如何有效回收电子垃圾?

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【新唐人北京时间2020年04月15日讯】统计数据显示,全世界消费者每年购买电子产品的开支中大约有500亿~600亿欧元价值的产品要变成废品,其总重量可达5,000万吨,而且逐年还在大幅增加。如何有效地处理这些垃圾,最好还能从回收中产生一些价值,是摆在世界科研工作者面前的重要课题之一。

只能回收不到十种元素

现在各国虽然已有一些立法和渠道管理电子垃圾的回收 ,但只有20%是有资质的回收过程。再者,电子废品中有约六十种化学元素,只有不到10种得到回收,如金、银、铂、钴、锡、铜、铁、铝和铅,其它成分全部进了垃圾场埋到地下。

回收电子垃圾就是要将材料、分子或化学元素分离开,把它们作为原材料卖给工厂再造新产品。这需要好几个步骤实现,得先把产品拆解、分类、碾碎,之后才开始材料分离的过程。通常先把它们烧掉,再用化学溶剂分离。

化学分离阶段最复杂,因为电子废品的成分没有一致性,任何单位体积垃圾内的成分差异太大,因此很难设计通用的化学过程进行分离。

这也就是为什么目前的回收产业只能聚焦分离出最有经济价值的几种,就是上面列出的几种金属材料。

新的回收策略

现在较新的策略一般不采用焚烧的步骤,采用拆解、分类、碾碎和溶解这些过程。

分类的过程很大程度是为了减小化学成分的复杂度。分类也可以从好几个层面完成,按设备的类型、不同的元件(电路板、电池、外壳、框架),还可以在碾碎之后对粉末进行分类。

拆解的过程目前还无法自动化,主要靠人工完成,因此成本很高,因此很难拆解到可以进行仔细分类的程度。

目前的大型回收公司,如知名的MTB, Paprec, Veolia这几家公司,只能把相同设备归类,或者是设备的相同模块归类,然后碾碎,接着利用粉末的密度、磁性这些物理特性再次分类。

接下来再用热学或化学方法进一步处理粉末。这个环节中,现在最常用的是化学溶液分离法,也叫液-液萃取技术。这个过程包括先用酸性制剂溶解金属或其氧化物,然后加入有机溶剂(比如油一样的液体),形成像“油醋混合物”的液体。再根据不同元素不同的特性将它们分离。

当然这个过程很难做到完美,通常要重复几十次、甚至几百次才能达到萃取物所需的纯度。

如何降低这个过程的成本和效率,需要研究大量参数对这个过程所产生的影响,包括化学成分的聚集度、酸度、温度等,找到最合适的平衡。

微流体萃取实验设备

南洋理工大学和法国研究机构合作的“南大-CEA循环经济研究中心”(SCARCE),是再循环电子垃圾研究领域大型项目之一。

为了节约时间和成本,他们发明了一种缩小版的微流体萃取装置进行萃取过程的研发。这个设备里面的管道直径不到1毫米,使用的溶液和酸液只需几微升和几毫升,化学药品只需几毫克。结合X射线、红外线和各种感应器,能自动和快速地分析萃取过程所使用参数的有效性。

这种缩小版仪器把原来需要几个月的实验缩短到几天即可完成。

回收稀土元素

稀土元素大部分在中国生产,价格很高,目前回收率只有不到5%。

SCARCE研究中心开始研发从废品手机中萃取有价值的金属元素,颇有成果:

● 利用液-液萃取技术,回收稀土元素的效能比以前的技术提升了百倍;

● 使用的酸性溶液的浓度比目前工业使用的低10~100倍,对环境的污染较小;

● 还找到办法在几个步骤内,可以将不同的稀土元素分开,传统的方法需要很复杂的步骤;

● 这些技术每个环节又是独立的单元,意味着可以单独使用在其它用途。

现在,SCARCE研究中心在找方法把研究成果扩大到工业规模。

(转自大纪元/责任编辑:叶萍)

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