發明家王武生：世界首創廢舊線路板資源化環保回收

　　隨著科技的進步，老百姓身邊的電子產品越來越多，更新換代也越來越快，不知何時起家中廢舊電器卻也是積攢的越來越多，不知該如何處理。

　　眾所周知，廢舊家電的污染危害極大。諸如廢舊手機、報廢電腦、電視機、冰箱等電器，內部零件中都含有鉛、鎳、鎘、汞等有毒物質。根據相關專家測試，一粒紐扣電池就能污染600立方米水，而一節一號電池爛在地里，能使一平方米的土地失去利用價值。可見，廢舊家電的回收管理無疑已經成為生活環保中必不可少的一環。國家層面也正在加強廢舊家電的回收管理，制定擴大家電回收的范圍，并對家電回收企業采用補貼政策。然而，事實上有不少企業都只是打著環保的招牌，實際卻無法實現環保：主要原因在于廢舊線路板回收存在的一個世界性技術難題——混合物的分離。

　　其實最環保的方法是采用“粉碎法”，將得到的混合金屬粉經過風選、磁選后，剩下鋁合金、銅粉、焊錫和環氧樹脂粉的混合物，然后進行回收利用。但是，這種無污染的物理回收方法一直沒有得到實際應用。為什么不這樣做呢?因為直接粉碎得到的是混合物，如果不將其中的鋁合金、銅粉、焊錫和環氧樹脂粉的混合物分離開，其價值將大幅度地降低，更關鍵是沒有客戶購買。所以他們都采用直接焚燒的方法，不過這些有規模的企業玩了一個花招，把焚燒爐的煙囪和溫度做得比那些違法的小企業高一點，其實再高也達不到環保要求。國家明令禁止焚燒并不因為規模大就是合法，那么技術難點到底在哪呢?根本原因還是粉碎后的混合物無法分離成單質材料，因為只有單質材料才能銷售。為了更好的確保廢舊線路板的資源化環保回收，華東理工大學機械與動力工程學院王武生教授一直以來都在廢舊線路板物理回收的方向上深入研究，以期解決混合物分離這一技術難題，經過不懈的努力探索，終于取得了實質性突破，發明了采用純物理方法解決工業規模化廢舊線路板回收過程中存在的所有技術難題。實現了粉碎后鋁合金粉與銅焊錫的分離;樹脂粉中所含的重金屬和有毒物質分離、并將其中的98%以上的銅回收，使分離出來的樹脂粉完全達到國家塑料環保標準;銅與焊錫的分離，銅粉的直接電解等世界性技術難題，真正做到了環保化、節能化、規模化、效益化回收。為了更好的了解廢舊線路板的資源化環保回收技術，我們采訪了發明家王武生教授。

▲上圖為發明家王武生教授正在觀察環氧樹脂粉中的殘留銅粉分離效果

　　記者：王教授，你好!你發明的廢舊線路板的純物理回收技術與國外技術相比，有什么優勢?

　　王武生：國外最先進的回收技術如比利時的優美科公司采用的是“卡爾多”爐焚燒技術。國內的多家上市公司如格林美、東江環保等也是采用類似焚燒的技術。但國家已經明令禁止焚燒回收廢舊線路板，所以這些公司的回收方法實際上是違法的。這些上市公司對廢舊線路板的焚燒行為與那些被判刑的違法者的行為是相同的，唯一的區別就是上市公司的焚燒爐子大一些，煙囪和溫度高一些。其實煙囪越高污染范圍越廣，受害人員越多;溫度越高能耗越多，溫室氣體排放越多，鉛污染越大。國家在政策中明確要求清潔化、資源化回收，但這些上市公司都沒有做到，只是鉆了國家沒有明令禁止“卡爾多”爐焚燒也屬于違法的空子，而國家明令了沖天爐是禁止的，所以采用沖天爐就抓人判刑，而采用“卡爾多”爐就合法，從本質上而言：兩者之間其實如出一轍，只是五十步笑百步而已!

　　記者：那環保管理部門為什么不禁止?

　　王武生：我也曾專門到環保管理部門去質問過，他們的回答是：我們批準了就不違法!我說你們有什么權利批準違法的行為?

　　記者：是啊!他們一定有他們的理由。

　　王武生：他們認為這些上市用的是“卡爾多”爐，其實這完全是一種騙人的花招!采用“卡爾多”爐進行焚燒與那些被判刑的沖天爐的焚燒相比只是爐子的溫度高一點，達到1200℃。這種高溫的作用只是減少了二惡英的數量，但焚燒產生的污染物除了二惡英外還有重金屬如鉛的污染，還有溫室氣體的排放。并且由于爐子的溫度高，鉛的排放量及排放范圍更多更廣，會造成更大范圍內的老百姓患上“血鉛病”，并且排放的爐渣也含有鉛等重金屬。同時也將我國缺乏的錫、鉛、鋁合金等寶貴的有色金屬資源變成危害人們身體的污染源。更關鍵的是：他們得到的不是電解銅而是銅與錫、鉛的合金，這種合金的價值要低于電解銅，所以又必須采用酸溶解分離的化學方法回收，又會產生大量的廢水和廢氣排放，還大幅度地增加了生產成本。

　　記者：那他們為什么不采用物理方法回收呢?

　　王武生：他們也曾經尋求過采用物理回收方法，如格林美從德國URT公司進口過上千萬一套的粉碎機等，但由于目前全世界都還沒有這種混合金屬的分離技術，所以最終以失敗告終，然后走上了污染環境的焚燒之路。

　　記者：你的意思是全世界都沒有物理回收技術?

　　王武生：是的，除了我的發明之外。正因為如此，美國公司才購買了我的兩項回收廢舊線路板的發明。

　　記者：那你的發明與現在的技術如比利時優美科公司的區別在哪里呢?

　　王武生：我的優勢主要體現在四個方面：環保化、節能化、資源化和效益化。

　　記者：什么是環保化?

　　王武生：所謂環保化就是指在整個回收過程中沒有廢水、廢氣和廢渣的產生和排放。這在廢舊線路板的回收領域是一個革命，完全沒有污染。

　　記者：你是說采用你的發明完全沒有了二惡英，同時也沒有鉛污染?

　　王武生：當然!不僅如此，還沒有溫室氣體的產生和排放，完全是清潔的，達到國家的環保要求。

　　記者：那什么是節能化?

　　王武生：在整個回收過程中不需要進行加熱消耗能源，在常溫下就可以回收，不產生溫室氣體。與現在的在1200度高溫下的“卡爾多”爐焚燒相比節省了大量的能源，同時也減少了溫室氣體的排放。

　　記者：什么是資源化呢?

　　王武生：資源化就是將其中有利用價值的所有資源全部回收利用，包括原來在焚燒中被浪費的：環氧樹脂粉、鋁合金、錫、鉛。并且將銅、金、銀等金屬的回收率從93%提高到99.5%。

　　記者：效益化是什么意思?

　　王武生：現在的“卡爾多”爐焚燒工藝既不環保，同時成本也非常高。我的發明是純物理方法，由于不添加任何化學藥品，成本也遠低于現在的焚燒工藝。利潤相比可以增加三倍以上。

　　記者：能具體談談你的發明內容嗎?

　　王武生：首先將廢舊線路板進行粉碎，這已經是成熟的工藝。將粉碎后風選得的環氧樹脂粉進行分離，可將其中殘留的銅粉的98%分離出來。一方面可以增加1800元/噸左右的利潤，同時還可以將環氧樹脂粉的環保指標超過現有的新的樹脂粉的標準要求見附件中檢測報告中的分析結果。

　　記者：王教授，您提到的環氧樹脂粉里面的金屬分離技術難題到底難在哪?

　　王武生：現有的技術粉碎后分離出來的環氧樹脂粉里面含有大量的有色金屬，一般含有4-7%的銅粉。同時，環氧樹脂粉里面含有大量的有毒物質，不能直接利用。

　　現有的技術由于樹脂粉里面的有色金屬的顆粒非常細，無法將其中的有色金屬從樹脂粉中分離出來。所以其采用的處理方法無論是填埋還是焚燒都不環保，同時還造成寶貴的有色金屬資源的浪費。

　　記者：王教授，您們的環氧樹脂粉里面的金屬分離技術與現有技術相比有什么優勢?

　　王武生：我們的技術與現有的處理方法相比，具有七大優勢：

　　1.分離過程純物理方法：在整個分離過程中不添加任何化學藥品，完全采用物理方法進行分離。

　　2.環保：與現有處理方法相比，在整個分離過程中沒有任何廢物排放，無廢水、無廢渣、無廢氣，所用的分離介質水是封閉循環使用。

　　3.分離效率高：可將其中的主要有色金屬98%以上分離回收。

　　4.分離成本低：分離成本含人工費用60元/噸。

　　5.利潤高：由于原料來源不同，其中的金屬銅的含量會有所差別，以平均計，每噸可獲得40-70公斤的銅粉，近950公斤左右的樹脂粉。

　　6.工業化：完全是工業化生產，產量1-5噸/小時，全部是機械化生產。

　　7.環氧樹脂粉環保化：所得到的環氧樹脂粉里面的有毒物質完全小于現有的塑料成品里的含量，達到回收利用的標準要求。

　　記者：然后呢?

　　王武生：將粉碎得到的金屬混合物中的鐵質金屬通過磁選分離后得到：銅、鋁合金、焊錫的混合物。

　　記者：你如何將這三個金屬混合物分離呢?據我們了解當初格林美公司就是因為無法將其分離才采用了焚燒工藝。

　　王武生：先用比重分離法將其中的鋁合金與銅和焊錫分離。具體地說：就是放入到一種特制的液體中，鋁合金浮在上面，銅和焊錫的混合物下沉，分離率達到99.9%。當然，這種特制的高比重的液體的配方是保密的。國外采用的色譜法只能分離銅塊和鋁塊，無法分離銅粉和鋁粉，目前全世界只有我能分離。

　　記者：下一步如何將銅和焊錫分離?我們知道銅和焊錫可是焊接在一起的，兩者的分離屬世界性技術難題。

　　王武生：是的。因為兩個原因：第一、化學性能非常接近：我們從金屬活潑順序表就可以知道銅、錫、鉛的化學性質非常相近——鋁鋅鐵錫鉛銅。在常溫下它們都不與硫酸發生反應，但都與硝酸發生反應，并且生成的鹽都是水溶性鹽，采用常規方法無法將其鹽分開。

　　第二、物理性能非常接近：二者的比重幾乎完全相同，雖然銅與焊錫在熔點上有巨大的區別，但兩者無法用過濾的方法進行分離，而且加熱將焊錫熔化后粘合得更緊，特別是焊錫與銅是通過焊錫膏連在一起的。

　　現有的技術無法通過物理將兩者分離，只有通過化學方法。但化學方法工藝復雜，步驟多，需要消耗大量的化學藥品，從經濟上不合算。從社會效益上會產生大量的廢水、廢氣，污染環境。

　　記者：那你是如何將兩者分離的呢?

　　王武生：我采用的是直接電解分離。

　　記者：可電解也是化學反應啊?

　　王武生：是的。但任何電子電器用的電解銅都必須進行電解，即使你采用物理分離后仍然要進行電解，這是目前世界上唯一的方法!具體地說分離出來的銅也必須進行電解后才能用于電子電器行業。我直接電解既解決了銅的電解，同時也將銅和焊錫進行了分離，一舉兩得。焊錫的損耗小于0.1%，銅的回收率大于99.5%。

　　記者：可是據我們所知，在全世界進行銅的電解都必須先將銅熔鑄成陽極板后才能電解，而熔鑄過程可是在1200多度的高溫下才能進行，你不將銅熔鑄成陽極板如何進行電解?而且熔鑄同樣是會造成鉛污染和大量的能源消耗?

　　王武生：這就是我們發明的關鍵：不用在一千多度的高溫下進行熔鑄，直接在常溫下通過機械壓塊的方法將銅粉壓成銅陽極板進行電解，這是銅電解技術發明二百年來的重大突破。這種方法不僅避免了熔鑄過程中的鉛污染，而且生產成本只有熔鑄方法的十分之一，可以大幅度地提高生產利潤。

　　記者：你是說你現在的發明方法比焚燒方法的經濟效益更好?

　　王武生：是的。從利潤角度而言，對整個行業來說這是一個非常驚人的提升。并且設備的成本也從原來的幾個億降低為幾千萬元，就是我所說的效益化。

　　如我根據我所得到的湖南萬容公司所提供的原料，進行化學分析，其主要成分：銅55%、錫21%、鉛11%、鋁合金13%，其中金、銀等貴金屬不作分析，因為貴金屬會隨著銅回收。以此為下面進行經濟分析的依據：

　　記者：王教授，您的廢舊線路板環保回收技術發明成果產品有通過相關機構檢驗嗎?

　　王武生：化驗是必須的，我們通過合作單位荊州市友大金屬制品有限公司委托北京礦冶研究總院測試研究所對環氧樹脂粉分離前后的有色金屬對比做了分析報告。

　　我們還委托荊州市金科環保科技有限公司檢測分離后的環氧樹脂粉做了環保指標檢驗。

　　王武生教授首創廢舊線路板的資源化環保回收技術，直接采用低成本的純物理方法就解決了現在廢舊線路板回收過程中所存在的技術難題，并且是工業規模化而不是實驗室的。分離率高達99%，鋁合金、銅、焊錫、樹脂粉等都可以單獨分離出來回收再利用。在實現最大經濟價值的同時，不產生二次污染，真正做到了資源化、環保化、規模化、效益化!

▲上圖為發明家王武生教授就環保發明接受媒體專訪

　　連線人物：

　　王武生，華東理工大學機械與動力工程學院教授;2005年《汽車制造與修理》教授級高級工程師;國家汽車標準委員會車身分標委員會委員;上海奇謀能源技術有限公司總經理;上海市第四屆創造發明獎;松江區第二屆拔尖人才;上海市領軍后備人才;上海市松江區市民最喜愛的“我們松江人”獲獎人。

　　王武生在長期的創造過程中取得了豐富的科技創新成果，共取得了幾百項發明，獲得了國家知識產權局頒發的四十多項發明專利證書和四項美國專利。其中，發明的《WFY-1汽車碰撞模擬臺車》，改變了利用線性變量疊加合成非線性曲線的傳統方式，采用直接利用金屬管的變形吸能的原理，實現了波形再現，真正實現了自主開發， 打破了德國、美國在此技術領域的壟斷，被中國汽車認證中心、國家汽車監督檢驗中心上海等采用，列為上海市高新技術成果轉化項目，獲上海市第四屆創造發明專利三等獎。《限荷預緊式安全帶》的發明，打破了美國專利技術壟斷，填補國內空白，它采用限力式安全帶大幅度提高了乘員的安全性，被中國奇瑞汽車公司、江淮汽車公司等采用，被列為上海專利二次開發項目。作為全國汽車標準化技術委員會會員，參與了多項國家標準的制定，如《汽車安全帶標準》、《汽車安全氣囊標準》并且主持起草《車輛前下部防護裝置》的國家標準，是上海市第一次自主負責起草和制定的汽車行業的國家標準。針對高原戰士缺氧及部分邊遠地區的小型醫院缺少醫用氧氣的狀況，開發了《家庭實用、車用小型電解制氧機》，獲得第十屆全國發明銀獎，據此發明制造的產品獲第十屆全國發明新技術產品金獎。《安全帶緊急鎖止試驗臺》試驗裝置原來一直依賴進口，每臺進口需19萬馬克，經過對比試驗，該產品完全達到國外同類產品的性能，操作更為簡單，填補了國內空白，價格僅需人民幣20萬元，已被中國汽車產品認證、解放軍總裝備部定遠試驗場、602直升機研究所采用。 除了在發明中取得了豐富的成果外還發表論文十多篇，其中在國家一級期刊共發表了具有創新理念和獨特見解的論文6篇。顏輝

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