技術現況與需求

透過產學合作研發出資源化之方式，本文探討國際廢棄物管理策略及廢棄物 處理技術，處理技術方面目前國際間莫不以產量大之電子電機廢棄物或含有害物 質之廢棄物為發展優先，如含汞燈管、廢玻璃、鋰電池及陰極射線管等等為朝向 經濟、社會與環境兼顧之層面發展，以達成永續發展之理念，循環經濟使廢棄物 皆能獲得妥善管理，以達廢棄物資源循環再利用之趨勢。

一、廢棄物資源化探討

如何有效將廢棄物回收再利用為國際上管理之重要課題，亦是實現永續發展 之一大關鍵，以下就列舉含汞燈管、廢玻璃、鋰電池及陰極射線管其資源化現況 及技術分別詳述如下。

（一）廢含汞燈管資源化方式

照明光源燈管之材質主要為玻璃、汞、螢光粉、金屬及非金屬等成分，

其中汞及螢光粉之危害性不可輕忽；當照明光源燈管廢棄時，於製程中所封 入之汞物質仍存在，且濃度不變，因此對於廢含汞燈管之資源化勢在必行。

目 前 廢 含 汞 燈 管 產 出 途 徑 主 要 包 含 高 科 技 產 業 之 冷 陰 極 燈 管 (Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)、曝光燈(Super High Pressure Mercury Lamp, SHP)、紫外線燈(Ultraviolet Lamp, UV Lamp)及日光燈管等，如圖 7-1、7-2、

7-3 及 7-4 所示。

圖 7-1 廢含汞燈管產出途徑-冷 陰極管

圖 7-2 廢含汞燈管產出途徑-曝光

燈管

圖 7-3 廢含汞燈管產出途徑-紫 外線燈管

圖 7-4 廢含汞燈管產出途徑-日光 燈管

國 內 外 對 於 相 關 含 汞 廢 棄 物 處 理 方 式 主 要 可 分 為 穩 定 化 / 固 化 法

（ Stabilization/Solidification, S/S ） 及熱 脫 附 / 蒸 餾 法 （ Thermal Desorption/

Distillation），且已證實具有處理揮發性金屬之效果。

1.穩定化/固化處理

對於有害廢棄物而言，穩定化/固化處理為最佳之中間處理方式，根據 美國環境保護署對其下之定義，穩定/固化處理係指能將有害物質之毒性、

溶解性及流動性降至最低，且不改變其物理特性之處理方式，使有害物質 受到限制並不易擴散，或使有害物質產生化學變化，而降低或去除毒性之 處理技術。

2.熱脫附/蒸餾處理

大部分熱脫附/蒸餾處理含汞廢棄物之程序相似，且主要流程亦使用相 同基本方法。一般使用熱脫附/蒸餾系統去除含汞廢棄物，將溫度加熱至設 計溫度後，使爐內產生含汞廢氣並分離出汞蒸氣，用冷凝器分離出高比例 之汞蒸氣，使汞蒸氣凝結為液態金屬汞而收集，其他廢氣排放至大氣前，

先利用注入硫之活性碳床將剩餘微量之汞吸附，以免二次污染發生。

綜合比較上述兩種含汞廢棄物之處理方式，可評估出熱脫附/蒸餾處理 比穩定化/固化處理較具資源化再利用價值，雖能源消耗及成本高，但近幾 年來技術與附加價值提昇，使其資源再利用除兼顧環保精神，也符合市場 價值，目前處理含汞廢棄物之方式已趨向於資源化利用價值高之技術。

含汞元件包括汞回收機制(Mercury Recovery Services, MRS)、Sepra Dyne-Raduce、美國貴州阿靈頓處理廠(Advanced Environmental Recycling Corporation, AERC)及汞回收技術(Mercury Recovery Technology, MRT)等資 源化處理技術；如表 7-1 所示。此四種處理技術皆為乾式處理方法，其產 (100L/batch , 10～16hr）

回收 Hydrocyclone

三重蒸餾器

（二）廢乾電池資源化再利用

(Hg,Pb,Cd)

NH4Cl·ZnCl2

表 7-3 常用蓄電池之種類與組成

名稱 陰極活性

物質 電解質 陽極活性

物質 電池容器 電壓(V) 鉛蓄電池 Pb H2SO4 PbO2 Plastic 2.0 鎳鎘蓄電池 Cd

(Fe、Ni 粉末) KOH NiOOH Steel 1.2 氧化銀鋅蓄電池 Zn KOH AgO Steel 1.5

由於廢電池中含有汞、鎘、鉛、鋅、錳及鐵等重金屬成分，隨意丟棄 或不當處理處置，不僅造成環境污染危害人體健康，亦對日益耗竭之礦產 資源是一種浪費，因此，廢電池中有害重金屬元素之回收再資源化利用，

應是資源保育及防止環境污染與破壞之不二手段。而國外於廢乾電池回收 處理技術通常有三種類型，分別為單一採礦處理操作分離成份法、濕法冶 金法及高溫冶金法，相關回收再利用製程技術彙整如表 7-4 所示。

（1）單一採礦處理操作分離成份法

此法較常使用於工業電池，電池以分離回收或濃縮處理，並透過其他 製程做進ㄧ步回收。此種型態之處理通常為回收再利用製程之第一階段。

單一採礦處理操作僅使用物理方法，因此較其他處理方式成本低。儘管此 程序有其應用上之限制，但卻可降低製程之成本。

（2）濕式冶金法

透過濕式冶金方式進行回收再利用基本上包括廢棄物之酸或鹼性溶出

（leaching），其將金屬置於溶液中。金屬可藉由沉澱、改變溶液 pH 值、添 加某些反應試劑或藉由電解等方式予以回收。使用濕式冶金法之主要優點 為 其 消 耗 較 少 之 能 源 ，但 後 續 需 再 行 處 理廢 棄 物 。 TNO （Toegepast- Natuurwetenschappelijk Onderzoek）為用濕式法處理廢電池之典型工廠。

（3）高溫冶金法

高溫冶鍊法基本上係使用高溫以回收廢電池中之金屬，可去除鋅錳乾 電池中之汞，於後鋅亦可藉蒸餾方式予以回收；處理鎳鎘電池時，鎘亦可 被蒸餾出。三個具有代表性之高溫冶金製程為於法國之 Snam、於瑞典之 Sab Nife 及於美國之 Inmetco(International Metal Reclamation Company)。與

濕式法相比較，此種方法之優點為不產生有害性廢棄物且不須處理。主要 缺點為能源消耗大，因操作溫度約為 800 至 1000℃。

表 7-4 國外常見之廢電池回收再利用製程

製程名稱 國別 說明

Sumitomo 日本 完全以回溫冶煉為主。其成本非常高，可用以回收所有型態 之可攜式電池。其並不希望回收處鋰鎳鎘電池

Recytec 瑞士

包括高溫法、濕式法和物理處理。其可用以處理所有型態之 可攜式電池，也可以處理螢光燈泡和含汞燈管。此製程之投 資小於Sumitomo製程，但是操作成本較高

Snam-Savam 法國 法國之鎳鎘電池回收再利用製程完全以回溫冶煉法為基礎 Sab Nife 瑞典 瑞典鎳鎘電池回收再利用製程完全以回溫冶煉法為基礎

Inmetco 美國

由INCO(Intematlonal NickeI Company)所擁有之北美製程。

剛開始開發以回收處理電弧爐煙塵為主，其也可以被用以回 收從其他製程產生之金屬性廢棄物，不含汞之NiCd、NiFe、

NiMH。Li離子和Zn-Mn電池亦可以使用Inmetco製程處理 TNO 荷蘭

電池回收再利用之濕式冶煉法。此製程發展兩種回收再利用 替代方案，一種為回收碳鋅(Zn-C)和鹼性家用電池，另一種 為回收鎳鎘電池。家用電池方案尚未商業化運轉

waelz

德國

為回收煉鋼煙塵中之金屬之高溫冶煉製程。此製程使用一種 旋轉式熔爐，並從煉鋼廢棄物中回收如鋅、鉛和鎘之金屬 Accurec

此製程專為鎳鎘電池之回收再利用而開發。第一套熔爐設於 1997年，且處理容量每年為500公噸。第2套熔爐於2000年開 始運轉

TERA 可處理鈕釦型之汞-氧化物電池，以及鹼性和乾式家用電池 Baenus 為多重步驟之濕式提煉程序，可以處理許多種型態之電池

（三）廢鋰電池資源化再利用

隨著行動電話、筆記型電腦等各項 3C 電用品使用量迅速成長及環保電動 汽車應用之趨勢發展，至 2005 年全球鋰電池出貨值已在二次電池市場中高達 80%以上。若以出貨量而言，2004 年二次鋰電池需求量超過 15 億顆，預測 2010 年將高達 25 億顆之出貨量，由此可見鋰電池產品已於二次電池出貨量中，佔 有相當大之比重，同時亦代表於市場訴求下，鋰電池之應用已獲得更多 3C 產 品青睞。

廢鋰電池相較傳統電池具較高之危害性，未來將造成公害污染與資源浪 費等之問題。鋰電池資源化回收再生利用方式主要可為乾式法及濕式法兩種，

分別介紹如下。

1.乾式法：

廢鋰電池由回收站收集後，依電池之種類與大小先行分類，行放電並 加以去殼與切割，此步驟除了有利於焚燒製程時之方便性外，並可分散焚 燒處理時劇烈反應中之危險性。經去殼與切割處理後，已被切割減積成電 池碎片之部分則被導入焚化爐中，予以高溫約 600 至 800℃處理。在焚燒 爐處理過程中，藉由熔點與比重之差異，分別將 Co、Ni、Fe、Al 等金屬回 收。而鋰金屬，則是以 Li2O 之氣體形式逸出，然後再與 H2O、Na₂CO₃反 應形成 Li₂CO₃予以回收，處理之流程如圖 7-5 所示。

廢鋰電池

回收與分類 放電 電池去殼與

切割

焚燒爐

Li金屬回收

Co、Ni、Fe及Al 等金屬回收 空氣

600~800℃

H2O , NaCO3

圖 7-5 廢鋰電池乾式處理法示意圖

2.濕式法：

濕式法主要以無機酸溶液為處理液，將廢電池中欲回收成分進行萃取

後再予以純化回收。濕式處理流程如圖 7-6 所示，廢棄之鋰電池經放電處 理及電池去殼與切割程序後，將電池碎片放入吸收室再以無機酸溶液噴淋，

再將鋰電池所含之電解液及鋰金屬成分予以萃取吸收，而其餘殘渣部分則 依各種金屬之特性不同進行分離，純化後供再生使用。

廢鋰電池

回收與分類 放電 電池去殼與

切割

吸收室

Li鹽溶液、

電解液回收 無機酸溶液 殘渣

其它金屬回收

圖 7-6 廢鋰電池濕式處理法示意圖

（四）液晶面板資源化再利用

液晶顯示器，英文通稱為 LCD（Liquid Crystal Display），是屬於平面顯示 器之一種，依驅動方式可分為靜態驅動（Static）、單純矩陣驅動（Simple Matrix）

及主動矩陣驅動（Active Matrix）等三種。LCD 面板係為兩片玻璃基板中間夾 著一層液晶，上下兩層玻璃基板分別鑲嵌不同材料，其上層與彩色濾光片

（Color Filter），下層則與電晶體，外觀如圖 7-7 所示，圖 7-8 為拆解示意圖。

當電流通過電晶體產生電場變化造成液晶分子偏轉，藉以改變光線之偏極性，

再利用偏光片決定畫素（Pixel）之明暗狀態。此外，上層玻璃因與彩色濾光 片貼合，形成每個畫素（Pixel）各包含紅藍綠三顏色。

圖 7-7 液晶顯示器外觀 圖 7-8 液晶顯示器之拆解圖

根據國內外廢液晶顯示器資源化技術之文獻資料，以下針對其國內外資 源化方式，分別描述之。

1.國外資源化方式

日本現階段之再利用方式為破碎處理方式，將經拆解後之廢液晶模組 之液晶面板與玻璃基板混合破碎處理形成碎玻璃，破碎後之粒徑以 10mm 以下為標準，再運往鋅精煉廠，投入煉鋅爐作為矽石之取代原料。原投入

日本現階段之再利用方式為破碎處理方式，將經拆解後之廢液晶模組 之液晶面板與玻璃基板混合破碎處理形成碎玻璃，破碎後之粒徑以 10mm 以下為標準，再運往鋅精煉廠，投入煉鋅爐作為矽石之取代原料。原投入

在文檔中 資源循環經濟與產業發展 (頁 144-153)