摘要：有色金屬是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)不可或缺的重要基礎(chǔ)原材料。中國(guó)目前有色金屬對(duì)外依存度高，礦石品位較低，大型和中型礦山數(shù)量稀少，開(kāi)采成本高昂，自然修復(fù)過(guò)程緩慢?；谟猩饘佼a(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模及發(fā)展過(guò)程中凸顯的主要矛盾，對(duì)有色金屬相關(guān)政策的演變歷程進(jìn)行了回顧。PCBs中有色金屬含量遠(yuǎn)高于自然資源，具有巨大的經(jīng)濟(jì)潛力，現(xiàn)有大規(guī)模處理PCBs的企業(yè)以熔池熔煉技術(shù)為主，圍繞熔池熔煉處理電子廢棄物，闡述了該技術(shù)研究現(xiàn)狀及其國(guó)內(nèi)外工業(yè)化動(dòng)態(tài)。系統(tǒng)歸納了國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)取得的應(yīng)用成果，從該技術(shù)工業(yè)推廣的歷程、技術(shù)壁壘突破等角度總結(jié)了熔池熔煉技術(shù)資源化現(xiàn)狀，討論了有色金屬熔池熔煉技術(shù)資源化技術(shù)特點(diǎn)，并對(duì)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，期望為電子垃圾中有色金屬熔池熔煉資源化利用提供參考。

關(guān)鍵詞：有色金屬；循環(huán)經(jīng)濟(jì)；綠色資源化；電子垃圾；熔池熔煉；資源再生

[中圖分類號(hào)：TF111 文章編號(hào)：1001-1277（2025）03-0009-09 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.11792/hj20250302 ]

引言

有色金屬（Non?ferrous Metals）一詞最早可溯源至1958年第二個(gè)五年計(jì)劃籌備期間王鶴壽提交的《爭(zhēng)取有色金屬產(chǎn)量的飛躍，占領(lǐng)有色金屬的全部領(lǐng)域》報(bào)告。有色金屬與黑色金屬（Ferrous Metals）存在本質(zhì)區(qū)別，黑色金屬主要作為鋼鐵冶煉的基礎(chǔ)原料，其分類并非僅基于視覺(jué)差異，而是更多地依據(jù)工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行劃分。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，有色金屬的定義已變得更加精確，特指除鐵、錳、鉻這3種黑色金屬及鈾等放射性金屬之外的金屬，包括銅、鋁、鉛、鋅、鎳、錫、钷（放射性稀土金屬）等59種金屬元素，以及硅、砷、硒、碲、硼等5種半金屬元素，總計(jì)64種元素［1］。

有色金屬產(chǎn)業(yè)屬于多元領(lǐng)域協(xié)同的綜合性行業(yè)，包括礦石開(kāi)采、選礦、冶煉、加工及后端產(chǎn)品制造和銷售等多個(gè)環(huán)節(jié)［2］。根據(jù)GB/ T 4754—2017" 《國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類》，有色金屬行業(yè)被細(xì)分為有色金屬礦采選業(yè)、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)兩大類，以及有色金屬鑄造這一小類［3］。

1有色金屬相關(guān)政策演變歷程

有色金屬作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中不可或缺的基礎(chǔ)原材料，其產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度超過(guò)90 %，作為中國(guó)重要的基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)，在中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)、國(guó)防建設(shè)的堅(jiān)實(shí)支撐及高科技新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的持續(xù)驅(qū)動(dòng)中，發(fā)揮著無(wú)可替代的戰(zhàn)略性作用［4］。2002年，中國(guó)10種常用有色金屬產(chǎn)量達(dá)到1 012萬(wàn)t，超越美國(guó)，位居世界第一。此后，中國(guó)有色金屬產(chǎn)量穩(wěn)居世界領(lǐng)先地位。2023年，10種常用有色金屬產(chǎn)量達(dá)7 469.8萬(wàn)t。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2023年有色金屬行業(yè)同比增長(zhǎng)7.5 %，增長(zhǎng)幅度比工業(yè)平均水平高出2.9 %；10種常用有色金屬的產(chǎn)量首次突破7 000萬(wàn)t大關(guān)，同比增長(zhǎng)7.1 %。其中，精煉銅產(chǎn)量1 299萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)13.5 %，電解鋁產(chǎn)量4 159萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)3.7 %［5］。此外，2023年中國(guó)黃金產(chǎn)量為278 t，為全世界黃金產(chǎn)量最高的國(guó)家［6］。在建國(guó)初期，中國(guó)能夠生產(chǎn)開(kāi)發(fā)利用的有色金屬僅有銅、鉛、鋅、錫、銻 5 種，圍繞有色金屬的配套工業(yè)也尚未發(fā)展，全國(guó)有色金屬產(chǎn)量?jī)H為1.33 萬(wàn)t［7］。根據(jù)有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模與發(fā)展過(guò)程中存在的主要矛盾，有色金屬產(chǎn)業(yè)政策變遷歷程分為5個(gè)階段［8］：萌芽奠基期（1949—1962年）、初步完善期（1963—1977年）、改革開(kāi)放期（1978—2002年）、快速發(fā)展期（2003—2015年）、綠色轉(zhuǎn)型期（2016年—至今）。2017年后的政策性關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)［9-18］如圖1所示。

由圖1可知：為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展，有色金屬產(chǎn)業(yè)正步入綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期。圍繞“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，2016年，中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部發(fā)布了《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》［19］，旨在加強(qiáng)有色金屬產(chǎn)業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、質(zhì)量效益提升、綠色發(fā)展及資源

保障等方面的建設(shè)。在有色金屬產(chǎn)業(yè)的綠色環(huán)保領(lǐng)域，中華人民共和國(guó)自然資源部于2020年頒布了《綠色礦山評(píng)價(jià)指標(biāo)》等政策文件，明確提出了有色金屬產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的政策導(dǎo)向［20］。同年，中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部、中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)與中華人民共和國(guó)自然資源部聯(lián)合發(fā)布了《有色金屬行業(yè)智能工廠（礦山）建設(shè)指南（試行）》，強(qiáng)調(diào)利用大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)手段，推動(dòng)有色金屬產(chǎn)業(yè)向智慧化和現(xiàn)代化方向發(fā)展［21］。隨后，中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)在2021年發(fā)布了關(guān)于在重點(diǎn)領(lǐng)域推動(dòng)節(jié)能降碳的文件，以確?！笆奈濉逼陂g節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，以及碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的按時(shí)、保質(zhì)、保量完成［22］。2023年2月，中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)等9部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于統(tǒng)籌節(jié)能降碳和回收利用加快重點(diǎn)領(lǐng)域產(chǎn)品設(shè)備更新改造的指導(dǎo)意見(jiàn)》《家用電器更新升級(jí)和回收利用實(shí)施指南（2023年版）》。2024年3月，中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院發(fā)布《推動(dòng)大規(guī)模設(shè)備更新和消費(fèi)品以舊換新行動(dòng)方案》，為廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理行業(yè)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的政策支持［23］。

近年來(lái)，中國(guó)有色金屬產(chǎn)業(yè)在新發(fā)展階段中穩(wěn)步前行，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)的綠色升級(jí)。有色金屬資源的循環(huán)利用，也被稱作“靜脈產(chǎn)業(yè)”［24］，其核心是在保障環(huán)境安全的基礎(chǔ)上，借助先進(jìn)的技術(shù)手段，以節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境為目標(biāo)，將生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物重新投入循環(huán)使用，從而形成一個(gè)生產(chǎn)—使用—回收—再利用的閉環(huán)發(fā)展模式?！办o脈產(chǎn)業(yè)”是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)分支，而循環(huán)經(jīng)濟(jì)的概念最早可追溯至1989年，由英國(guó)環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家大衛(wèi)·皮爾斯和KERRY TURNER在其著作《自然資源與環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)》中提出。“3R”原則是循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心，包括減量化（Reduce）、再利用（Reuse）、再循環(huán)（Recycle），這些原則指導(dǎo)循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和環(huán)境保護(hù)［25］。循環(huán)經(jīng)濟(jì)的第3個(gè)原則即盡可能合理地再生利用資源。具體而言，就是將產(chǎn)品回收至工廠，經(jīng)過(guò)加工后再次用于生產(chǎn)新產(chǎn)品，將廢棄物轉(zhuǎn)化為再生資源。在有色金屬資源回收方面，相關(guān)政策可劃分為2個(gè)主要方向：一是深化有色金屬自然礦產(chǎn)資源的利用，通過(guò)提升尾礦中有色金屬資源的利用率和提高礦產(chǎn)資源的邊界品位，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的最大化；二是對(duì)有色金屬產(chǎn)品進(jìn)行回收再利用，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新激發(fā)再生有色金屬市場(chǎng)的活力，構(gòu)建一個(gè)完善的有色金屬循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系。隨著全球各國(guó)加速推進(jìn)再生有色金屬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，世界領(lǐng)先的電子廢棄物處理企業(yè)，如Umicore、Glencore、DOWA HOLDINGS Co.，Ltd.和Mitsubishi Materials Corporation的市場(chǎng)份額合計(jì)占比達(dá)到了約19 %。目前，國(guó)內(nèi)廢舊有色金屬的回收量（金屬量）穩(wěn)步增長(zhǎng)至1 450萬(wàn)t，再生銅和再生黃銅原料的進(jìn)口量增長(zhǎng)至190萬(wàn)t，再生鑄造鋁合金原料的進(jìn)口量增長(zhǎng)至170萬(wàn)t。資本市場(chǎng)對(duì)再生有色金屬產(chǎn)業(yè)的關(guān)注度持續(xù)上升，根據(jù)2023年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以再生金屬為主營(yíng)業(yè)務(wù)的企業(yè)已超過(guò)50家，近3年內(nèi)有2家企業(yè)成功上市，還有3～5家企業(yè)正在進(jìn)行股份制改革［26］。與此同時(shí)，中國(guó)率先實(shí)施大規(guī)模設(shè)備更新和消費(fèi)品以舊換新行動(dòng)，不斷開(kāi)拓有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展新領(lǐng)域。2024年6月18日，再生金屬東南亞國(guó)際論壇在泰國(guó)曼谷舉行，該論壇旨在從全球合作的角度共同探討產(chǎn)業(yè)的使命和未來(lái)，幫助各國(guó)再生有色金屬企業(yè)了解政策和市場(chǎng)環(huán)境，拓展貿(mào)易和投資渠道，促進(jìn)再生有色金屬產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量協(xié)同發(fā)展［27］。本文圍繞電子垃圾中有色金屬的資源化利用的發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢(shì)，進(jìn)行技術(shù)層面的匯總與歸納。

2電子垃圾概述

全球每年產(chǎn)生 2 000 萬(wàn)～5 000 萬(wàn)t的電子垃圾（WEEE），年增長(zhǎng)率已達(dá)3 %～ 5 %，作為一類新興污染物，電子垃圾所帶來(lái)的污染問(wèn)題不容小覷，處理不當(dāng)不僅會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，還可能通過(guò)食物鏈對(duì)人類健康產(chǎn)生負(fù)面影響。例如：永久性有機(jī)污染物在土壤中的累積會(huì)破壞土壤生態(tài)平衡，并通過(guò)農(nóng)作物的生物富集作用進(jìn)入人體。電子垃圾減量化、無(wú)害化、資源化處理技術(shù)已成為現(xiàn)階段全球共同探索的重要課題［28］。根據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNU）、國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）及國(guó)際固體廢物協(xié)會(huì)（ISWA）的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2016年全球僅有20 %的電子垃圾得到了收集和回收利用［29］，不同國(guó)家的資源回收率差別很大。上述情況可以證明，目前電子產(chǎn)品消費(fèi)模式還不是制造—使用—循環(huán)的閉環(huán)系統(tǒng)。

全球電子廢棄物主要源自發(fā)達(dá)國(guó)家和快速發(fā)展國(guó)家，其中，中國(guó)與美國(guó)分別居榜首與次席。目前，中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入電器電子產(chǎn)品增量與存量市場(chǎng)并重的時(shí)代。截至2023年，中國(guó)首批目錄產(chǎn)品的居民保有量為26.7億臺(tái)，不同地區(qū)的理論報(bào)廢量［23］如圖2所示。與此同時(shí)，50 %～80 %的電子垃圾最終進(jìn)入了缺乏相關(guān)監(jiān)管的發(fā)展中國(guó)家［30-31］。2012年，全球約70 %的電子垃圾都流向了中國(guó)，其余部分則流向了印度、巴基斯坦及東南亞和非洲的一些國(guó)家［32］。

在大多數(shù)欠發(fā)達(dá)國(guó)家，回收工作往往缺乏先進(jìn)的技術(shù)與研究方法。這些地區(qū)通常依賴于勞動(dòng)密集型的回收處理方式，主要關(guān)注回收高價(jià)值金屬，如銅和金，而忽視了其他有毒的有色金屬（如砷、鎘、鉛、汞）。在回收高價(jià)值金屬后，剩余的材料往往被簡(jiǎn)單地填埋或焚燒，產(chǎn)生了大量有毒物質(zhì)，對(duì)人體、動(dòng)物和環(huán)境造成了無(wú)法修復(fù)的損害［33］。顯然，這樣的處理方式與綠色循環(huán)利用的發(fā)展理念背道而馳。

3印刷電路板結(jié)構(gòu)及組成

印刷電路板（PCBs）作為電子垃圾中經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高的功能組件，金屬含量遠(yuǎn)高于自然資源，具有巨大的經(jīng)濟(jì)潛力。據(jù)估計(jì)，2007年中國(guó)回收PCBs所得的金屬產(chǎn)值達(dá)到30億美元，其中約85 %是由稀貴金屬貢獻(xiàn)的［34］。2014年，全球WEEE的潛在回收價(jià)值已達(dá)到560億美元［35］。在開(kāi)發(fā)同等產(chǎn)量有色金屬（金、銀、銅、鋁）的情況下，電子垃圾中高值金屬的回收成本僅為傳統(tǒng)開(kāi)采、冶煉成本的1/7［36］。全球每年有10 %的黃金需求可以通過(guò)回收電子廢棄物來(lái)滿足［37］。據(jù)估算，國(guó)內(nèi)電子垃圾處理企業(yè)每循環(huán)利用1 t廢棄手機(jī)和電腦，最終利潤(rùn)高達(dá)1.56×105～1.75×105元［38］。不同類型的PCBs與典型自然礦物資源金屬量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值對(duì)比［39］如表1所示。

作為電子廢棄物中具有高回收潛力的功能性組件，PCBs因其獨(dú)特的性質(zhì)和復(fù)雜的成分，與天然礦物有著顯著的不同，這使得其回收過(guò)程充滿挑戰(zhàn)。PCBs通常由電器元件（ECs）、絲網(wǎng)印刷、焊接掩模、連接材料、金屬涂層及聚合物基板等部分組成［40-45］。根據(jù)GUO等［46-47］研究，PCBs（包含ECs）一般由40 %的金屬、30 %的塑料和30 %的陶瓷構(gòu)成，而PCBs（不含ECs）則含有30 %～50 %的金屬和50 %～70 %的非金屬。根據(jù)層數(shù)，PCBs可以分為單層、雙層和多層板。依據(jù)材料的具體機(jī)械性能，PCBs還可以進(jìn)一步被劃分為剛性、柔性或柔-剛復(fù)合結(jié)構(gòu)［48-49］，如圖3所示。不同結(jié)構(gòu)的PCBs在應(yīng)用場(chǎng)合上存在差異，而其特殊的層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)后續(xù)的有色金屬回收工藝

化不可或缺的步驟。鑒于金屬分離效率低，回收率不高，通常僅限于預(yù)處理階段，主要目的是金屬富集。機(jī)械-物理預(yù)處理可以分為3個(gè)主要階段：①拆卸電子元件［23］（如圖4所示）；②切碎、破碎和（或）磨削；③金屬與非金屬的分離和富集［50］。

焊點(diǎn)熔化是一種高效回收錫和鉛的方法。目前，最普遍使用的焊料是含有63 %錫和37 %鉛的合金，其熔點(diǎn)為183 °C。為實(shí)現(xiàn)有效熔化分離，通常采用比焊料熔點(diǎn)高出40 °C～50 °C的加熱溫度［51］。然而，當(dāng)加熱溫度在270 °C～280 °C會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，該工藝的局限性影響了工業(yè)化推廣。WANG等［52-53］設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)系統(tǒng)，包括ECs的拆卸和廢氣凈化，在加熱溫度265 °C±5 °C、拆卸氣缸轉(zhuǎn)速10 r/min、反應(yīng)8 min時(shí)，可完全去除電視和計(jì)算機(jī)主板PCBs中的焊料。

4火法冶金資源化有色金屬

4.1火法冶金現(xiàn)狀

火法冶金回收有色金屬技術(shù)利用冶金爐的高溫作用，使非金屬成分揮發(fā)或形成浮渣從而實(shí)現(xiàn)分離。稀貴金屬則熔解于其他金屬熔體中，以合金形式流出冶金爐。最終得到的粗質(zhì)合金，再通過(guò)火法精煉或電解精煉等方法，實(shí)現(xiàn)貴金屬與賤金屬的分離［54］。

火法冶金涵蓋煅燒、電弧爐或豎爐熔煉、渣金分離/燒結(jié)、高溫熔融等工序。該方法具有高金屬回收率，能夠產(chǎn)出純度相對(duì)較低的金屬合金。幾乎所有類型的PCBs都適用于火法冶金進(jìn)行處理。

目前，PCBs中有色金屬循環(huán)利用主流工藝分為火法冶金和濕法冶金兩大類?；鸱ㄒ苯鸸に囈蚱涮幚砹看蠛惋@著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用，特別是大規(guī)模處理PCBs的企業(yè)，多以火法為主。相比之下，濕法冶金工藝所涉及的浸出體系難以兼顧不同化學(xué)性質(zhì)的有色金屬，通常需要多個(gè)工序聯(lián)合處理，這限制了其在短流程高效回收方面的應(yīng)用。此外，一些高價(jià)值有色金屬（如金、鉑、鈀等）因其化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性，使得現(xiàn)有的綠色濕法冶金工藝仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，并未在工業(yè)規(guī)模上得到驗(yàn)證。因此，濕法冶金工藝更多被應(yīng)用于有色金屬的純化過(guò)程。

4.2傳統(tǒng)火法冶金工藝

火法冶金技術(shù)已在電子垃圾處理領(lǐng)域得到應(yīng)用，其顯著優(yōu)勢(shì)在于能夠利用現(xiàn)有的金屬冶煉設(shè)備，操作簡(jiǎn)單、處理能力大、回收效率高。它能夠與廢雜五金、電鍍污泥等物料協(xié)同冶煉，并且能夠最大限度地利用PCBs粉末中的有機(jī)物熱值。然而，冶金過(guò)程的能耗相對(duì)較高，且PCBs中含有的溴阻燃劑和有機(jī)物在高溫下容易產(chǎn)生二噁英、鹵化氫等有害物質(zhì)，因此必須配備廢氣處理系統(tǒng)以避免嚴(yán)重的二次環(huán)境污染。電子廢棄物中的陶瓷、玻璃纖維等非金屬成分會(huì)成為爐渣的一部分，導(dǎo)致?tīng)t渣量增加；同時(shí)，部分稀貴金屬也會(huì)夾雜在爐渣中，造成稀貴金屬的損失［55］。因此，降低火法冶金過(guò)程的能耗、凈化廢氣污染物、減少冶金渣中稀貴金屬的損失，是火法冶金處理PCBs技術(shù)的主要研究方向。此外，盡管PCBs經(jīng)過(guò)火法冶金處理后可以實(shí)現(xiàn)貴金屬與賤金屬的有效分離，但通常純度不高，需要后續(xù)結(jié)合濕法冶金純化工藝以提高純度。

4.3熔池熔煉技術(shù)

為了解決傳統(tǒng)火法冶金技術(shù)存在的問(wèn)題，可通過(guò)技術(shù)革新，將傳統(tǒng)的火法冶金工藝升級(jí)為先進(jìn)的熔池熔煉技術(shù)。國(guó)際上，熔池熔煉技術(shù)已被成功應(yīng)用于協(xié)同處理PCBs，不僅確保了高金屬回收率，而且實(shí)現(xiàn)了煙氣的達(dá)標(biāo)排放。例如：瑞典Boliden公司采用了R?nnsk?r爐［56］，日本同和公司采用了奧斯麥特爐頂吹熔煉技術(shù)來(lái)處理手機(jī)和計(jì)算機(jī)線路板，而比利時(shí)Umicore公司則使用艾薩頂吹爐來(lái)處理PCBs和廢銅料等［57］。熔池熔煉工藝處理PCBs的流程主要包括3個(gè)階段：高溫?zé)峤夥蛛x、氧化吹煉富集及吹煉爐渣氧化分解熱解尾氣。在熔煉過(guò)程中，PCBs中的玻璃纖維可作為熔劑，與其他熔劑和雜質(zhì)一起形成硅酸鹽爐渣。這種工藝實(shí)現(xiàn)了廢物的循環(huán)利用，熔池熔煉工藝能夠處理萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模的PCBs，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。為進(jìn)一步提高PCBs中有色金屬的高效資源化回收率，目前發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用富氧熔池熔煉工藝來(lái)處理和回收電子垃圾中的有色金屬。作為歐洲最大的電子垃圾回收利用企業(yè)，Boliden公司R?nnsk?r冶煉廠采用了卡多爐富氧側(cè)吹熔煉工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)每年10萬(wàn)t的處理量，在滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，最大程度地回收PCBs中的高價(jià)值有色金屬［58-60］。比利時(shí)Umicore公司的Hoboken冶煉廠循環(huán)利用PCBs中有色金屬處于全球領(lǐng)跑地位［61］，Hoboken冶煉廠采用IsaSmelt Furnace富氧頂吹熔煉工藝，年均處理25萬(wàn)t PCBs，循環(huán)利用17種有色金屬，年生產(chǎn)金100 t、銀2 400 t、鉑族金屬50 t、銅3萬(wàn)t、鉛12.5萬(wàn)t、鎳2 000 t、錫1 000 t［62-64］。加拿大諾蘭達(dá)冶煉廠采用硫化銅礦與PCBs（5 %～40 %）復(fù)配物料，該工藝實(shí)現(xiàn)了PCBs中多種有色金屬的異步回收［65］，工藝流程如圖5所示。

中國(guó)在PCBs資源化利用方面起步較晚。最初，電子垃圾的火法處理工藝主要依賴于人工拆解及使用鼓風(fēng)爐或反射爐進(jìn)行冶煉。1999年，中國(guó)貴嶼鎮(zhèn)成為廢舊電腦和電子垃圾的知名集散地，當(dāng)?shù)鼐用癫捎脗鹘y(tǒng)手工方式拆解電腦，利用硝酸浸泡提取PCBs中的銅、錫、金等金屬。電子垃圾的外殼被粉碎成塑料原料出售，而無(wú)法再利用的廢物則被焚燒或隨意露天堆放，這導(dǎo)致了一系列環(huán)境和健康問(wèn)題。該地區(qū)的污染程度達(dá)到了世界衛(wèi)生組織允許標(biāo)準(zhǔn)的190倍［66］。隨著環(huán)保意識(shí)的提升和相關(guān)法律的完善，科研人員在技術(shù)上不斷取得突破，實(shí)現(xiàn)了“借綠生金”，提升了綠水青山的“含金量”和金山銀山的“含綠量”。截至2000年，中國(guó)已經(jīng)逐步淘汰了小規(guī)模的反射爐和鼓風(fēng)爐工藝。

作為國(guó)內(nèi)首家采用熔池熔煉技術(shù)處理PCBs的企業(yè)，中國(guó)節(jié)能環(huán)保集團(tuán)有限公司以爐渣類型為研究起點(diǎn)，優(yōu)化工藝后能夠獲得品位約90 %的黑銅，同時(shí)金、銀等高價(jià)值有色金屬的捕收率超過(guò)95 %。在確保資源回收率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了低品位含銅爐渣（0.7 %以下）的高效排放［67-68］。2012年，針對(duì)社會(huì)廣泛關(guān)注的垃圾焚燒產(chǎn)生二噁英問(wèn)題，中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司牽頭承擔(dān)了國(guó)家“863”課題，研發(fā)了焚燒廢物（氣）處置與穩(wěn)定化控制技術(shù)［69］。通過(guò)技術(shù)積累，該公司自主研發(fā)了側(cè)吹浸沒(méi)燃燒熔池熔煉技術(shù)（SSC），應(yīng)用于協(xié)同處理PCBs，實(shí)現(xiàn)了尾氣的無(wú)害化處理、資源的無(wú)害化利用及綜合回收，取得了多維增益效果［64，70-71］，并已成功應(yīng)用于浙江金泰萊環(huán)保科技有限公司、江西興南環(huán)?？萍加邢薰镜鹊枚鄠€(gè)項(xiàng)目［69］。大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司采用澳斯麥特爐對(duì)預(yù)處理后的PCBs進(jìn)行了深入研究，完成了再生資源與原生礦冶煉和銅產(chǎn)品生產(chǎn)的無(wú)縫接合，在國(guó)內(nèi)率先建成了以銅為主導(dǎo)的“再生資源—有色金屬—有色金屬產(chǎn)品—再生資源”全循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)冶煉、粗煉、精煉、電解工序后，制備了純度為99.99 %的陰極銅，實(shí)現(xiàn)了銅資源的高效回收，每處理1 t PCBs的利潤(rùn)可達(dá)223元［72］。NRTS富氧頂吹熔池熔煉技術(shù)是中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司自主研發(fā)的PCBs冶煉技術(shù)，其稀貴金屬再生資源火法冶金爐（NRTS）具有處理能力大、回收率高、能耗低、環(huán)保效果好等優(yōu)點(diǎn)。2016年，NRTS技術(shù)在江西瑞林稀貴金屬科技有限公司實(shí)現(xiàn)落地投產(chǎn)，粗銅產(chǎn)品含銅≥98.0 %、銅回收率≥98.5 %，金、銀回收率≥98 %，重金屬富集率≥99.9 %［73］。曾華星等［74］提出了“富氧熔煉+分段補(bǔ)充氧氣二段燃燒技術(shù)+急冷脫酸塔+活性炭噴射系統(tǒng)+布袋除塵器+洗滌塔”的方法，這是國(guó)內(nèi)大規(guī)模PCBs及再生資源綜合利用的前沿二噁英防治技術(shù)，該方法可將二噁英排放濃度控制在0.1 ngTEQ/Nm3以下。中國(guó)企業(yè)自主研發(fā)熔池熔煉設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。

4.4熔池熔煉技術(shù)發(fā)展方向

熔池熔煉技術(shù)是火法冶金處理PCBs中最有效的手段之一，不僅實(shí)現(xiàn)了二噁英的防治，還實(shí)現(xiàn)了有色金屬的高效回收［75］。盡管初期設(shè)備投資較大，但通過(guò)與其他技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用，可以進(jìn)一步減少能源消耗。結(jié)合熱解技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有的熔池熔煉工藝進(jìn)行升級(jí)，開(kāi)發(fā)出熱解-熔煉強(qiáng)化耦合技術(shù)。在熱解階段，PCBs在缺氧條件下被加熱至1 200 °C～1 300 °C，這不僅使得陶瓷和有機(jī)材料得以回收，還能有效釋放低蒸氣壓金屬，同時(shí)揮發(fā)性金屬則通過(guò)廢氣系統(tǒng)回收。高熱值的碳源廢氣可被利用于熔煉過(guò)程，從而大幅減少外界所需提供的碳源，實(shí)現(xiàn)有色金屬的高效回收［76］。此外，將爐渣、灰塵或廢氣等轉(zhuǎn)化為高價(jià)值副產(chǎn)品，也是熱解-熔池熔煉協(xié)同技術(shù)研究的關(guān)鍵方向之一［77］。

通常冶煉過(guò)程產(chǎn)生的廢氣中大部分粉塵尺寸小于25 μm，氣體排放濃度約為80 μg/m3，略高于允許的空氣質(zhì)量限值75 μg/m3。此外，廢氣中混有金屬粉塵、二氧化硫和氮的氧化物（NOx）［78］。將吸收塔引入排氣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)金屬粉塵的收集［79］，然后改善除塵系統(tǒng)，將生成的二氧化硫氣體轉(zhuǎn)化為硫酸，實(shí)現(xiàn)廢氣轉(zhuǎn)化產(chǎn)品［80］。PCBs冶煉制備1 t銅產(chǎn)生3.7 t CO2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)銅礦資源冶煉過(guò)程CO2的產(chǎn)生量（17 t）。因此，PCBs冶煉顯著降低了銅生產(chǎn)過(guò)程的碳足跡［81-84］。

5結(jié)語(yǔ)

目前，熔池熔煉技術(shù)在處理PCBs循環(huán)利用有色金屬方向取得了可喜成果，不僅拓寬了金屬供應(yīng)路徑，減緩礦石資源的開(kāi)采，還可以保護(hù)生態(tài)平衡，減少碳排放，實(shí)現(xiàn)全球低碳的能源轉(zhuǎn)型，促進(jìn)金屬資源的再利用。

1）目前，國(guó)內(nèi)電子垃圾拆解以人工手動(dòng)為主，屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。人工拆卸制約了工作效率，現(xiàn)有的拆卸設(shè)備無(wú)法滿足不同類型的電子垃圾，研發(fā)設(shè)計(jì)高效、適用性強(qiáng)的自動(dòng)化拆卸設(shè)備日益緊迫。

2）隨著中國(guó)勞動(dòng)力成本的不斷提高，電子垃圾“預(yù)處理—金屬冶煉—尾氣凈化—金屬純化”全流程涉及的裝備自動(dòng)化、智能化需進(jìn)一步提高。

3）未來(lái)熔池熔煉技術(shù)處理PCBs資源化利用有色金屬的趨勢(shì)是在保證金屬回收率與環(huán)保指標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過(guò)升級(jí)現(xiàn)有工藝，構(gòu)建低溫熔煉技術(shù)體系，進(jìn)一步減少能耗與碳排放。

4）由于PCBs中硅含量較高，冶煉廠的礦渣處理面臨挑戰(zhàn)，難以實(shí)現(xiàn)及時(shí)處理。解決這一問(wèn)題的傳統(tǒng)方法是采用黑銅熔煉技術(shù)，通過(guò)調(diào)整物料配比（即按特定比例混合PCBs與銅精礦）來(lái)提升能源使用效率。然而，電子廢棄物處理企業(yè)通常位于城市周邊，這導(dǎo)致了銅精礦的運(yùn)輸成本增加。因此，進(jìn)一步研究PCBs與其他低硅低銅固廢資源的混合使用方案，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)資源的有效利用，而且有助于企業(yè)拓展其收入來(lái)源。

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Research on resource?based utilization technology of non?ferrous metals

in e?waste via bath smelting

Zhang Lei， Hao Fulai， Zhang Shibiao， Wang Xiumei， Zhang Yanming

（Changchun Gold Research Institute Co.， Ltd.）

Abstract：Non?ferrous metals are indispensable raw materials for national economic and defense infrastructure. In China， the high external dependency， low ore grades， scarcity of large? and medium?scale mines， costly extraction， and slow natural remediation processes pose significant challenges to the non?ferrous metals industry. This study reviews the evolution of policies related to non?ferrous metals， highlighting the industry’s scale and key contradictions. Notably， printed circuit boards （PCBs） contain far higher concentrations of non?ferrous metals than natural ores， offering substantial economic potential. Current large?scale PCB processing predominantly employs bath smelting technology. This paper elaborates on the application of bath smelting for e?waste treatment， including its research progress and global industrialization trends. It systematically summarizes domestic technological achievements， analyzes the status of bath smelting in resource recovery from technical promotion and barrier?breaking perspectives， and discusses the unique characteristics of non?ferrous metal bath smelting. Future development directions are also proposed to provide insights for advancing resource?based utilization of non?ferrous metals in e?waste.

Keywords：non?ferrous metals; circular economy; utilization as green resources; e?waste; bath smelting; resource regeneration