電子廢棄物中含有豐富的 Au、Ag、Pt、Pd、Li 等稀貴金屬資源,回收其中的稀貴金屬不但可解決電子廢棄物的環境污染等問題,還可產生不菲的經濟效益。 基于電子廢棄物中稀貴金屬的回收,本文系統地介紹了電子廢棄物中稀貴金屬的回收方法和過程,全面追蹤了電子廢棄物中稀貴金屬回收技術的發展現狀和研究進展,分析了各種電子廢棄物中稀貴金屬回收方法的優點、存在的問題,并提出了解決方法,展望了電子廢棄物中稀貴金屬回收技術發展的方向。
目前,火法冶金和濕法冶金回收技術是回收電子廢棄物中稀貴金屬的主流技術。 生物冶金回收技術會逐漸成熟,在未來其可能會規模化應用于電子廢棄物中稀貴金屬的回收領域。 超臨界流體回收技術最終可能會作為一種輔助回收技術而存在。
電子廢棄物又稱電子垃圾,其來源于廢棄手機、電腦、打印機、洗衣機、空調、烤箱、咖啡機、吸塵器、顯像管等各類電子、電氣設備和儀表的電子元器件。 電子廢棄物主要包括:鉭電容器(TCs)、鋰離子電池(LIBs)、發光二極管(LEDs)、液晶顯示器 ( LCDs) 和印刷電路板 ( PCBs) 等類型。 據統計2019 年全球產生的電子垃圾達 5 360 萬 t,其中中國是最大的電子垃圾產生國,占比接近 27%。 如若任由電子垃圾繼續擴張,預計到 2030 年全球每年產生的電子垃圾將會上升至7 400萬 t。 電子廢棄物中因含有大量重金屬、多聯氯苯、塑料、鹵素阻燃劑等有毒有害物質而被《巴塞爾條約》列為危險物品,這些有毒有害物質如不妥善處理,將會污染周圍土壤、水體和大氣環境,引起生態災難,最終威脅人類的身體健康和生命安全。 據估算,電子廢棄物中約含有 48%的鐵(Fe)、21%的塑料、7%的銅(Cu)和 6%的金(Au)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銀(Ag)、鋰(Li)、鉭( Ta)及稀土等稀貴金屬[1?4]三種常見電子廢棄物中的金屬成分,據估算,1 t 廢手機、廢電腦和廢電視中金屬的價值分別為 23 000 美元、16 900 美元和2 300美元,而電子廢棄物中稀貴金屬的價值占金屬總價值的絕大部分。
據估算在中國、北美和歐洲的拆解工廠回收1 t手機和電腦廢棄物中金屬的最終利潤分別為 1.56×105~ 1.75×105 人民幣、1.93×104~3.32×104 美元和 1.81×104~2.57×104 歐元[6]。 因此,從電子廢棄物中回收稀貴金屬不但可以減少電子廢棄物對環境的污染,還可獲得不菲的經濟效益。 電子廢棄物潛藏著巨大的經濟價值,作為二次資源其稀貴金屬的含量遠高于原礦中稀貴金屬的含量,電子廢棄物拆解的不菲利潤,驅動著拆解市場規模的不斷擴大。 據最新估算,全球電子廢棄物回收的市場規模從 2020 年的 94 億美元將會上升至2025 年的 118 億美元。 基于電子廢棄物中稀貴金屬的回收技術,本文系統地介紹了電子廢棄物中稀貴金屬的回收方法和過程;全面追蹤了電子廢棄物中稀貴金屬回收技術的發展現狀和研究進展;分析了各種電子廢棄物稀貴金屬回收方法的優點、存在的問題,并提出了解決方法;展望了電子廢棄物稀貴金屬回收技術發展的方向。
1.電子垃圾回收基本流程
電子廢棄物中稀貴金屬的回收過程主要分為預處理、回收和精煉提純三個階段,流程見圖 1。 預處理階段主要是將電子廢棄物中的金屬與非金屬分開,實現金屬的初步富集。預處理過程包括電子廢棄物的拆解、破碎、分選、常規熱解和微波熱解等手段。 回收階段的目的是將金屬富集體中的稀貴金屬提取富集,為后續的精煉提純做準備。 回收過程包含火法冶金回收、濕法冶金回收、生物冶金回收和超臨界流體冶金回收技術等。 精煉提純是通過火法精煉、電解精煉和化學精煉等手段從回收的賤金屬或貴金屬浸出液中得到純度較高的稀貴金屬的過程。
2.預處理技術
為了回收電子廢棄物中的稀貴金屬,需要先將電子廢棄物進行物理拆解,將塑料等非金屬器件與含金屬的器件進行初步的分離。 再通過熱處理的方式,去除含金屬器件中大部分的非金屬成分,得到金屬富集體顆粒;或將拆解得到的含金屬的器件進行破碎,得到電子廢棄物顆粒,經過重力、磁力、靜電和渦流等物理手段進行分選,獲得金屬富集體顆粒。電子廢棄物的預處理技術主要包括物理處理、常規熱解和微波熱解等。
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