我国废电池回收利用现状和建议.docx
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我国废电池回收利用现状和建议
我国废旧电池的回收利用现状及建议
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摘要
根据电池的组成,分析了废电池中所含的有害成分及其对环境的的危害。
而我国在废电池回收利用上存在着诸多问题。
本文简单介绍了我国废电池回收处理现状及所利用的技术,并在此基础上提出建议。
关键词:
废电池;环境保护;资源再生
1前言
伴随着我国经济的发展,越来越多的电子产品被人们购买和使用。
而电池作为一种便携式能量储存器,消耗量与日俱增。
但其中含有重金属物质,如果对废电池处理不当,随意丢弃,使其有毒物质进入环境中,就会对人体健康造成严重危害;与此同时,其中的重金属都取自我国矿产资源,有很高的回收利用价值,若能对其进行合适处理,即可变废为宝,实现资源再生。
我国是电池的使用大国,实现废电池回收利用,对保护环境、有效利用资源具有重大的现实意义。
2废电池的组成及危害及利用价值
2.1电池的组成
表1常用电池组成
电池系列
大量元素或物质
主要有害物质
锌锰电池
Zn,MnO2,NH4Cl,ZnCl2
Hg
碱性锌锰电池
Zn,MnO2,KOH
Hg,KOH
镍镉电池
Cd,Ni,KOH
Cd,KOH
镍氢电池
MH,Ni,KOH
KOH
锂离子电池
Li,Co或Ni,Mn
有机电解质
铅蓄电池
Pb,H2SO4,PbSO4
Pb,H2SO4,PbSO4
2.2废电池的危害
一般来说,电池中的有害物质主要有Zn、Hg、Cd、Ni、Pb等重金属;铅蓄电池中的H2SO4;各种碱性电池中的KOH和锂电池中的LiPF6电解液等。
废旧电池中的酸、碱电解质溶液会影响土壤利水系的pH值,使土壤和水系酸性化或碱性化。
Zn、Hg、Cd、Ni、Pb及其化合物具有极强的生物毒性,一旦进入环境之中,就会通过生物富集作用,对人体造成严重危害。
2.3废电池的利用价值
据环保专家介绍,在废电池中每回收l000克金属,其中就有82克汞、88克镉,可以说,回收处置废电池不仅处理了污染源,而且也实现了资源的回收再利用。
以占我国电池总量92.5%的锌锰电池为例,1号废旧锌锰电池的组成,重量70g左右,其中锰棒5.g9、锌皮7.0g、锰粉0.59g、其他32g,其中有用物质锌、放电二氧化锰、铁、铜、汞及石黑,占电池总量的75%,可以作为资源化的主要对象。
废电池中95%的物质均可以回收再利用,尤其是重金属回收价值很高。
3我国废电池回收利用现状及处理技术
3.1我国废电池回收现状
电池品种繁多,按用途可分为工业电池和民用电池两大类。
目前国内使用最多的工业电池为铅蓄电池,污染物主要为和硫酸,占电池总成本50%以上的铅(铅化合物)可以重新回炉提炼,外壳多为塑料,也可再生。
但存在二次污染问题。
民用电池按能否充电又可分为一次电池和二次电池,主要有锌锰电池、锌汞电池、锂电池、氧化银电池、锌-空气纽扣电池、镍镉电池、氢镍电池等。
小型二次电池使用较多的有镍镉、氢镍和锂电池,镍镉电池中的镉是环保部门严格控制的重金属元素之一,锂电池中的有机电解质,镍镉、氢镍电池中的碱和制造电池的辅助材料铜等重金属,都构成对环境的污染。
锌锰、碱性锌锰电池是用量最大的民用一次电池,废弃电池中除了汞,还存在锌、锰、铜等其他重金属。
目前,我国废弃电池主要是随城镇生活垃圾一起填埋、焚烧或堆肥。
废电池作为生活垃圾进行焚烧处理时,废电池中的Hg、Cd、Ni、Pb等重金属一部分在高温下排入大气,一部分成为灰渣,产生二次污染。
3.2废电池再生技术
以几种常见电池为例,介绍我国废电池处理方法,其中着重介绍了最常见的锌锰干电池的处理方法。
3.2.1锌锰干电池的处理
①人工分选回收利用技术
一般是将干电池分类后,进行简单的机械剖开,人工分离出锌皮、塑料盖、炭棒等,残存的MnO2、水锰石等混合物送入回转窑煅烧,制成脱水的MnO2,此法简单易行,但占用劳动力较多,经济效益不大。
②火法回收利用技术
一般是将干电池分类、破碎后,送入回转窑,在1100-1300︒C的高温下,锌及氯化锌被氧化为氧化锌随烟气排出,用旋风除尘器回收氧化锌,残存的二氧化锰及水锰石进入残渣,再进一步回收锰等物质,此法简便易行,一般的冶炼厂无需增加设备即可回收锌。
③湿法回收利用技术
根据锌、二氧化锰可溶于酸的原理,将废旧干电池分类、破碎后,置于浸出槽中,加入稀硫酸(100-120g/L)进行浸出,得到硫酸锌溶液,可用电解法制得金属锌,滤渣经洗涤分离出铜帽、炭棒后,剩余物MnO2、水锰石经煅烧后制得MnO2。
所用方法有焙烧—浸出法和直接浸出法。
湿法与火法相比较,具有投资少,成本低,建厂速度快,利润高、工艺灵活等优势,但不能保障有害成份完全回收。
④二次污染防治的方法
以上的三种回收方法皆简单易行,但各有不足,存在着二次污染的问题,现
有一种防治二次污染的方法。
首先将废旧干电池分类,以机械进行剖开后,分离出铜帽、锌皮,可分别回收利用。
剩余的炭包物质经磁选除铁后,按1:
4的固液比用水浸制#小时,取上层清液进行蒸发、结晶,沉淀物的主要成份是MnO2、MnO(OH)、乙炔黑、碳棒等物质,加入回转窑炼到600︒C,发生反应:
2MnO2+C→2MnO+CO2,产生的烟气经冷凝后可得凝缩液,定期清洗即可得纯汞。
同时也防止汞蒸气污染环境。
在煅烧的过程中,混合物中大量的乙炔黑与碳,将MnO2还原为MnO。
把此煅烧物按固液比1:
4加入浓度小于2mol/L硫酸溶液中,在温度80︒C下浸制1小时,发生反应:
MnO+H2SO4→MnSO4+H2O。
得到硫酸锰盐溶液,同时,也将引入其他可溶性重金属硫酸盐。
所得的锌皮及铜等金属可直接重熔利用,氯化铵可以制肥料或提纯作为化工试剂,硫酸锰是动、植物生长的激素成份,可用于油漆油墨的吹干剂和一些有机合成反应的催化剂,此外也用于造纸、陶瓷、印染和电解锰的生产试剂。
废电池回收之后的溶液,浓缩并与乙二胺四乙酸(EDTA)反应生成金属络合物,可以彻底消除二次污染。
再利用其稳定性不同将不同金属分离。
3.2.2镍镉电池的处理
其处理工艺有干法和湿法两种。
干法主要利用镉及其氧化物蒸气压高的特点,在高温下使镉蒸发而与镍分离。
湿法则是将废电池破碎后,一并用硫酸浸出后,再用H2S,利用硫化镉和硫化镍容度的差异,控制一定条件,使镍镉分离。
3.2.3铅蓄电池的处理
铅蓄电池的回收工艺过程主要包括:
(1)解体:
将硫酸放出后单独回收,机壳用破碎机解体,用比重法选出塑料后,再分为极板、极柱、电池槽和盖等;
(2)分类:
将除去塑料的含铅部件破碎成60mm以下的小块后分为4类:
a.铅粉,占总量的64%,其中含铅70%;b.铅泥,占5%,其中含铅约3%;c.小块铅合金,占7%,其中含铅26.5%;d.铅渣,占14%,其中含铅约0.5%;(3)再生:
将上述铅粉和制铅厂的烟尘一并处理,制成含锑1.7%-1.9%的电池用软铅再生利用;将铅泥供转炉处理;将小块铅合金作金属配料;将铅渣填埋处理。
如果铅酸电池的回收利用工艺水平还需要进一步提高,则重点应该是稳定增加回收率和改善回收过程中硫酸和铅尘的污染。
近年来,我国对废铅蓄电池回收利用技术的开发又有了新的突破——火法冶炼再生铅工艺,此项技术是有回收率高、污染小的特点。
3.2.4锂离子电池的处理
相对而言,锂离子电池中最具高回收价值的金属是钴、而不是锂。
其工艺为先将电池焚烧以除去有机物再筛选去铁和铜后,将残余粉加热并溶于酸中,用有机溶媒使可提出氧化钻,可用作颜料、涂料的制作原料。
3.3废电池回收利用中存在的问题
①没有形成一套完整的处理电池及其管理的体系。
②电池回收后常不能及时处理,常采取堆放处理,此时电池中的有毒物质可能泄漏,造成污染。
③电池种类繁多,不同电池含有不同的物质,需不同的处理方法。
在此方面我国没有细化分类,给废电池的处理带来了一定的困难。
4对我国废电池回收利用的建议
①电池种类繁多,含有不同物质的电池的处理方法也不同,国家应对此进行统一规范,建立分类收集制度,让厂家标识电池成分,以便于回收处理。
②没有形成一套完整处理处理电池及其管理的体系。
③对于废电池处理企业给予一定的政策补贴。
④开发如太阳能电池或燃料电池等新型环保电池,减少对汞、镉等重金属物质的使用。
5结语
废电池对环境和人体危害极大,所以必须回收利用,以防止其污染并实现资源的再生利用。
我国是电池生产和消费大国,然而废电池的回收利用方面却存在诸多问题,技术落后且没有形成完整的体系。
对此应加快技术革新,开发新的处理技术,研发新型环保电池,做到科学的、系统化的回收利用,以实现废电池的减量化、无害化和资源化。
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