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废旧电池的回收处理方法比较

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 楼主| 发表于 2011-2-14 10:07:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
来源:环卫科技网 作者:廖戎 马晨 景晓明 张

摘要:废旧电池用完后不加以回收处理,不但对环境严重污染,危害人类健康,而且浪费了宝贵的金属资源,因此,合理回收处理废旧电池,对于环境保护及重金属的回收再生极为重要。本文分析了我国现阶段废旧电池回收处理方法,并与少数发达国家的回收处理方法作比较。

关键词:废旧电池;回收处理;环境保护;分析;对比

1前言

废旧电池污染及其处理已成为目前社会最为关注的环保焦点之一[1]。中国是世界电池生产和消费大国。据有关资料统计,1980年中国电池生产量越居世界第一。1998年,电池生产量达140亿只[2]。1999年,电池生产量150亿只。目前,我国市场上每年大约销售60亿只电池[3]。面对如此大量的电池生产和消费,回收处理并使之无害化、资源化、减量化的工作却远远没有跟上。由此给人们带来现实的和潜在的污染危害,既浪费了宝贵的资源又影响了经济的可持续发展。我们通常所说的干电池包括锌锰干电池,碱性锌锰干电池、氧化银电池、水银电池和锂电池。上述电池中,除锂电池外,都或多或少使用汞,而取代汞又相当困难[4]。

如果回收处理工作跟不上,随便乱抛乱丢的大量废旧电池已成为现代社会尤其是都市,影响生态和环境的不可忽略的隐性污染[5]。

2我国废旧电池的回收处理方法

目前,废旧电池的主要流向是进入城镇生活垃圾。生活垃圾的主要回收处理方式为填埋、焚烧、堆肥。在堆肥过程中混入废电池,由于重金属含量高,可能严重影响堆肥产品的质量。混入焚烧过程中,重金属通常挥发而在飞灰中浓集,可能污染土壤和大气环境;底灰中富集大量重金属,产生难处理的灰渣。填埋是现今生活垃圾处理最常用的方法,但就我国填埋场情况而言,水准较低,许多垃圾处于简单堆放状态,废电池中的重金属可能通过渗滤作用污染水体或土壤。

由此可见,废电池随生活垃圾共同处理、处置存在着潜在的环境污染。另外,由于公众对废电池的正确合理回收处理方式缺乏了解,出现了不正确行为,增加了废电池管理的难度[6]。因此,加强对废旧电池回收处理是我们义不容辞的责任。

废旧电池的回收处理方法主要有湿法和干法两种冶金处理法。湿法回收是基于锌、二氧化锰与酸作用进入溶液,溶液经净化后电解产生金属锌,二氧化锰或产生化工产品及化肥等。湿法回收流程冗长,回收后的电解液含有汞、镉、锌等重金属,污染严重,能量消耗也较高。干法回收处理废旧电池是在高温下使废旧电池中的金属及其化合物氧化还原分解挥发和冷凝。与湿法相比,干法可回收汞、镍、锌等更多的重金属。但由于处理废旧电池的常压冶金法在大气中进行,空气参与了作业,造成二次污染,且能量消耗高[7],因此,在工业应用中与湿法一样存在许多问题和困难。

表1常用干电池的类型、电极构成及用途
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2.1锰废旧电池的回收处理

目前市场上大量销售锌锰干电池,由于锌锰干电池的大量废弃,电池中的一些成分如锰的氧化物,汞及氯化汞等的流失,对环境造成严重污染,给人类带来极大的危害,所以,研究锌锰废旧电池回收处理,具有重大意义。

我们基于对各种方法的分析,结合实际情况拟采用如下的回收方法:用机械(粉碎机)将电池分解;加水高速搅拌使碳包呈浆状,用筛网过滤得到浆状物和残渣;将浆状物加水淘洗,然后抽滤得到滤液和固体成分;对残渣用重力分选法选出锌皮、铜帽、碳棒、铁皮、塑料等,然后进行分类回收;将滤液净化后蒸发得到MnO2和淀粉的混合物,固体部分则是锰的氧化物和碳粉的混合物A。

对混合物A,根据其组成和市场需求,可以采用以下方法处理:(1)在高温(1000℃)和隔绝空气的情况下使其中的碳黑将Mn(IV)还原成Mn(II),在用硫酸溶解后电解回收二氧化锰。(2)在中温(300~500℃)时,在空气气氛中灼烧,此时碳黑被燃烧除去,得到平均氧化数为2.6~3.0的氧化锰。用硫酸浸取低价态的锰,所得溶液用电解法回收。滤得的残渣干燥后成为活化的二氧化锰。(3)不经灼烧直接酸浸,所得的溶液用电解法回收,二氧化锰与碳黑留在滤渣中,调整组成后作为干电池阴极粉使用[4]。

2.2锌锰废旧电池的初步回收

将废旧电池按照上述方法进行分解、处理、分类回收得到Zn、ZnCl2和NH4Cl的混合物,MnO2和碳粉的混合物A等。对混合物A在实验中采用的是上述方法中的(2)方法。表2为各品牌废旧电池的初步回收结果。

表2各品牌废旧电池的初步回收结果
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发表于 2011-2-14 10:16:18 | 显示全部楼层
4.2德国

为加强对废旧电池的管理,德国实施了废旧电池回收管理新规定。规定要求消费者将使用完的干电池、钮扣电池等各种类型的电池送交商店或废品回收站回收,商店和废品回收站必须无条件接收废旧电池,并转送生产厂家进行回收处理。据估计,全球每年有320亿节废旧电池被丢弃,仅德国平均每人每年就要消耗10节电池,合计约30000吨,大量丢弃的废旧电池对土壤环境的破坏是严重的。德国环境部门对于新规定能否杜绝乱扔废旧电池的现象,目前还不能肯定,因为在此之前,废品回收站和生产厂家一般只回收含镉、含汞有毒化学成分的电池,而90%的普通锌碳电池和铝镁电池都被作为生活垃圾填埋或焚烧处理。据德国环境部统计,德国每年回收带有毒性的镍镉电池只有1/3,而2/3的电池被作为生活垃圾处理,每年流入环境中的汞约8吨、镍400吨、镉400吨。一般来说,要使普通消费者在生活中区分有毒电池或无毒电池并加以处理是困难的,因此新规定要求商店和废品回收站担当回收责任。环境部的一个新的思路是对有毒性的镍镉电池和含汞电池实行押金制度,即消费者购买每节电池中含有15马克的押金,当消费者拿旧电池来换时,价格中可以自动扣除押金。

马格德堡近郊区正在兴建一个“湿处理”装置,在这里除铅蓄电池外,各类电池均溶解于硫酸,然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属物,用这种方式获得的原料比热处理方法纯净,因此在市场上售价更高,而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来。湿处理可省去分拣环节(因为分拣是手工操作,会增加成本)。马格德堡这套装置年加工能力可达7500吨,其成本虽然比填埋方法略高,但贵重原料不致丢弃,也不会污染环境。

德国阿尔特公司研制的真空热处理法还要便宜,不过这首先需要在废电池中分拣出镍镉电池,废电池在真空中加热,其中汞迅速蒸发,即可将其回收,然后将剩余原料磨碎,用磁体提取金属铁,再从余下粉末中提取镍和锰。这种方法加工一吨废电池的成本不到1500马克[11]。

4.3瑞士

瑞士有两家专门加工利用旧电池的工厂。巴特列克公司采取的方法是将旧电池磨碎,然后送往炉内加热,这时可提取挥发出的汞,温度更高时锌也蒸发,它同样是贵重金属。铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金。该工厂一年可加工2000吨废电池,可获得780吨锰铁合金,400吨锌合金及3吨汞。另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素,并将氧化锰、氧化锌、氧化铜和氧化镍等金属混合物作为金属废料直接出售。不过,热处理的方法花费较高,瑞士还规定向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费[11]。

4.4美国

在废电池环境管理方面立法最多最细的一个国家,不仅建立了完善的废电池回收体系,而且建立了多家废电池处理厂,同时坚持不懈地向公众进行宣传教育,让公众自觉地支持和配合废电池的回收工作[11]。

5废旧电池回收处理建议

鉴于对以上各国废旧电池回收处理方法的对比参照,结合我国国情,提出以下几点建议:

5.1加强环境保护的宣传教育,提高全民的环境意识和资源意识。

5.2政府立法机构尽快建立健全的各项法律制度并加大执法力度,对电池产品环保指标一定要进行严格把关,同时在政策、税收等方面应鼓励相关企业进行工艺改进和环保投资[12]。

5.3政府应制定切实可行的计划,特别是环境保护和环卫部门要实施垃圾的分离回收并组织科研部门配套成立相应的回收物品处理中心[13]。

总之,随着电池工业的发展,废旧电池的回收处理,无论从资源循环利用,还是从保护环境及人类健康方面来说都有重要意义。废旧电池的回收处理已经是一个迫在眉睫的问题,开发废旧电池的回收处理技术刻不容缓,加大对其的研究,加深对其的了解,从而使废旧电池的回收处理系统化、规范化、科学化,从根本上解决废旧电池的污染环境的问题。


来源:环卫科技网 作者:廖戎 马晨 景晓明 张
 楼主| 发表于 2011-2-14 10:12:06 | 显示全部楼层
2.3扣式废旧电池的回收处理

在我国扣式电池的回收处理与锌锰电池相比还处于起步阶段。随着电子产品在工业、农业、人们日常生活等各个领域的大量使用,扣式电池的用量在逐年增加。在欧洲、瑞士、丹麦和法国收集扣式电池,从水银电池、氧化银电池、镉-镍电池里回收汞、银、镉、镍早已开始。我国也应该加强这方面的工作[4]。

表3扣式电池的结构与材料[4]
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3我国部分城市对废旧电池的回收举措

3.1福州

目前福州城管执法局已在福州市各城区设立完成37个收集点。

近年来,在连续几届的福建省、福州市“两会”时,曾先后数次有市民代表提出要求集中收集处理废旧电池的提案。福州市多家学校、企事业单位及众多环保志愿者也都主动参与回收活动。但由于收集渠道不畅,民间收集来的废旧电池除少部分被妥善贮存外,绝大部分或混于生活垃圾被填埋,或置留于日常环境中。目前福州青浦岭固体废弃物处置中心废旧电池等有毒垃圾处理还在规划实施中,预计明年上半年将可完工。此外,近日福州市城管局还计划将该市的一个环卫仓库改建为临时贮存点,并于近期再购置100个40升的废旧电池贮存箱。从6月1日起,城管局将每周一次到37个收集点集中回收,目前这37个回收点分别建于省府、市府、省人大等大院中。另外,单位和个人有收集废旧电池也可电话通知城管,城管部门还可派车上门收集[8]。

3.2沈阳

沈阳市一直颇受冷落的为数不多的废旧电池回收箱队伍即将壮大,由于环保专家近期终于找到了回收废旧电池的处理办法,沈阳市日前已决定,将扩大废旧电池的回收规模。沈阳市铁西区被确定为率先扩大规模的试点区。

令沈阳市的环保专家们苦恼同时也影响着回收工作的是,沈阳市回收上来的废旧电池实际上一直堆在库里,环保部门始终没有办法处理。近日,盘锦市的一家单位终于找到了处理办法,可以将废旧电池的重金属等有用物质回收利用,既避免了环境污染又节约了资源。而且这家单位对废旧电池的需求量是越多越好,估计每年可处理废旧电池3000吨,沈阳市的废旧电池总回收量恐怕还不够“吃”,最好是全省都开展废旧电池回收[9]。

3.3成都

成都市8家药店联名倡议回收废电池,得到了同行业的积极响应,很快又有16家药店加盟回收网站。目前,这20多家店都在门前设置了“废电池回收箱”,并向来买药的市民或路人宣传废电池的危害,希望大家都拿来集中处理。这一活动由环保部门牵头,回收的废电池也由环保部门统一处理[10]。

在成都,有不少高校也开展了废旧电池的回收工作,如四川大学,成都信息工程学院,成都纺织高等专科学院等,此项活动不仅提高了师生们对废旧电池的认识,而且还充分调动了师生们对废旧电池回收处理的积极性,并取得了一定的成效。特别是西南民族大学在这一活动中走在了前列,以下图片为西南民族大学环保协会进行废旧电池回收的活动现场通过类似废旧电池的回收活动,一方面,可以让同学们充分了解废旧电池的危害,从而加强了废旧电池的回收力度。另一方面,可以增强同学们对废旧电池回收的自觉性,正确认识对垃圾的分类处理。

4少数发达国家废旧电池回收处理状况

4.1日本

北海道山区的野村兴产株式会社主要业务是关于一次性废弃电池处理和废荧光灯处理,有职工110人。建于此地是缘于这里是日本发现的第一个水银矿。野村兴产株式会社每年从全国收购的废电池达13000吨,占全国废弃电池的20%,收集的方式是93%通过民间环保组织收集,7%通过各厂家收集。这项业务开展于1985年,目前,净化量一直在增加。以往,主要是回收其中的水银,通过高温(600~700℃)焚烧炉焚烧使水银废气排除收集,但目前日本国内电池已不含汞了,就主要回收电池的铁壳和其中“黑”原料,并进行二次产品的开发制造,如其中一个产品可利用于电视机的显像管。处理的成本要达80日元/kg,生产的利润主要取决于废旧电池处理前收取的费用(主要是生产厂)和二次利用产品的价值,其中后者是关键。回收电池需占用很大的空间,野村兴产是一个民营企业,日本政府对它没有投入一分钱,但日本电池工业协会提供了很大帮助,和日本各大厂家进行协调获得一些资金补偿。年处理能力可达16000吨。另外提取废荧光灯中的水银一年可达40吨,而全日本一年的需求量也仅为20吨,在这方面完全可做到循环利用,也确保了它的利润。

其他电池如铅酸电池,日本可做到100%的回收,二次电池和手机电池也正在通过生产厂家的配合积极开展,特别是回收锂离子电池中的钴利润可观[11]。
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