廢電冰箱的環(huán)保處理及污染防治
1 問(wèn)題的提出
當(dāng)今全球氣候變化的主要原因除了化石燃料燃燒產(chǎn)生大量CO2造成地球表面溫室效應(yīng)外，大氣中臭氧層的破壞導(dǎo)致地球表面紫外線輻射強(qiáng)度加大也是重要因素之一,。而氟利昂（CFCs）則是破壞臭氧層的元兇,。我國(guó)是世界上最大的白色家電生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，據(jù)2006年的有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),，全國(guó)城鎮(zhèn)居民總戶數(shù)約為 1.96億戶,，戶均冰箱保有量為0.92臺(tái)。農(nóng)村人口戶數(shù)約為1.82億戶,，戶均冰箱保有量為0.23臺(tái),。城鄉(xiāng)合計(jì)冰箱總保有量約為2.22億臺(tái)。這說(shuō)明冰箱已成了人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵贰?/p>
電冰箱的使用壽命一般為10～15年,。根據(jù)我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)水平及傳統(tǒng)習(xí)慣,，按15年計(jì)算，每年將有1466萬(wàn)臺(tái)的報(bào)廢量,。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,、人口的緩慢增長(zhǎng)和戶均人口數(shù)量的逐漸下降，冰箱的總保有量和每年的報(bào)廢量還在不斷增加（尚未包括因技術(shù)因素更新的數(shù)量）,。
電冰箱的隔熱保溫層是由聚氨酯為基體、以氟利昂為發(fā)泡劑制成的硬泡沫塑料構(gòu)成的,，內(nèi)部為微小的閉孔結(jié)構(gòu),，孔內(nèi)充滿著導(dǎo)熱系數(shù)極低的發(fā)泡氣體—氟利昂，其含量約占泡沫總重量的14.7%,。
根據(jù)實(shí)際拆解試驗(yàn),，家用電冰箱（130～230L）平均每臺(tái)約含隔熱泡沫6.36kg，即每臺(tái)冰箱的保溫泡沫中約含有氟利昂0.935kg,。如果每年報(bào)廢的1466萬(wàn)臺(tái)冰箱得不到環(huán)保處理,，將會(huì)有0.935kg/臺(tái)×1466萬(wàn)臺(tái) = 1.37萬(wàn)噸的氟利昂逃逸到大氣層中。這個(gè)數(shù)字相當(dāng)于20世紀(jì)80年代全球氟利昂最高年產(chǎn)量（144萬(wàn)噸）的1%,，接近當(dāng)時(shí)大氣層中氟利昂總量的1‰,。這是一個(gè)相當(dāng)可怕的數(shù)字，因此廢冰箱不是一般普通的電子廢棄物。
2 氟利昂破壞臭氧層的機(jī)理及危害
2.1 臭氧層的形成原理
大氣層從地球表面向外層空間分為對(duì)流層（0～20km）,、平流層（20～50km）,、中間層（50～100km）、電離層（100～1000km）和磁氣層（1000km以上）,，其中99.9%的氣體集中在50km以下,，就是常說(shuō)的大氣層。大部分臭氧（O3）集聚于平流層,，約占平流層的十萬(wàn)分之一,，占整個(gè)大氣層的億分之一，若集中于地球表面,，有近 3mm層厚,。來(lái)自太陽(yáng)的紫外線到達(dá)平流層時(shí)，它的輻射能量可以使該高度的氧氣（O2）分解：
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O-很活潑,，隨時(shí)可與O2發(fā)生合成反應(yīng),，生成O3
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雖然O3量很微小，卻能濾除大量來(lái)自太空的紫外線,，特別是能吸收陽(yáng)光中對(duì)生物有害的Ur－B,，保障了地球表面適宜生命存在的環(huán)境。
2.2 CFCs對(duì)臭氧層的破壞機(jī)理
氟利昂是上個(gè)世紀(jì)20年代合成的一種化學(xué)物質(zhì),，不具可燃性和毒性,，被當(dāng)做制冷劑和發(fā)泡劑廣泛應(yīng)用于家電、汽車和消防器材領(lǐng)域,。氟利昂非常穩(wěn)定,，在大氣層中的壽命可達(dá)數(shù)百年，且大部分停留在對(duì)流層,，極少部分（約10%）升入平流層,。升入平流層的氟利昂在強(qiáng)紫外線照射下，在一定的氣象條件下會(huì)釋放出CI-：
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Cl- 與臭氧發(fā)生連鎖反應(yīng),，從兩個(gè)方向不斷破壞 O3,。據(jù)估計(jì)，1個(gè)CI - 可連續(xù)破壞數(shù)萬(wàn)個(gè)臭氧原子,。反應(yīng)如下：
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上式表明,，Cl - 不僅分解O3，同時(shí)還消耗合成O3的 O- ,，因而破壞性極強(qiáng),。研究結(jié)果指出，臭氧每減少１%,，太陽(yáng)的有害輻射將增加２%,，隨之而來(lái)的是人類疾?。ㄈ缪鄄 ⑵つw癌）的增加,、人體免疫系統(tǒng)功能下降,、海洋生物的食物鏈被破壞、一些植物的生長(zhǎng)受影響（糧食減產(chǎn)）,。預(yù)測(cè)指出,，當(dāng)臭氧層僅剩下１/５時(shí)，也即是地球生命存在的臨界點(diǎn),?！?/p>
3 廢電冰箱的回收處理要求
廢電冰箱除了含有大量的鋼鐵、塑料,、有色金屬等寶貴資源外,，還有數(shù)量可觀的破壞臭氧層的氟利昂殘存于其隔熱泡沫中。因此對(duì)廢電冰箱的回收處理必須采取嚴(yán)格的工藝手段和完善的環(huán)保措施,。國(guó)內(nèi)有人提出對(duì)于廢電冰箱中含泡沫材料的箱門,、箱體等部件用切割的方法將鋼板包覆層剝下再利用，聚氨酯（PUR）泡沫再去處理,，這種做法本身就違背了環(huán)保要求,。因?yàn)樵谇懈詈头植痄摪迮c泡沫層時(shí)，拆開(kāi)部位的氟利昂就已經(jīng)逃逸到了大氣層中,，對(duì)大氣層仍然會(huì)造成破壞,。因此，日本,、西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)在處理廢電冰箱時(shí),，除了徹底抽取冷凝系統(tǒng)的冷媒，還對(duì)其含有隔熱保溫泡沫的箱體和箱門采用負(fù)壓封閉整體破碎工藝,，以保證泡沫中90％以上的殘存氟利昂得到回收,，實(shí)現(xiàn)合理處置；經(jīng)破碎的廢泡沫再經(jīng)壓縮減容后,，作為化工原料或作為燃料由專業(yè)焚燒爐焚燒,，從而真正做到對(duì)廢電冰箱環(huán)保處理。
4 廢電冰箱的處理工藝方案及主要技術(shù)指標(biāo)
4.1 典型的工藝方案
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該方案以手工拆解和機(jī)械破碎相結(jié)合（見(jiàn)工藝流程圖）,。廢電冰箱上線后，首先由人工使用專用設(shè)備抽取冷凝系統(tǒng)的冷媒,，隨后拆除壓縮機(jī),、冷凝器、蒸發(fā)器,、抽屜,、隔板、可活動(dòng)的塑料組件、玻璃,、橡膠條及電線,、控制器等零部件，冰箱主體由輸送帶送入密閉破碎系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)壓整體破碎,，可保證泡沫中90%以上的氟利昂得到回收,。破碎并分離出了氟利昂的廢泡沫被擠壓成塊，減小了體積,，便于運(yùn)輸和深度處理,。
4.2 主要技術(shù)參數(shù)（見(jiàn)下表）
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5 PUR及CFCs的環(huán)保利用和處置
5.1 PUR的利用和處置
聚氨酯（PUR）是由二異氰酸酯或多異氰酸酯與帶有兩個(gè)以上羥基的化合物反應(yīng)生成的高分子化合物的總稱。目前,，硬質(zhì)PUR的處理方法很多,，主要有物理方法、化學(xué)方法和能量回收法等,。不論采取那種方法處理,，前提條件是必須對(duì)其所含的CFCs進(jìn)行分離后才可實(shí)施。否則,，雖然PUR得到了利用,，但 PUR中的CFCs卻泄露到大氣層，污染了環(huán)境,。而經(jīng)過(guò)密閉負(fù)壓整體破碎后分離出了CFCs的泡沫基本上不再含有對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì),，屬于《國(guó)家危險(xiǎn)廢物目錄》HW13類有毒（T）化工材料，因此此時(shí)不論采取哪一種利用方法都可以達(dá)到資源綜合利用和環(huán)保的雙重目的,。
（1）物理回收法
物理回收主要是利用粉碎和粘結(jié)技術(shù),。一種是先將 PUR破碎成1cm的碎片，在特定的工藝條件下向其噴涂膠粘劑并模壓成型,。制品在水中的膨脹率不超過(guò) 1%,，優(yōu)于木材的耐水性，符合船用標(biāo)準(zhǔn),，可用于生產(chǎn)船用家具,。也可以利用粉碎的PUR碎末再生產(chǎn)出同種產(chǎn)品，根據(jù)不同的工藝條件PUR添加量可達(dá)15%～25%,。
（2）化學(xué)回收法
化學(xué)回收是指通過(guò)對(duì)PUR廢棄物進(jìn)行分解處理,，回收多元醇，為生產(chǎn)新PUR提供原料,。主要工藝有水解,、氨解、醇解和混合法等,。有資料介紹,，醇解是一種適用于分解硬質(zhì)PUR的工藝方法,。在乙二醇和催化劑作用下加熱PUR廢物，可以得到活性氫基團(tuán)封端的低分子量產(chǎn)物,，室溫下呈液態(tài),，可用于生產(chǎn)PUR絕緣材料。目前此方法已投入了工業(yè)化生產(chǎn),。
（3）熱能回收
硬質(zhì)PUR廢料熱值約25,000kJ/kg,。ICI公司的試驗(yàn)表明，PUR等塑料與煤一起燃燒,，可回收其（PUR等塑料）80%的熱量,。如果將15%的回收塑料與85%的煤混合燃燒，煤灰也不會(huì)造成污染,。資料介紹,，在TAMARA實(shí)驗(yàn)工廠內(nèi)進(jìn)行了把能阻燃的硬質(zhì)PUR共燃燒的實(shí)驗(yàn)，對(duì)釋放的煙氣進(jìn)行測(cè)量,，結(jié)果提供了科學(xué)的證據(jù)：把硬質(zhì) PUR廢料放在城市固體垃圾處理爐內(nèi)焚燒是安全的,。
5.2 CFCs的處置
根據(jù)聯(lián)合國(guó)《蒙特利爾議定書(shū)》的相關(guān)規(guī)定， CFCs必須進(jìn)行銷毀處理,。目前,，資料介紹的處置方法較多，筆者認(rèn)為,，水泥轉(zhuǎn)窯焚燒處置方法較為現(xiàn)實(shí),。由于水泥轉(zhuǎn)窯內(nèi)的煅燒溫度高達(dá)1450℃以上，大部分有機(jī)廢棄物包括CFCs都可以被高溫分解,。氣體在窯內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10秒,，可確保有機(jī)化合物的破壞處理率高達(dá) 99.99%。酸性物質(zhì)在窯內(nèi)與堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),，不需要額外的酸性氣體控制,，自身就可以使HCl的去除率達(dá)到90%以上。
研究表明,，氟化物可降低水泥生產(chǎn)的反應(yīng)溫度,，因此可以降低水泥生產(chǎn)的燃料消耗。但氟化物濃度太高對(duì)水泥品質(zhì)會(huì)有影響（一般氟化物含量最大不應(yīng)超過(guò)原料重量的0.25%）,。氯在水泥中被認(rèn)為是有害物質(zhì),，日本的JIS標(biāo)準(zhǔn)就將其含量限制在200mg/kg以下，通常水泥窯對(duì)氯的最大進(jìn)料量為原料的0.015%,。因此,，用水泥窯處理CFCs必須嚴(yán)格控制進(jìn)料量，以保證水泥產(chǎn)品質(zhì)量,、節(jié)能和環(huán)保（有害物質(zhì)的處置）的三贏,。
6 結(jié)論
（1）由于廢電冰箱保溫泡沫中含有一定量的 CFCs，若直接剖開(kāi)包覆層,，表層的CFCs就會(huì)外漏,；只要折斷泡沫板，斷裂面上的CFCs就會(huì)逃逸,。因此,，采用任何切割方式拆解廢電冰箱有隔熱泡沫的部件都是不環(huán)保的，不允許的,。
（2）切割后拆出的廢泡沫的堆放密度僅為30kg/m3 左右,，極不便于運(yùn)輸。而且由于其內(nèi)部含有CFCs,，也不允許私自運(yùn)輸,。
（3）只有采取整體負(fù)壓破碎工藝方可將泡沫中的 CFCs分離出（超過(guò)90%）并回收，且不污染環(huán)境,，同時(shí)還可將脫除了CFCs的廢泡沫壓縮減容,，密度可高達(dá) 1000kg/m3 ，變成普通的聚氨酯塊,，便于運(yùn)輸,，可按《國(guó)家危險(xiǎn)廢物目錄》HW13類進(jìn)行處理和利用，真正達(dá)到廢電冰箱資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)的雙重目的,。
參考文獻(xiàn)：
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