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        电子电器产品的回收再利用及其关键技术研究

        * 来源 : * 作者 : admin * 发表时间 : 2016-06-15 * 浏览 : 27

          电子电器产品制造业是我国一个庞大的产业领域,但废旧电子电器产品的有效回收利用尚没有得到足够的重视。本文结合相关项目的研究,阐述了在我国这样一个人均资源占有量很低的国家,开展废旧电子电器产品回收利用的重要意义,并分析了国内外在废旧电子电器回收利用方面的现状;在此基础上,探讨了废旧电子电器产品有效回收的途径;指出系统地研究废旧电子电器产品的回收过程,不仅有利于其产业化、规?;?,而且可以为电子电器产品的绿色设计提供丰富的数据和知识支持。

          1废旧电子电器产品回收利用的意义

          随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,电子电器产品的种类越来越多,普及率也在逐年增加。企业为了迎合市场发展和竞争需求,必须不断地开发新型产品,以赢得更多的市场机会。企业的重点主要集中在产品的生产、销售和服务,而产品淘汰废弃后的处理处置则由社会来承担。这种发展模式是一种开环的线性模式,可用图1来表示,其结果是一方面对资源能源的需求量不断增大,另一方面,由于各类电子电器产品(如电冰箱、电视机、空调器、计算机等)淘汰废弃速度的不断加快,形成了大量的废弃物垃圾,不仅造成了严重的社会负担,大量地浪费了资源和能源,而且也造成了严重的环境影响,使生活质量有所下降。就目前我国部分主要家电产品来讲,电冰箱的社会保有量约为1.1亿台,洗衣机1.5亿台,电视机3.2亿台。根据社会保有量测算[1],今后进入更新期的电冰箱平均每年400万台、洗衣机每年500万台、电视机每年500万台以上,预计2003年将开始大批量更新。因此,如何在保持企业持续发展和社会需求的条件下,有效回收利用这些废旧产品已成为我国所面临的一个严峻的现实问题。

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          图1现行的线性经济模式

          我国人多地少,人均资源占有量在世界上也是靠后的,只有走资源再利用的道路,才是实现可持续发展和解决环境?;の侍獾母就揪?。一方面,废旧电子电器产品的回收,可以实现其组成材料的回收再利用。表1是日本1993年四种家电产品(洗衣机为1994年)的构成比例[2]。就电视机而言,玻璃为53%,铁、铜、铝共计约16%,有价物比例为69%。电冰箱和洗衣机材料构成相似,铁、铜、铝合计的有价物比例,电冰箱为54%,洗衣机为58%??盏髌鞴钩刹牧媳壤档米⒁獾氖呛推渌业绫冉?,铜和铝的比例高一些。这些材料构成均随时间变化不大。以电视机为例,机箱材料为塑料,内部构造趋向简单化和部件小型化,整体重量变轻,这样玻璃的比例相反是增加了。同时,电冰箱、洗衣机、空调器等也因为金属零件的塑料化,使塑料的比例有增无减。

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          表1四种家电产品中的材料含量(%)

          另一方面,从整体来讲,我国居民消费水准还不是很高且具有地区差异性,因此,通过一定的回收渠道和技术保障,开展电子电器产品的回收、再利用,走循环经济的发展模式(如图2所示),不仅可以为企业带来显着的经济效益,而且也具有极大的社会效益,同时获得的经验、数据和积累的知识可以反过来用于指导家电产品的绿色设计,以便最终从源头保证家电产品具有良好的回收性能。

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          图2循环经济模式

          此外,电子电器产品制造业大多数为高新技术企业,往往具有较高的技术含量,其产品绿色性能的优劣直接影响参与国际市场竞争的实力,因此,在重视其技术含量开发的同时,增强电子电器产品的绿色性能对电子电器产品制造业的持续健康发展具有重要意义。

          综上所述,无论从那一方面来讲,系统地研究废旧家电产品的回收再利用技术,对我国家电产品制造企业的持续发展及资源能源的有效利用具有重要的意义。

          2废旧电子电器产品回收利用现状分析

          废旧电子电器产品属于固体废弃物,它不同于一般的城市垃圾,体积大,不可能自行溶入大自然。大量的废旧电子电器产品被废弃后,如不妥善处理,直接作为城市垃圾烧掉或埋掉,必将造成对土壤、空气和水源的严重污染,威胁身体健康,并造成资源能源的浪费。因此,如何回收利用废旧电子电器产品已引起世界各国,特别是工业发达国家的高度重视。例如,在日本,通产省与日本家电制造商联合,投资50亿日元研究开发家电回收处理集成系统,已于1998年将建成一坐示范型小规模实验工厂,并取得了良好的运行效果;东芝公司和松下电工联合投资在福岗县的北九州市建立了西日本家电再利用工厂,该工厂可以对电冰箱、洗衣机、电视机和空调器进行回收再利用。荷兰通过研究产品的回收和拆卸策略,开发了具有处理60万台电冰箱的回收系统以及相应的拆卸流水线,有效地减少了环境污染,也减轻了工人的劳动强度。德国、加拿大、英国等在拆卸技术及方法、回收工艺及方法等方面已开展了大量的研究。美国等工业发达国家对废旧计算机的拆卸、回收和再利用开展了系统研究,提出了许多新的思路。

          为了促进废旧电子电器产品的有效回收利用,有关国家制定相关的法律法规,而且具有愈来愈严格之势。1998年欧盟委员会完成了《废旧电子产品回收法》(草案),它包括了绝大多数的电子产品,要求电子产品的回收与再利用率达到90%,到2000年,禁止使用镉、铅、水银和卤化阻燃剂材料,到2004年,所有新电子产品使用的塑料中,至少含有5%的再生塑料。德国制定了《电子产品的拿回制度》,日本已于2001年4月1日开始执行《废旧家电回收法》等,已引起了企业界的高度重视,即生产企业必须对自己生产的产品负责回收或支付废旧产品的回收费用,这些法律法规也将成为我国家电产品进入相应国家的新的“贸易壁垒”。

          国内在这一领域的研究尚属空白[3]。虽然结合家电产品进行了有关的拆卸回收研究[5],但由于缺乏必要的数据支持,无法得到可行、实用的方法支持家电产品的设计过程。特别是我国加入WTO后,电子电器产品所面临的国际竞争也将越来越激烈,我们生产的产品不但要符合国内的有关标准,还要符合国际惯例及有关国家的标准,如欧洲的“制造商责任制”等,也就是说,我们要承担出口电子电器产品的回收利用和再商品化义务。同时也要设计、制造在产品最终废弃时其回收利用性能和处理性能均良好的电子电器产品。

          3废旧电子电器产品回收再利用的关键技术

          目前的废旧电子电器产品回收过程可用图3来表示,即废旧电子电器产品通过一定渠道由消费者手中进入废品收购站或产品维修站,其中进入废品收购站的一部分性能较好的废旧产品也流入了产品维修站,经过整修后再又重新进入旧货市场进行流通。其余无法再使用的废旧产品则经过拆卸后,有些零部件还可以重新再利用或者作为原材料回收,最终无法利用的部分需要进一步的处理处置。要达到回收再利用的目的,首先应尽可能提高电子电器产品中可重用部分的比例;其次,采用相关技术,尽可能分离回收各种组成材料;最终使成为垃圾的废弃物达到最少。

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          图3电子电器产品的回收途径

          为此,建立有效的电子电器产品回收系统模型就显得非常重要。图4是废旧电子电器产品回收系统的模型结构。该模型是用有关参数来描述(这些参数通常涉及经济、生态、技术和社会等方面的因素)回收系统及其各组成部分的行为,以使回收过程高效运行。体现这种系统模型的具体载体是废旧电子电器产品回收企业或工厂。该系统模型通常由两部分组成,即企业内部的技术条件和企业外部的支撑环境。企业内部的技术条件包括先进的电子电器产品回收工艺技术、回收工艺装备和回收过程管理。

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          图4电子电器产品回收系统结构模型

          企业外部的支撑环境包括顺畅的回收渠道、优惠的政策、消费者和政府部门的支持。

          要使回收系统达到预期的目标,必须解决好以下几个问题:

          (1)电子电器产品回收的经济性。电子电器产品的回收经济性可以用以下公式来表示:

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          其中:Vtoal—总效益;Cvsum—总回收价值;Cdsum—总拆卸费用;Cpsum—总处理费用;n—产品零部件数;t—已回收的零件数;p—需处理的零件数;Sw—单位时间的拆卸费用;T—零件拆卸时间。

          若要提高零部件的总回收价值,则需要降低零部件的拆卸费用与处理费用。例如,若设计的零部件可达性好、易拆卸,则单位时间内的回收价值就能得到提高,拆卸费用也就随之降低。其最终结果是更少的零部件需要处理,因此,产品废弃物的处理费用也随着降低。同时,回收的产品必须达到一定的规模,才能获得规?;厥招б??;厥展こР⒉皇敲恳桓龅缱拥缙鞑飞笠刀家?。因为建立这样的一个工厂往往需要大量的投资,另一方面,设立过多的回收工厂会使工厂的回收规模减小,回收力量分散。最好的方法是由政府和有关产品制造企业共同合作,在大中城市或某一区域建立集中的废旧家电回收工厂,政府给予有关优惠政策或提供部分资金支持,位于该区域的若干产品制造企业共同出资参与,回收这些企业生产的或其它企业生产的相同(或相似)类型的产品。当然,这样一个企业的有效运行还需要消费者的大力支持,消费者应积极参与和支持废旧电子电器产品的收集和供给。

          (2)先进的回收工艺技术和回收工艺装备。废旧电子电器产品收集以后的重要出路在于环境无害化的处理、处置,只有这样,才能真正解决废旧家电的环境污染问题。而处理处置技术和装备的先进程度直接影响着整个废旧产品管理工作的最终效果。因此,为有效实施废旧电子电器产品的环境无害化管理,开发先进的处理处置技术及其工艺装备就显得极其重要。如电冰箱中R12和R11回收技术与装备等。

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