1  問題的提出

當今全球氣候變化的主要原因除了化石燃料燃燒產生大量CO2造成地球表面溫室效應外，大氣中臭氧層的破壞導致地球表面紫外線輻射強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。我國是世界上最大的白色家電生產國和消費國，據2006年的有關統計數據，全國城鎮居民總戶數約為 1.96億戶，戶均冰箱保有量為0.92臺。農村人口戶數約為1.82億戶，戶均冰箱保有量為0.23臺。城鄉合計冰箱總保有量約為2.22億臺。這說明冰箱已成了人們日常生活的必需品。

電冰箱的使用壽命一般為10～15年。根據我國目前的經濟水平及傳統習慣，按15年計算，每年將有1466萬臺的報廢量。隨著我國國民經濟的發展、人口的緩慢增長和戶均人口數量的逐漸下降，冰箱的總保有量和每年的報廢量還在不斷增加（尚未包括因技術因素更新的數量）。

電冰箱的隔熱保溫層是由聚氨酯為基體、以氟利昂為發泡劑制成的硬泡沫塑料構成的，內部為微小的閉孔結構，孔內充滿著導熱系數極低的發泡氣體—氟利昂，其含量約占泡沫總重量的14.7%。

根據實際拆解試驗，家用電冰箱（130～230L）平均每臺約含隔熱泡沫6.36kg，即每臺冰箱的保溫泡沫中約含有氟利昂0.935kg。如果每年報廢的1466萬臺冰箱得不到環保處理，將會有0.935kg/臺×1466萬臺 = 1.37萬噸的氟利昂逃逸到大氣層中。這個數字相當于20世紀80年代全球氟利昂最高年產量（144萬噸）的1%，接近當時大氣層中氟利昂總量的1‰。這是一個相當可怕的數字，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，就是常說的大氣層。大部分臭氧（O₃）集聚于平流層，約占平流層的十萬分之一，占整個大氣層的億分之一，若集中于地球表面，有近 3mm層厚。來自太陽的紫外線到達平流層時，它的輻射能量可以使該高度的氧氣（O₂）分解：

O-很活潑，隨時可與O2發生合成反應，生成O3

雖然O3量很微小，卻能濾除大量來自太空的紫外線，特別是能吸收陽光中對生物有害的Ur－B，保障了地球表面適宜生命存在的環境。

 2.2  CFCs對臭氧層的破壞機理

氟利昂是上個世紀20年代合成的一種化學物質，不具可燃性和毒性，被當做制冷劑和發泡劑廣泛應用于家電、汽車和消防器材領域。氟利昂非常穩定，在大氣層中的壽命可達數百年，且大部分停留在對流層，極少部分（約10%）升入平流層。升入平流層的氟利昂在強紫外線照射下，在一定的氣象條件下會釋放出CI-：

Cl^- 與臭氧發生連鎖反應，從兩個方向不斷破壞 O₃。據估計，1個CI - 可連續破壞數萬個臭氧原子。反應如下：

上式表明，Cl - 不僅分解O3，同時還消耗合成O₃的 O- ，因而破壞性極強。研究結果指出，臭氧每減少１%，太陽的有害輻射將增加２%，隨之而來的是人類疾病（如眼病、皮膚癌）的增加、人體免疫系統功能下降、海洋生物的食物鏈被破壞、一些植物的生長受影響（糧食減產）。預測指出，當臭氧層僅剩下１/５時，也即是地球生命存在的臨界點。　

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。因此對廢電冰箱的回收處理必須采取嚴格的工藝手段和完善的環保措施。國內有人提出對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保要求。因為在切割和分拆鋼板與泡沫層時，拆開部位的氟利昂就已經逃逸到了大氣層中，對大氣層仍然會造成破壞。因此，日本、西歐等發達國家和地區在處理廢電冰箱時，除了徹底抽取冷凝系統的冷媒，還對其含有隔熱保溫泡沫的箱體和箱門采用負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，實現合理處置；經破碎的廢泡沫再經壓縮減容后，作為化工原料或作為燃料由專業焚燒爐焚燒，從而真正做到對廢電冰箱環保處理。

4  廢電冰箱的處理工藝方案及主要技術指標

4.1  典型的工藝方案

該方案以手工拆解和機械破碎相結合（見工藝流程圖）。廢電冰箱上線后，首先由人工使用專用設備抽取冷凝系統的冷媒，隨后拆除壓縮機、冷凝器、蒸發器、抽屜、隔板、可活動的塑料組件、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進行負壓整體破碎，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，便于運輸和深度處理。

4.2  主要技術參數（見下表）

5  PUR及CFCs的環保利用和處置

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以上羥基的化合物反應生成的高分子化合物的總稱。目前，硬質PUR的處理方法很多，主要有物理方法、化學方法和能量回收法等。不論采取那種方法處理，前提條件是必須對其所含的CFCs進行分離后才可實施。否則，雖然PUR得到了利用，但 PUR中的CFCs卻泄露到大氣層，污染了環境。而經過密閉負壓整體破碎后分離出了CFCs的泡沫基本上不再含有對環境有害的物質，屬于《國家危險廢物目錄》HW13類有毒（T）化工材料，因此此時不論采取哪一種利用方法都可以達到資源綜合利用和環保的雙重目的。

（1）物理回收法

物理回收主要是利用粉碎和粘結技術。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  1%，優于木材的耐水性，符合船用標準，可用于生產船用家具。也可以利用粉碎的PUR碎末再生產出同種產品，根據不同的工藝條件PUR添加量可達15%～25%。

（2）化學回收法

化學回收是指通過對PUR廢棄物進行分解處理，回收多元醇，為生產新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封端的低分子量產物，室溫下呈液態，可用于生產PUR絕緣材料。目前此方法已投入了工業化生產。

（3）熱能回收

硬質PUR廢料熱值約25,000kJ/kg。ICI公司的試驗表明，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，煤灰也不會造成污染。資料介紹，在TAMARA實驗工廠內進行了把能阻燃的硬質PUR共燃燒的實驗，對釋放的煙氣進行測量，結果提供了科學的證據：把硬質 PUR廢料放在城市固體垃圾處理爐內焚燒是安全的。

5.2  CFCs的處置

根據聯合國《蒙特利爾議定書》的相關規定， CFCs必須進行銷毀處理。目前，資料介紹的處置方法較多，筆者認為，水泥轉窯焚燒處置方法較為現實。由于水泥轉窯內的煅燒溫度高達1450℃以上，大部分有機廢棄物包括CFCs都可以被高溫分解。氣體在窯內停留時間長達10秒，可確保有機化合物的破壞處理率高達 99.99%。酸性物質在窯內與堿性物質發生反應，不需要額外的酸性氣體控制，自身就可以使HCl的去除率達到90%以上。

研究表明，氟化物可降低水泥生產的反應溫度，因此可以降低水泥生產的燃料消耗。但氟化物濃度太高對水泥品質會有影響（一般氟化物含量最大不應超過原料重量的0.25%）。氯在水泥中被認為是有害物質，日本的JIS標準就將其含量限制在200mg/kg以下，通常水泥窯對氯的最大進料量為原料的0.015%。因此，用水泥窯處理CFCs必須嚴格控制進料量，以保證水泥產品質量、節能和環保（有害物質的處置）的三贏。

6  結論

（1）由于廢電冰箱保溫泡沫中含有一定量的 CFCs，若直接剖開包覆層，表層的CFCs就會外漏；只要折斷泡沫板，斷裂面上的CFCs就會逃逸。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，極不便于運輸。而且由于其內部含有CFCs，也不允許私自運輸。

（3）只有采取整體負壓破碎工藝方可將泡沫中的 CFCs分離出（超過90%）并回收，且不污染環境，同時還可將脫除了CFCs的廢泡沫壓縮減容，密度可高達 1000kg/m3 ，變成普通的聚氨酯塊，便于運輸，可按《國家危險廢物目錄》HW13類進行處理和利用，真正達到廢電冰箱資源綜合利用和環境保護的雙重目的。

參考文獻：

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[5] 聚氨酯隔熱絕緣產品對環境的貢獻（譯文）（5）.

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