摘要废电池未经妥善处理进入环境后,会对环境和人体健康造成很大的危害。因此,综述国内外废旧电池回收处理技术的进展情况,评述对近年来废旧电池处理的新技术和新工艺,探讨规范我国废旧电池回收利用体系的相关建议。 关键词废旧电池;回收利用;环境保护
1电池的种类及废旧电池的危害
1.1电池的种类
化学电池种类繁多,按其使用性质的不同,可分为原电池和蓄电池两种。其中原电池有普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锌-空气电池、锂电池、汞电池等;蓄电池有镉镍电池,氢镍电池、锂离子电池、铅酸蓄电池(工业电池)等。
1.2废旧电池的危害
废旧电池对环境的污染主要是酸、碱等电解质溶液和镉、汞、铅、铜、锰、镍、锌、铬等重金
属污染,对人体健康和生态环境危害较大。
2先进的废旧电池处理工艺及国内外处理现状
2.1先进的废旧电池处理工艺
目前,国外发达国家主要采用湿法冶金和活法冶金两种方法回收废旧电池中的重金属。
2.1.1湿法冶金处理
湿法冶金处理主要是利用废旧电池中的重金属盐易与酸发生反应的特点生成各种可溶性盐进入溶液后,再利用电解法进行分离提纯,提取电池中的锌、二氧化锰及其他重金属。
湿法冶金又可分为焙烧浸出法和直接浸出法。焙烧浸出法是先将电池焙烧,使低沸点的金属汞、镉蒸发出来,然后破碎筛分出金属物质,再用酸直接将金属和其氧化物浸出,用电解法从浸出液中回收金属;直接浸出法是将费电池破碎筛分洗涤后,直接用酸浸出并电解提取金属成分。
2.1.2火法冶金处理
火法冶金处理废电池是在高温下使电池中金属及其化合物还原分解和挥发及冷凝的过程,火法冶金处理又分为常压冶金法和真空冶金法。
常压冶金处理方法有两种:一是在较低的温度下加热废电池,先使汞挥发,然后再较高的温度下回收锌和其他重金属;二是将废电池在高温下焙烧,是其中易挥发的金属及氧化物挥发,残留物另行处理。常压法所有作业均在大气中进行,空气参与作业,因此同样有流程长、污染重、能耗高的缺点。
2.2国内外废旧电池处理现状
目前,许多发达国家已经建立了完整的废旧电池处理体系,德国已做到废旧电池全部收集,并采用先进的电子磁铁分类法和X射线分类法,火法和湿法技术已在实际中实行。
目前我国还没有建立一套完整的废电池回收体系,在处理技术方面,一些高校和有关单位已经开展了一些研究工作,也取得了一定成果,但大部分尚都停留在实验室阶段。
3废旧电池处理的新技术与新工艺
3.1废旧铅蓄电池的处理新工艺
废铅蓄电池可以使用破碎—水力分选技术,首先将其按定速送到皮带输送机进入电瓶纯洁切割分选,首先通过放酸机将废铅蓄电池中的电解液倒至下设的储酸槽中,收集的酸液可用于精炼工程中形成的碱渣进行中和浸出处理,然后用水冲洗,废铅蓄电池被拆解成碎片,碎片经过筛分,筛上物主要是废塑料、板栅和连接头,筛下物主要是铅泥,铅泥的主要成分是PbSO4、PbO、PbO2。铅泥由水冲洗到沉淀池,并沉淀在沉淀池底部,然后用刮板机捞出,由螺旋运输机送至铅泥脱泥系统。沉淀池的上清夜经耐酸泵打入废水处理系统,经加Ca(OH)2和絮凝剂,中和、絮凝、沉淀后,清水循环使用。筛上物重选,分离出板栅、连接头、废塑料、硬橡胶等。
3.2废旧镍镉电池的综合处理技术
主要有火法处理技术和湿法、火法相结合的混合处理技术2种。火法处理主要利用镉及其氧化物蒸气压较高的特点和镍分离;火法和湿法相结合的方法工序繁复,工艺流程长,但对于环境的污染问题可以根本解决。湿法部分处理方法较多,整个工艺方法也不尽相同。混合处理方法的工艺流程见图1。
图1废旧镍镉电池的混合处理工艺流程
3.3废旧锌锰电池的综合处理技术
废旧锌锰电池中含有较高纯度的Fe、MnO2、Zn(ZnCl2)等,而Fe、Mn、Zn都是锰锌软磁铁氧体的原料,经济效益相当可观。中南大学冶金学院在锰锌软磁铁氧体材料制备领域的大量研究基础上,提出了由废旧锌锰电池制备高磁导率锰锌软磁铁氧体材料的新工艺,如图2:
图2废旧锌锰电池的综合处理技术流程图
4结语
随着世界各国对废旧电池回收处理问题的日益重视,废旧电池处理技术将会不断发展更新。通过对废旧电池处理工艺的介绍以及与国外发达国家的对比可以看出,要解决废旧电池的污染问题,不仅要从源头抓起,而且要积极开发高能量、无污染的绿电池,实现经济与环境保护的可持续发展。
参考文献
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