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          電子電器產品的回收再利用及其關鍵技術研究

          * 來源 : * 作者 : admin * 發表時間 : 2016-06-15 * 瀏覽 : 27

            電子電器產品制造業是我國一個龐大的產業領域,但廢舊電子電器產品的有效回收利用尚沒有得到足夠的重視。本文結合相關項目的研究,闡述了在我國這樣一個人均資源占有量很低的國家,開展廢舊電子電器產品回收利用的重要意義,并分析了國內外在廢舊電子電器回收利用方面的現狀;在此基礎上,探討了廢舊電子電器產品有效回收的途徑;指出系統地研究廢舊電子電器產品的回收過程,不僅有利于其產業化、規模化,而且可以為電子電器產品的綠色設計提供豐富的數據和知識支持。

            1廢舊電子電器產品回收利用的意義

            隨著社會經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高,電子電器產品的種類越來越多,普及率也在逐年增加。企業為了迎合市場發展和競爭需求,必須不斷地開發新型產品,以贏得更多的市場機會。企業的重點主要集中在產品的生產、銷售和服務,而產品淘汰廢棄后的處理處置則由社會來承擔。這種發展模式是一種開環的線性模式,可用圖1來表示,其結果是一方面對資源能源的需求量不斷增大,另一方面,由于各類電子電器產品(如電冰箱、電視機、空調器、計算機等)淘汰廢棄速度的不斷加快,形成了大量的廢棄物垃圾,不僅造成了嚴重的社會負擔,大量地浪費了資源和能源,而且也造成了嚴重的環境影響,使生活質量有所下降。就目前我國部分主要家電產品來講,電冰箱的社會保有量約為1.1億臺,洗衣機1.5億臺,電視機3.2億臺。根據社會保有量測算[1],今后進入更新期的電冰箱平均每年400萬臺、洗衣機每年500萬臺、電視機每年500萬臺以上,預計2003年將開始大批量更新。因此,如何在保持企業持續發展和社會需求的條件下,有效回收利用這些廢舊產品已成為我國所面臨的一個嚴峻的現實問題。

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            圖1現行的線性經濟模式

            我國人多地少,人均資源占有量在世界上也是靠后的,只有走資源再利用的道路,才是實現可持續發展和解決環境保護問題的根本途徑。一方面,廢舊電子電器產品的回收,可以實現其組成材料的回收再利用。表1是日本1993年四種家電產品(洗衣機為1994年)的構成比例[2]。就電視機而言,玻璃為53%,鐵、銅、鋁共計約16%,有價物比例為69%。電冰箱和洗衣機材料構成相似,鐵、銅、鋁合計的有價物比例,電冰箱為54%,洗衣機為58%。空調器構成材料比例值得注意的是和其它家電比較,銅和鋁的比例高一些。這些材料構成均隨時間變化不大。以電視機為例,機箱材料為塑料,內部構造趨向簡單化和部件小型化,整體重量變輕,這樣玻璃的比例相反是增加了。同時,電冰箱、洗衣機、空調器等也因為金屬零件的塑料化,使塑料的比例有增無減。

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            表1四種家電產品中的材料含量(%)

            另一方面,從整體來講,我國居民消費水準還不是很高且具有地區差異性,因此,通過一定的回收渠道和技術保障,開展電子電器產品的回收、再利用,走循環經濟的發展模式(如圖2所示),不僅可以為企業帶來顯著的經濟效益,而且也具有極大的社會效益,同時獲得的經驗、數據和積累的知識可以反過來用于指導家電產品的綠色設計,以便最終從源頭保證家電產品具有良好的回收性能。

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            圖2循環經濟模式

            此外,電子電器產品制造業大多數為高新技術企業,往往具有較高的技術含量,其產品綠色性能的優劣直接影響參與國際市場競爭的實力,因此,在重視其技術含量開發的同時,增強電子電器產品的綠色性能對電子電器產品制造業的持續健康發展具有重要意義。

            綜上所述,無論從那一方面來講,系統地研究廢舊家電產品的回收再利用技術,對我國家電產品制造企業的持續發展及資源能源的有效利用具有重要的意義。

            2廢舊電子電器產品回收利用現狀分析

            廢舊電子電器產品屬于固體廢棄物,它不同于一般的城市垃圾,體積大,不可能自行溶入大自然。大量的廢舊電子電器產品被廢棄后,如不妥善處理,直接作為城市垃圾燒掉或埋掉,必將造成對土壤、空氣和水源的嚴重污染,威脅身體健康,并造成資源能源的浪費。因此,如何回收利用廢舊電子電器產品已引起世界各國,特別是工業發達國家的高度重視。例如,在日本,通產省與日本家電制造商聯合,投資50億日元研究開發家電回收處理集成系統,已于1998年將建成一坐示范型小規模實驗工廠,并取得了良好的運行效果;東芝公司和松下電工聯合投資在福崗縣的北九州市建立了西日本家電再利用工廠,該工廠可以對電冰箱、洗衣機、電視機和空調器進行回收再利用。荷蘭通過研究產品的回收和拆卸策略,開發了具有處理60萬臺電冰箱的回收系統以及相應的拆卸流水線,有效地減少了環境污染,也減輕了工人的勞動強度。德國、加拿大、英國等在拆卸技術及方法、回收工藝及方法等方面已開展了大量的研究。美國等工業發達國家對廢舊計算機的拆卸、回收和再利用開展了系統研究,提出了許多新的思路。

            為了促進廢舊電子電器產品的有效回收利用,有關國家制定相關的法律法規,而且具有愈來愈嚴格之勢。1998年歐盟委員會完成了《廢舊電子產品回收法》(草案),它包括了絕大多數的電子產品,要求電子產品的回收與再利用率達到90%,到2000年,禁止使用鎘、鉛、水銀和鹵化阻燃劑材料,到2004年,所有新電子產品使用的塑料中,至少含有5%的再生塑料。德國制定了《電子產品的拿回制度》,日本已于2001年4月1日開始執行《廢舊家電回收法》等,已引起了企業界的高度重視,即生產企業必須對自己生產的產品負責回收或支付廢舊產品的回收費用,這些法律法規也將成為我國家電產品進入相應國家的新的“貿易壁壘”。

            國內在這一領域的研究尚屬空白[3]。雖然結合家電產品進行了有關的拆卸回收研究[5],但由于缺乏必要的數據支持,無法得到可行、實用的方法支持家電產品的設計過程。特別是我國加入WTO后,電子電器產品所面臨的國際競爭也將越來越激烈,我們生產的產品不但要符合國內的有關標準,還要符合國際慣例及有關國家的標準,如歐洲的“制造商責任制”等,也就是說,我們要承擔出口電子電器產品的回收利用和再商品化義務。同時也要設計、制造在產品最終廢棄時其回收利用性能和處理性能均良好的電子電器產品。

            3廢舊電子電器產品回收再利用的關鍵技術

            目前的廢舊電子電器產品回收過程可用圖3來表示,即廢舊電子電器產品通過一定渠道由消費者手中進入廢品收購站或產品維修站,其中進入廢品收購站的一部分性能較好的廢舊產品也流入了產品維修站,經過整修后再又重新進入舊貨市場進行流通。其余無法再使用的廢舊產品則經過拆卸后,有些零部件還可以重新再利用或者作為原材料回收,最終無法利用的部分需要進一步的處理處置。要達到回收再利用的目的,首先應盡可能提高電子電器產品中可重用部分的比例;其次,采用相關技術,盡可能分離回收各種組成材料;最終使成為垃圾的廢棄物達到最少。

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            圖3電子電器產品的回收途徑

            為此,建立有效的電子電器產品回收系統模型就顯得非常重要。圖4是廢舊電子電器產品回收系統的模型結構。該模型是用有關參數來描述(這些參數通常涉及經濟、生態、技術和社會等方面的因素)回收系統及其各組成部分的行為,以使回收過程高效運行。體現這種系統模型的具體載體是廢舊電子電器產品回收企業或工廠。該系統模型通常由兩部分組成,即企業內部的技術條件和企業外部的支撐環境。企業內部的技術條件包括先進的電子電器產品回收工藝技術、回收工藝裝備和回收過程管理。

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            圖4電子電器產品回收系統結構模型

            企業外部的支撐環境包括順暢的回收渠道、優惠的政策、消費者和政府部門的支持。

            要使回收系統達到預期的目標,必須解決好以下幾個問題:

            (1)電子電器產品回收的經濟性。電子電器產品的回收經濟性可以用以下公式來表示:

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            其中:Vtoal—總效益;Cvsum—總回收價值;Cdsum—總拆卸費用;Cpsum—總處理費用;n—產品零部件數;t—已回收的零件數;p—需處理的零件數;Sw—單位時間的拆卸費用;T—零件拆卸時間。

            若要提高零部件的總回收價值,則需要降低零部件的拆卸費用與處理費用。例如,若設計的零部件可達性好、易拆卸,則單位時間內的回收價值就能得到提高,拆卸費用也就隨之降低。其最終結果是更少的零部件需要處理,因此,產品廢棄物的處理費用也隨著降低。同時,回收的產品必須達到一定的規模,才能獲得規模回收效益。回收工廠并不是每一個電子電器產品生產企業都要建立。因為建立這樣的一個工廠往往需要大量的投資,另一方面,設立過多的回收工廠會使工廠的回收規模減小,回收力量分散。最好的方法是由政府和有關產品制造企業共同合作,在大中城市或某一區域建立集中的廢舊家電回收工廠,政府給予有關優惠政策或提供部分資金支持,位于該區域的若干產品制造企業共同出資參與,回收這些企業生產的或其它企業生產的相同(或相似)類型的產品。當然,這樣一個企業的有效運行還需要消費者的大力支持,消費者應積極參與和支持廢舊電子電器產品的收集和供給。

            (2)先進的回收工藝技術和回收工藝裝備。廢舊電子電器產品收集以后的重要出路在于環境無害化的處理、處置,只有這樣,才能真正解決廢舊家電的環境污染問題。而處理處置技術和裝備的先進程度直接影響著整個廢舊產品管理工作的最終效果。因此,為有效實施廢舊電子電器產品的環境無害化管理,開發先進的處理處置技術及其工藝裝備就顯得極其重要。如電冰箱中R12和R11回收技術與裝備等。

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