电子垃圾的回收再利用及其成本收益模型研究.docx

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电子垃圾的回收再利用及其成本收益模型研究

电子垃圾的回收再利用及其成本2收益模型研究3

尹立孟1,刘亮岐2

（1　重庆科技学院冶金与材料工程学院,重庆401331;2　华南理工大学材料科学与工程学院,广州510640

摘要　　研究了电子垃圾回收和再利用的技术、方法和流程工艺,并在此基础上以台式电脑这一常用电子产品为例,提出了电子垃圾回收处理的成本2收益模型,同时对该模型进行了分析与总结。

关键词　　电子垃圾　回收再利用　成本2收益　模型

StudyonRecycle,ReuseandtheCost2BenefitModelofElectronicWaste

YINLimeng1,LIULiangqi2

（1　SchoolofMetallurgicalandMaterialsEngineering,ChongqingUniversityofScienceandTechnology,Chongqing401331;

2　SchoolofMaterialsScienceandEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640Abstract　　Inthispaper,thetechnology,solutionsandrouteofrecycleandreuseforelectronicwastearestu2died.Acost2benefitmodelforrecycleandreuseofelectronicwasteisestablishedandanalyzedbasedondeskcomput2er,whichisoneofthemostcommonelectronicproducts.

Keywords　　electronic2waste,recycleandreuse,cost2benefit,model

　3重庆科技学院引进人才科研启动基金资助项目（2009

　尹立孟:

男,1976年生,博士,讲师,主要从事电子封装材料与可靠性研究　E2mail:

yeenlm@

0　引言

我们曾全面分析和阐述了国内外电子垃圾（电子废弃

物回收和处理的相关情况,并针对国内电子垃圾处理的现状提出了一些建议、对策及方法[1],其中最重要的一点就是电子垃圾的回收和再利用。

然而,从现有的科学技术水平来看,电子垃圾回收处理和再生利用大多数已不存在太大的技术障碍,故电子垃圾的回收和再利用的成本及效益如何分配（即成本2收益问题就成为大家关注的另外一个焦点,同时它也是推动中国电子垃圾回收处理进一步向前发展的一个关键问题。

本文将在深入分析和探讨电子垃圾回收处理技术、方法与流程工艺的基础上提出电子垃圾回收与再利用的成本2收益理论模型,并对该模型进行分析和探讨,以期为进一步理解和推进国内电子垃圾回收处理的进程提供参考依据。

1　电子垃圾回收和再利用技术及工艺

1.1　电子垃圾中金属材料的回收

对电子垃圾的回收处理最早可追溯到20世纪60年代,不过当时仅局限于对贵金属的回收和再利用[2],而如今的电子垃圾回收处理已发展成对各种有用材料（包括金属和塑料等的全面回收。

并且,现有电子垃圾的处理技术已有了相当大的发展,回收率也大大增加,同时还出现了很多新兴的处理技术。

伴随电子垃圾处理工艺的日益增多及技术的不断改进,目前很多材料的回收率都超过90%,有研究表明,经硫酸溶解后再采用电解冶金的工艺处理电子垃圾来回收Cu和Ni,其回收率就可达94%~99%[3]。

归纳起来,电子垃圾中常见的金属材料回收处理方法有机械处理法、火法冶金、湿法冶金以及微生物法等,其回收原理、优缺点和应用情况如表1所示。

值得指出的是,金、银、钯、铂等贵金属是电子垃圾金属材料回收和再利用的重要部分,也是回收电子垃圾的主要经济推动力[4,5]。

对于贵金属,常采用湿法冶金进行回收。

湿法冶金技术其实质是利用化学药剂对经破碎与分离等预处理后的电子垃圾浸取贵金属的一种方法。

湿法冶金按浸取工艺中所用药剂的不同,又可以分为硝酸2王水浸金法、氯化法和氰化法等,其中又以硝酸2王水浸金法最常用。

湿法冶金具有工艺简单、浸取贵金属速率快和回收率高等特点,但其成本高且二次污染相对严重。

最近有报道称采用生物法回收贵金属二次污染小、成本低且回收率高达99%[5],因此该法值得推广应用。

1.2　电子垃圾中非金属材料的回收

除了金属材料,制造电子产品过程中还使用了大量非金属材料,特别是工程塑料。

塑料普遍具有良好的绝热和绝缘特性,并具有强度较高、耐压和韧性良好等特点。

电子产品常用的塑料主要包括ABS、HIPS和PC/ABS等。

电子垃圾中的大件纯塑料一般采用机械法直接回收,而混合塑料的回收主要有机械法、化学法和热回收法,各种方法的特点比较如图1所示。

其中热回收法被认为是回收塑料最环保的方法,瑞士和丹麦早在2002年就有70%的塑料是通过该法处理的;2003年西欧也有23%的塑料通过该方法回收处理[6]。

表1　常见电子垃圾回收方法及其特点

Table1　Recyclingmethodsofelectronicwasteandtheircharacteristics

处理方法原理优点缺点应用情况

机械处理法对电子垃圾进行破碎使各种成分单

体解离,再利用破碎后颗粒物理性质

的差异（如密度、电性、磁性和形状

等进行分离

污染小、操作简单、不需要对电

子垃圾做预处理,易实现规模化

处理后一般不

是最终产品

综合回收有用

材料,同时可作

为其它回收方

法的预处理

火法冶金利用冶金炉高温加热剥离非金属物

质,贵金属熔融于其他金属熔炼物料

或熔盐中,随后再加以分离

操作简单方便,能得到较纯的产

品,回收率较高

焚烧时会产生有

害气体,二次污

染严重,金属回

收率低,能耗大,

设备一般较昂贵

主要用于回收

贵金属,逐渐淘

汰中

湿法冶金利用贵金属能溶解在硝酸、王水等强

酸的特点,将其从电子废物中脱除并

从液相中回收

能得到较纯的产品,回收率高,

废气排放少,提取贵金属后的残

留物易于处理,工艺流程简单

二次污染较严

重

主要用于回收

贵金属

微生物法利用细菌浸取电子垃圾中的贵金属对环境危害小,投资少,能耗少,

药剂消耗少,对低品位的资源也

能很好地回收

生产周期长,温

度要求严格

主要用于回收

贵金属

图1　回收混合塑料的3种方法

Fig.1　Recyclingoptionsformanagingplastics

fromend2of2lifeelectronics

1.3　电子垃圾回收处理流程工艺

电子垃圾回收处理的工艺流程非常重要,工艺流程设计

直接关系到回收的效率与效益问题。

到目前为止,已经有许

多企业对电子垃圾处理的工艺流程展开了深入的研究,并提

出了有各自特色的处理工艺路线。

通过比较研究,得到了电

子垃圾回收处理的最佳工艺流程图,如图2

所示。

图2　电子垃圾回收处理流程

Fig.2　Recyclingrouteforelectronicwaste

2　电子垃圾回收的成本2收益理论模型

从以上的研究与分析可以看出,电子垃圾回收处理和再

生利用的科学技术水平已经比较成熟,大多数不存在太大的

技术障碍,只需解决回收的成本和效益问题。

下面以回收目前最为普遍的电子垃圾———废旧台式电

脑为例,从经济学的角度探讨其回收的成本2效益理论模型。

在构建电子垃圾回收的成本2效益理论模型时,首先作如

下3种假设。

（1电子垃圾的处理应建立在规模化处理的基础上。

（2回收的电子垃圾将进行以下3种处理:

通过二手市

场循环再利用（包括整机和一些可再用的零部件;对不能再

使用的废弃电脑进行回收处理;对最终处理废弃物进行填埋

或焚烧处理。

（3对电子垃圾回收以机械处理法为主,并且对电脑的

各种材质进行全面回收。

2.1　成本2收益理论模型

一般而言,对于电子垃圾处理厂,其成本构成还是非常

复杂的[7]。

为了更好地分析,本文只考虑企业在运行中涉及

的成本,主要包括电子垃圾回收成本、电子垃圾运输成本、电

子垃圾拆解费用、破碎成本、材料的再生成本以及最终废弃

电子垃圾处理费用,所以其成本模型可以表示为:

　　C0=n（Cuc+Cut+n（1-βCud+

　　　　n（1-α-β（Cus+Cur+Duc（1

式中:

C0为电子垃圾回收处理的总成本,Cuc为回收单位电子

垃圾费用,Cut为单位电子垃圾的运输费用,Cud为拆解单位电

子垃圾成本,Cus为单位电子垃圾破碎成本,Cur为单位电子垃

圾材质的再生成本,Duc为单位电子垃圾最终废弃物处理成

本,n代表电子垃圾的总质量,α代表可再用零部件的质量分

数,β代表可再利用整机的质量分数。

另一方面,回收电子垃圾的收益主要来源于整机及零部件的再利用、材料再生所产生的收益以及环保带来的社会效益,其收益模型可以表示为:

　　R0=（n

βG1

Rur+n（1-α-βγRum+Rp+RE（2

　　Rp=（n

αG2

Rup

（3

　　RE=Cu1×（WP-WL

　　　=Cu1×n[1-（1-α-β

（1-γ]（4式中:

R0为电子垃圾回收总收益,Rur为可再利用的整机平

均价值,Rum为处理单位电子垃圾所产生的再生材料的价

值,Rp为可再用零部件的价值,RE为废弃物回收导致环境处理费下降所获得的收益,G1为整机的质量,γ为电子垃圾的再生率,G2为可再用零部件的平均质量,Rup为可再用零部件的单位价值,Cul为填埋单位废弃物的成本,WP为电子垃圾的质量,WL为最终处理后填埋废弃物的质量,其它同

式（1。

因此,根据上述成本模型和收益模型,电子垃圾回收处理的成本2收益模型可以表示为:

　　I0=R0-C0=（nβG1

Rur+n（1-α-β

γRum+（n

αG2

Rup+Cu1×n[1-（1-α-β（1-γ]-　　　　　　　[n（Cuc-Cut+n（1-β

Cud+n（1-α-β（Cus+Cur+Dur（5

式中:

I0表示电子垃圾回收处理利润。

可再用的零部件数量

一般不是很大（即α很小,可以忽略不计;由于电子垃圾废弃物回收导致环境处理费下降所获得的收益RE不计算在企业的收益中,因此,式（5可以进一步简化为:

　　I0=[（n

βG1

Rur+n（1-β

γRum]-　　　　[n（Cuc-Cut]+n（1-β

（Cud+Cus+Cur+Duc（6

2.2　成本2收益模型分析

有研究者通过调查美国15个电子垃圾回收处理企业,

得出单件台式PC电脑的回收成本如表2所示。

表2　单件台式电脑的回收成本[8]

Table2　Costforcollectionandprocessing

ofpersonalcomputer（perunit

[8]

成本构成回收及运输成本3拆解成本再生成本（含破碎成本最终废弃

物处理成本

总计

金额

美元

23.936.25

7.87

5.83

43.88

　3其中回收即购买废弃电脑的费用为23.5美元,该数据来

源于调查的美国15个电子回收处理公司的回收成本（13~34美元并取平均值

每台电脑（主机加CRT显示器的质量约26kg（即G1=26kg,对于比较专业的企业再生率都超过90%,在此取γ=90%,因此根据成本模型（式（1可以得到:

C0=n（Cuc+Cut+n（1-β

（Cud+Cus+Cur+Duc　=n×（23.9326+n（1-β×（6.2526+7.8726+

5.8326

　=

n

26×（43.88-19.95

β参考表3所示的电脑各成分比及价值,再根据1台二手

电脑的价值一般为80~240美元,以二手电脑的平均销价Rur=120美元进行估算。

根据表3所列数据以及式（2所示收益模型可计算n吨废弃电脑的回收收益R0（可再使用零部件的收益及废弃物回收导致环境处理费下降所获得的收益忽略:

　　R0=（n

βG1

Rur+n（1-βγRum

　　　=（nβ26

×120+n（1-β×90%×

34.2626

　　　=

n

26×（30.83+89.166

β因此,回收n吨废弃电脑的总收益I0为:

I0=R0-C0=

n

26×（30.83+89.166

β-

n

26×（43.88-19.95

β可见,要使回收处理n吨废弃电脑有利可图,则必须使

I0>0（即企业的利润大于0,即可得到β>11.96%。

表3　台式电脑再生材料的成分及其价值[8]

Table3　Recoverablecomponentsinadesktopcomputer[8]

材料含量/%

价值/美元

56.13

34.26

　　许多发达国家废旧电脑的可再使用率通常都很高,如美国可达50%。

相对而言,目前中国的废弃电脑可再使用率比较低,只能勉强达到11.96%,基本无收益（利润可言。

并且,如果再考虑企业人工成本、电子垃圾管理等成本,回收处理电子垃圾更加无利可图。

考虑中国当前电子垃圾回收处理的现状,虽然很多非专业性的作坊式电子垃圾处理厂能获取高额的利润,但是这些工厂通常只针对价值高的部分,处理技术非常低,也没有考虑所带来的环境成本,其获利以牺牲环境为代价,而专业处理厂对电子垃圾必须进行全面的回收和处理,尤其需要考虑环境成本,因此建议政府应给予其更多政策上的倾斜和经济上的优惠与支持。

（下转第112页

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（责任编辑　曾文婷

（上接第107页

3　结语

本文全面分析和概括了回收处理电子垃圾中的金属材料、非金属材料（特别是工程塑料的方法和流程工艺,同时基于废旧台式电脑建立了电子垃圾回收处理的成本2效益模型,并对该模型进行了深入分析,得到的主要结论如下。

（1基于经济学提出的成本2收益模型可为国内电子垃圾专业处理厂的建设提供相对可靠的参考依据。

（2政府对电子垃圾回收处理的政策倾斜和经济扶持也可参考本文成本2收益模型进行。

（3仅从电子垃圾的成本2收益模型来看,中国也可借鉴国外普遍实施的电子垃圾报废收费制,即政府机关、行政事业单位和个人在报废电子产品时需要支付适当的处理费。

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（责任编辑　曾文婷