工业化国家的使用周期是3~5年。平均来说,在工业化国家,手机间隔11~18个月就会更换。 
  2004年全世界销售了1.83亿台个人电脑及笔记本电脑还不包括平板电脑,2006年全世界销售了2.3亿台,2008年这一数字为3亿台,2009年为3.06亿台,2010年则为3.52亿台,截止2011年10月30日,全世界销售电脑量为2.91745亿台,每秒全世界销售11台。 
  2004年全世界销售手机量为6.74亿部,2006年为10亿部,2008年为13亿部,截止2011年10月30日,全世界销售手机量为9.94635亿部每秒全世界销售40部。 
  由于电子设备的不断增长以及不断变化加速的新技术,使得电子废物成为了现代工业中增长最快的市政固体废物。 
  只有大约12%的废弃电脑和手机得以回收,而第一类中得以回收的含有PGM的废铁则高达90%,其中70%是电冰箱、洗碗机、吹风机等主要家用电器,42%是整体固体废物。在美国,被遗弃的市政废物在重量上仅占2%,但却占总体重金属的70%,以及垃圾填埋铅含量的40%。 
  现阶段很难统计每年所产生的电子设备垃圾重量,这是因为大多数过时的电脑和手机没有马上被遗弃,因为其拥有认为可能还有价值。据统计,约有68%的用户会在家里储存用过的,或不想要的电脑设备。电子废品最终都通过掩埋的方式来处理,因为消费者不知道用什么方式来处理,或他们不知道将这些电子废品送去回收站会有一定的回报。 
  关于电子废物的再利用和回收没有详细的记载,因为大多数工业化国家的电子废物都被非法出口到发达中国家,并在发展中国家被手工拆解,或露天焚烧,这是处理电子废物最危险,最没有效率的方法。 
  目前,全世界都在制定法规,以促进电子废物的安全回收及处理,以及在电子设备生产中减少有害元素。 
  二、各国回收利用立法 
  1.欧洲 
  在欧洲,电子回收系统于1991年开始执行,它主要是CFC立法的补充,最初用于回收旧冰箱。几年后,其他电子及电气设备也逐渐纳入到这一系统中。自2005年开始,将电气废物免费还回售卖点或其他回收点变得可行。此外,欧盟开始执行数项法令及法规,将电子产品的回收、再利用及恢复责任归于生产商。 
  2003年1月,欧洲议会颁布了电子电气产品废弃指令,即WEEE指令,并为大型及小型家电如冰箱、电视、IT及电子通讯设备、玩具、照明设备、电子及电气工具等,设立了详细的回收及再利用目标。根据延伸制造商责任规定,设备生产商从财政上及物质上都需要为他们的EOL设备负责。根据WEEE指令规定,欧盟的每个成员国每年人均需要至少回收4kg的电子废物。这些指令或多或少地成功转移到了各国的国家法律中。欧盟有27个成员国,但却有100多种回收系统,而每种回收系统都有其弱点。WEEE指令在大型电子设备,如电冰箱和电视机上的作用要更大一些。而在小的电子设备上,WEEE指令则促进生产商设计出在电子设备使用寿命完结时,所产生有害元素少的设备。 
  2003年欧盟采用ROHS指令,限制在电子电气设备中使用某些有毒物质,该指令于2006年生效,并成为约束欧盟成员国的法律。该指令限制在生产各种电子设备使用6种有害物质,铅、汞、镉、六价铬、多溴化联笨以及多溴二苯醚。 
  2000年9月,欧洲议会颁布了报废汽车指令即ELV指令,以减少汽车报废时产生的废物,包括有毒废物量。载人及载货汽车中将不再使用四种金属:铅、汞、镉以及六价铬。新的汽车设计需避免使用易爆、易燃及易氧化的物质,并且要便于拆卸,以便部件回收。同时,该指令还就新汽车中使用回收材料比率制定了目标,2006年1月生效,根据生产年份,70-80%的使用期限已尽的汽车需要再次利用或按照75%~85%比例回收。为促进生产商遵守指令,生产商需要将部件及材料信息录入网上数据库,回收及处理花销由生产商承担。 
  1994年,欧共体采用了巴塞尔法规,禁止将有毒废物出口到经济合作与发展组织成员国,该组织大部分成员国为发达国家。该法规进一步完善了欧盟根据固定环节标准,来鼓励在欧洲内部回收及再利用电子废物的法规。 
  2.加拿大 
  2004年2月,加拿大各省对购买新电子设备增加了一笔收费,并且通过了相应法规,要求生产商出台相关的回收计划。 
  出口及进口有害物质和有害回收物法令具体规定了加拿大的有害物质,并规定立法定义的有害物质不能出口及运输,但是该法令却有漏洞,让大量电子废物得以从加拿大出口,即对完整性和功能性的定义。失效的、不完整的电气设备可以出口,并很有可能在遥远的电子废物处理厂得以分解。 
  3.美国 
  全国尽管多次尝试颁布,但目前还没有一个联邦性的指令来强制回收电子废物。根据联邦法律,被测试为“有害的”电子设备,诸如CRT,电脑显示器、手机以及其他便携式设备需要符合特殊处理要求。然而,也存在某些免除令。若以上设备能够重新使用重复销售或捐赠或回收利用,环境保护局不认为它们是有害废物。电路板也不受限于联邦有害物质法规。整体未经使用的电路板符合废弃金属含义,因此在回收时不属有害废物范畴(除非它们不含有水银开关、水银继电器、镍镉电池或锂电池)。 
  根据联邦法律规定,只要每月重量不超过100千克,商业和其他组织就可以将诸如CRT或其他电子设备之类的有害废物直接掩埋处理,而无须当做有害废物处理,使用过的电脑显示器或家庭电视机也不属于有害废物,因此不受联邦法规约束。 
  过去几年,各个州的法律变得更加严格,现在大部分州都有自己的电子废物回收法律。各个州的法规各不相同,但大多数都有强制性的回收项目。针对有害或非有害物质的界定,若电子废物能够再利用或回收,则大多数州的法规比较宽松。 
  例如:2003年加利福尼亚州颁布法令,建立某些电子废物的收集及回收基金系统,并于2005年1月开始在零售价格上增加了回收费。在马里兰州,生产商需要在州政府注册,并交纳年费,用于地方回收项目基金。如果生产商建立自己的回收项目,并得到政府的许可,则可以减免年费。 
  对于使用周期已尽的电子设备,美国的一大趋势就是禁止掩埋,通过对零售价格增加电子废物回收费来建立回收基金,以及要求生产商自费回收及利用其生产的电子产品。 
  4.亚洲 
  在日本,有效利用资源促进法(LPUR)鼓励了生产商自愿帮忙来回收电子设备。家用电器特殊种类回收法(LRHA)则赋予了消费者和生产者更多义务。2003年,日本开始征收回收税,而在此之前购买的商品则需要消费者承担名义上的回收费。消费者需要支付回收费用,而生产商则需要执行一个回收系统,来保证所有加入这一系统的物质的最低利用率。 
  在韩国,促进资源节约及再利用法规定了电子废物纳入生产商保证金退还体系中,即要求生产商回收电子废物,根据k--年度销售的产品数量来提前支付保证金。若其生产的产品得以通过回收实体,或生产商自己建立的回收系统得以回收(强制回收率为55%-79%),则该保证金可以退还。生产商还可以选择支付费用,让生产商责任协会来完成这—工作。需要注意的是,尽管回收是强制性的,回收的环保处理则不是强制性的。 
  在台湾,回收基金管理委员会(RFMC)是同韩国相应协会非常类似的一种委员会,生产商要求承担一定电子废物。这项工作由固定的回收公司来完成,通过将电子废物卖给回收站来获利,而回收站则从RFMC获取一定收入。这种系统的主要弱点在于回收站并不需要强制加入RFMC系统,从而杜绝了对清洁回收的控制权。 
  中国法律主要关心的是消除电子废物的进口。中国已经认可了巴塞尔会议以及巴塞尔禁令修正案,正式禁止电子废物的进口。2008年10月,中国国务院批准了电子废物管理草案,旨在通过回收来提高资源的继续使用以及监控EOL电子设备的处理。根据新的规定,电子设备的回收以及生产过程中废弃物料的回收都是强制性的。香港废物回收条例禁止进口电池以及阴极射线设备(CRT),但不禁止其他电子产品。 
  三、跨国运输立法 
  1.立法面临的困难 
  1989年,对于在发展中国家的工业倾倒废物的关注促成了巴塞尔会议,从而就跨国界有害废物控制及处理进行了相关规定。这是一项在176个国家之间达成的国际条约,旨在减少国与国之间的有害废物,避免有害废物从发达国家转移到发展中国家。只有阿富汗、海地以及美国签署了协定,却并没有批准。根据巴塞尔协议,电脑、手机以及电视机等电子产品都属于有害废物,并禁止出口。巴塞尔协议有一个巨大漏洞,即用于再度利用而回收的货物可以合法出口。此外,巴塞尔协议并没有阻止废物出口到南极洲外的任何地点,而仅仅只是要求“事先通知同意”。 
  1994年巴塞尔协议同意采用一种完全禁令,即制止富裕国家,多数为经济合作与发展组织成员国,以任何理由将有害废物出口到发展中国家,哪怕是回收利用也不行。 
  尽管还没有生效,但已经得到签署国道义上的支持,这项禁止修正案遭到一系列国家的强烈反对,这些国家包括加拿大,澳大利亚、新西兰、日本以及印度。巴塞尔协议网站表明,178个国家中只有70个国家包括中国和欧盟批准了修正案。据统计,距离协议真正落实成为法律还需要两到三年。 
  有意思的是,根据这项禁令,电路板被认为是有害物质,只是因为他们可能含有铅、汞、镍镉电池等,而大多数的印刷电路板则不受此签字,因为他们不含有诸如汞和镉之类的有害物质,并且他们的铅含量低于3%的入门限制(密集线路板的铅平均含量大约为2%)。 
  尽管有诸多法规,但据估计仅有11.4%的电子废物得以有效回收。 
  欧盟仍然是主要的电子废物来源处,欧盟成员国仍然将电子废物非法出口及倾倒在发展中国家。 
  美国的情况更糟,因为他们没有批准巴塞尔协议,据估计有许多的电子废物仍在“再利用”的借口下出口出去,以避免巴塞尔协议关于跨国废物运输的规定。 
  大多数声称自己是电子废物回收者的公司在废物交易上做的工作要比废物回收多得多,不管是直接还是间接的。当他们将废物移走,他们可以不费力气就得到两倍的收入。前脚他们通过回收废物得到收益,后脚又通过将废物出口出去赚取利润。 
  WEEE物料被用来和使用虚假声明,电子垃圾没有标明是电子废物,或被标明成为二手货物,的出口商进行非法交易。每年有超过900万个20英尺的集装箱从欧洲最繁忙的港口鹿特丹发出。尽管荷兰当局表示要制裁非法出口电子废物,只有大约3%的集装箱真正得以检查,当非法交易商被抓后,对其所处罚的罚金比起利润来微不足道,并且这种处罚很少执行。 
  由于这是一种非法交易,因此相关数据很少,但从欧洲截取并流传的证据表明,这种非法交易日益繁荣。 
  2.解决办法 
  一直以来,将废物出口到发展中国家是工业化社会避免昂贵的废物处理及国内严格公共审查的途径之一。如同其他废物交易一样,将电子废物出口到发展中国家主要是受到全球经济的驱使。由于低成本和低标准,大部分电子废物都被运往了西非,主要是加纳和尼日利亚,以及南亚国家包括中国、印度、巴基斯坦、越南以及菲律宾。在这些国家,废物处理主要通过以下两种途径来进行 
  再次利用:随着发展中国家经济的增长,电子产品的需求也日益增加,特别是那些质量好的二手设备。但大多数运往西非港口的二手电子设备多半是电子废物,75%到达西非港口的电子设备都是破损的。进口商似乎愿意进口装满电子废物的集装箱,因为国内市场对电子设备的需求如此之高,以至于消费者愿意购买没有经过测试的设备。这种贸易的规模非常巨大。在尼日利亚首都拉各斯,每个月约有50万台电脑到港。 
  金属回收:由于电子废物含有贵重金属,因此一些不正规的回收点开始用原始的回收方式回收这些贵重金属。工人们徒手拆解设备,以便找到任何可以回收的部件。他们加热电路板以便拆除芯片和焊料,他们点燃烧掉线以及塑料以便获取有价金属。然而,在燃烧的同时却产生了二噁英以及呋喃,这两种物质在产品燃烧时产生,他们会造成脂肪组织的增长,导致癌症,改变荷尔蒙,抑制免疫系统。另外,工人们还是用高腐蚀性的危险的氰化物或其他强酸物质来获取黄金。在获取有用的金属后,剩余的部分就倾倒入河里或掩埋,或简单地焚烧掉。土地因此充满了各种重金属,如铅、铬、锡、汞等。有害物质进入地下水后,很多工人都死于神经系统、呼吸系统或消化系统的病变或皮肤癌。 
  四、电子废物清洁回收可行性 
  对于电子回收工业来说,从电子废物中回收贵重金属是最具经济驱动力的方法。据统计,目前年销售的电脑和笔记本中可回收的金属含量等同于300吨银,66吨金,24吨铂和15万吨铜。年销售的手机量等同于325吨银,31吨金,12吨铂,以及1.2万吨铜。比起初级生产来说,这些金属以边际成本来处理。有关人士预计,大部分初级生产商要移除一吨矿石才能找到一克金,而人们在41部手机中就可以找到同等含量的金,而每吨中等级别电脑电路板则平均产出250克金。 
  尽管每件电子产品所含有的金属数量可以“忽略不计”,但是考虑到销售的巨大数量,因此建立有效集中的回收体系是非常重要的。 
  近年来,中国建立了电子工业沥滤工厂=用以专业安全地对电子废物进行沥滤,并且回收更多金属(银、金、铂、铜)。沥滤后的渣滓密封在塑料块中。尽管较之以前,这种方式进步不少,但是塑料仍然是处理废弃成分的一种不安全方式。此外,比起最佳排放及消费水平技术热解法,这种方法所回收的金属不到90PCT,而最佳排放及消费水平技术热解法的回收效率高达98%。 
  由于高产处理工厂是基于实际金属含量来运作的,因此它就能达到最高平均净值,即去除了损耗重量以及处理费用后。印刷电路板的价值变化很大,从每吨不到1000美元(非密集电路板)到每吨超过25000美元,主要取决于其金属负载,而金属负载又是取决于其代表性取样及精确试金。 
  据介绍,国际取样和试金技术只是选取潮湿样本,将大块样品放入自动样品仪,从碎片材料中选择样品。合成大块样品不断放入自动选样机,直到一块重约50千克的样品最终完成。如果没有自动选样仪器,那么物料可以机械混合,锥进切割到所要求的样品重量。 
  重约50千克的样品经过烘干后,与硫化铁石广、硼砂以及苏打一起在1300℃的环境下熔炼约3个小时,直至形成冰铜块,然后再压碎筛除来进行分析。在产品熔化过程中,非常重要的一点是抽取/洗涤设备必须是有必要的环境保护装备,以确保没有有害排放物排出。 
  这种先进的回收设备是一种高度的金融投资,因为一台设备成本至少为15亿美元,考虑到其所包含的技术,这种设备也不能交钥匙方式完成。 
  中国正成长为世界最大的回收国。与欧洲和美国不同,中国的电子,电池以及汽车制造商需要根据法律来控制回收,并将原材料控制在他们手里。为了达到这一点,中国政府需要将他们的观念从“废物处理”转变到“城市矿产”上来,并且要清楚明白这种城市采矿从何而来。 
  以下是提高电子废物生态及经济价值的几种模式: 
  一是避免现在的淘金热。这种淘金热主要是由小的回收者受贵金属高价诱惑,以及投机者有时是没有任何真正基础设备的虚假回收者现金支付通常以最低级别的物料为基础定价而引起的。这类回收者和投机者根本就不知道金属物料如何结束与处理。 
  二是发展有效的回收体系,五金资源正在英国本土与当地政府及主要工业实体一起合作,建立全国性的小型电子设备回收项目。 
  三是通过与本地回收单位以及国外高科技回收单位合作,建立一个环保性的,处理效果最佳的智能型回收网络。使用国外回收技术并不是说中国就失去了对废物中所含金属的控制权。在废物处理过程中,收费合同保障了供应商一直都控制着废物中所含金属,而回收到的金属也会归还给来源国。 
 

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