电子废物(e．waste)是近10年增长量最为迅速的固体废物，我国2006年个人电脑及电视机的废弃数量超过500万台，预计2008年以后需要处理的电子废弃物将达到每年500万t。其中，危险废物阴极射线管(cathode ray tube，CRT)玻璃的处理与处置已成为电子废弃物处理处置中的关键问题之一‘1·2。由于废弃CRT屏锥玻璃难以严格分离，清洗时容易造成二次污染以及技术的革新等原因使得“废弃cRT一新CRT”的再生途径受到极大限制。⋯。20世纪90年代末以来，废弃CRT玻璃的主要研究方向是用来合成高性能的复合材料。2003年，Bernardo
等⋯将废弃CRT屏玻璃与某些工业废料混合磨成粉后烧结得到烧结玻璃陶瓷；随后，他又报道了利用冷压-粘滞流烧结技术制备A1：O，增强型玻璃基复合物的方法。】。Andreola等隋一1采用高温熔融法对于CRT玻璃的研究表明，当CRT玻璃与铝土和石灰石混合物加热至l 500℃可以形成结晶态较好的玻璃陶瓷。这些研究虽然都实现了废弃CRT玻璃的资源化利用，但是CRT玻璃中铅等重金属只是从一种产品中转移至另一产品中，其潜在危害依然存在，在某些情况下还可能变得更加严重¨⋯。因此，CRT锥玻璃中铅的分离回收就成为CRT玻璃处
理处置过程中的首要问题。本研究从金属铅的特性出发，利用其在真空中容易挥发的特点，采用真空碳热还原法分离回收CRT锥玻璃中的金属铅，以彻底去除铅的危害，达到无害化的目的；同时分离回收在真空中更易挥发的金属钾和钠。实验考察了各工艺因素对回收率的影响，并对分离机理进行了初步探讨。该方法为解决废弃危险电子垃圾CRT玻璃问题提供了新的思路和理论依据，具有较高的应用价值。
l材料与方法
1．1试验样品
废弃彩色CRT锥玻璃(Acer 77e，1999年，中国，苏州)由北京华星环保有限公司提供。锥玻璃破碎至约1—3 cm后。用行星式球磨机进一步粉碎至粒径<80目，105℃下干燥24 h待用。X一射线萤光光谱仪(X·ray fluorescence spectrometer，XRF)分析锥玻璃的组成，结果表明，锥玻璃中主要含有SiO：、PbO、K：O和Na：0，其质量百分数分别为49．61％、24．71％、7．79％和5．32％。除此之外锥玻璃中还含有微量的A1：0，、SrO、CaO、BaO、MgO、ZrO：和Fe：O，等。实验中所用其他试剂，如无特别说明，均为分析纯。
1．2真空碳热还原过程
称取5 g锥玻璃粉，加入一定比例的碳粉(<100目，还原剂)，混合均匀后倒入样品舟，然后将样品舟置于石英管的底部，按图1所示连接真空系统并抽至设定压力。待电阻炉升至实验温度以后，将石英管直接插入管式电阻炉，一定时间后，取出石英管并维持真空，冷却至室温后取出残渣称重。在石英管壁上可以明显地观察到金属的分段冷凝。由于难以准确收集在石英管壁冷凝的金属铅、钾和钠，回收率定义为处理前后样品与残渣中铅、钾和钠含量差值与处理前样品中含量比值的百分率。
1．3残渣分析
样品及经真空碳热还原处理后的残渣，消解(HNO，一HCIO。．HF)¨“后用电感耦合等离子体光谱仪(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spec—trometer，ICP．OES，OPTIMA 2000，PerkinElmer，A—medea)测定其铅、钾和钠的含量。x一射线衍射(Xraydiffraction，XRD，Rigaku D／MAX2500，Japan)分析表征回收所得产品物相。
2结果与讨论
2．1 温度对回收率的影响真空碳热还原法从CRT锥玻璃中去除铅并回收金属铅及其他金属，其实质是将锥玻璃中的金属氧化物还原成金属单质，然后利用金属单质在真空中易挥发的特点从玻璃体系中分离回收。显然温度是影响回收率的关键因素之一。表1给出了不同温度对CRT锥玻璃金属回收率的影响。
由表1可知，铅回收率随温度的升高而急剧增加，800℃后继续升高温度，铅回收率缓慢增加，当温度为1 000℃时，铅回收率几乎为100％。钠的回收率随温度的升高而增大，从600℃的19．63％提高到1 000℃的50．55％。温度对钾回收率的影响不是很显著，当温度由600℃升高至l 000℃时，钾回收率由56．84％增加到65．04％，回收率增加量不足10％。考虑到铅的危害性及钾钠的回收率，选取1 000℃为最佳温度。
2．2压力对回收率的影响
当温度为l 000℃时，保持其他条件不变，压力对回收率的影响如表2所示。由表2可知，当压力<l 000 Pa时，铅的回收率基本保持不变，并接近100％；当压力升至10 000 Pa时，铅的回收率急剧下降至25．08％。压力对钠的回收率的影响与铅类似，当压力<100 Pa时，钠的回收率保持在50％左右，然后钠的回收率随压力的上升而急剧减小，当压力上升至l 000 Pa时，钠的回收率减至19．36％。钾的回收率随压力的增大而减小，但压力对钾回收率的影响并不明显，当压力由10 Pa上升至10 000 Pa时，钾的回收率由65．04％下降至58．89％。综合考
虑铅、钾和钠的回收率，选取10 Pa为最佳压力。
2．3碳加入量对回收率的影响
当压力为10 Pa时，碳加入量对回收率的影响见表3。总的来说，铅、钾和钠的回收率随碳加入量的增加而增大。其中碳加入量对钠的回收率的影响最大，由不加时的19．36％上升至碳加入量10％的50．55％。与温度和压力对铅的回收率相比，碳加入量对铅回收率的影响并不明显。钾的回收率受碳加入量的影响也不明显。综合考虑碳加入量对铅、钾和钠回收率的影响，最佳的碳加入量为10％。
2．4保持时间对回收率的影响
当碳加入量为10％时，保持时间对回收率的影响如表4所示。铅回收率随保持时间的延长而增大，2 h时达到最大值，继续延长保持时间，铅回收率基本不变。保持时间对钾的回收率的影响较小。对钠而言，其回收率随保持时间的延长而增加，4 h时达到最大值。因此，最佳的保持时间为4 h。
2(a)表明浅冷凝物的主要物相为Na：CO，、NaOH·H：O和KOH，而不是金属钠和金属钾，这是因为金属钠、钾暴露在空气中，与空气中的水和二氧化碳发生反应的缘故。图2(b)表明黑色珠状冷凝物为金属铅，ICP．OES分析结果表明其纯度高达99．32％。
3 结论
真空碳热还原在完全分离回收危险电子废物CRT锥玻璃中有毒元素铅的同时，部分回收金属钾和钠，从而实现了CRT锥玻璃的无害化和资源化。
(1)金属的回收率随温度的升高，压力的降低，还原剂加入量的增大及保持时间的延长而增大。
(2)当温度为1 000℃、系统压力为10 Pa时，加入10％的碳粉并保持4 h，铅回收率接近100％，钠和钾的回收率分别为65．04％和50．55％。
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基金项目：国家自然科学基金资助项月(50708110)；国家“973”重点
基础研究发展规划项目(2007CB407303)
收稿日期：2008一05—27；修订日期：2008—07—09
作者简介：陈梦君(1981一)，男，博上研究生，主要从事固体废弃物无
害化及资源化研究工作。E—mail：cmjt4—12@yahoo．corn．en
·通讯联系人。E-mail：fszhang#rcees.ac.cn
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