壹般來說,電池中的有害物質主要有Zn、Hg、CNi、Pb等重金屬;H2S04鉛蓄電池中;各種堿性電池中的KOH和鋰電池中的IiPP6電解液。汞及其化合物,尤其是有機汞化合物,生物毒性強,生物富集速率快,腦器官生物半衰期長。鎘容易在動植物體內富集,影響其生長,毒性強。鉛對人體器官和系統有不良影響,如胸部、腎臟、生殖和心血管系統,表現為智力下降、腎臟損傷、不育和高血壓。鋅、鎳的毒性相對較小,但超過壹定濃度範圍時,會對人體產生不良影響和危害。廢電池中的酸堿溶液會影響土壤排水系統的pH值,使土壤和排水系統呈酸性或堿性。電池電解液汙染的主要成分是可溶性重金屬,尤其是鉛電池電解液中的大量硫酸鉛和鎳鎘電池中的氫氧化鎘。電池中的重金屬離子溶解在土壤或水中,被植物的根部吸收。當牲畜以植物為食時,重金屬會在它們體內積累。人類食用含有重金屬的食物、蔬菜、肉類和水。沿著這條食物鏈,重金屬會在人體內富集。由於重金屬離子在人體內難以排泄,最終會損害人體神經系統和肝臟功能。
廢舊電池回收利用的研究
1廢電池回收現狀
鉛蓄電池是我國應用最廣泛的工業電池,鉛占電池總成本的50%以上。主要采用熱解、濕法冶金和固相電解還原技術。外殼采用塑料,可再生,基本實現無二次汙染。
鎳鎘、鎳氫和鋰離子電池廣泛用於小型二次電池。鎳鎘電池中的鎘是環保嚴格控制的重金屬元素之壹。鋰離子電池中的有機電解液,鎳鎘和鎳氫電池中的堿,以及制造電池的輔助材料銅等重金屬,都構成了環境汙染。目前我國使用的小型二次電池總數只有幾個億,且大部分規模較小,廢舊電池利用價值較低。此外,大部分用於生活垃圾處理,回收存在成本和管理問題,回收也存在壹些技術問題。
民用幹電池是目前應用最廣泛、最分散的電池產品,我國年消費量達80億只。主要有鋅錳和堿錳兩大系列,以及鋅、銀、鋰電池等少量品種。鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋅銀電池壹般使用汞或汞化合物作為緩蝕劑,汞和汞化合物是劇毒物質。廢電池作為生活垃圾焚燒時,廢電池中的汞、鎘、鉛、鋅等重金屬有的在高溫下排入大氣,有的變成灰燼,造成二次汙染。
2廢幹電池回收技術
A.人工分揀和回收技術
壹般幹電池分類後簡單機械切割,鋅皮,塑料蓋,碳棒等。人工分離,剩余的二氧化錳和水鎂石混合物送回磚窯煆燒制成脫水二氧化錳。這種方法簡單易行,但占用勞動力較多,經濟效益不大。
B.火法冶金回收技術
壹般幹電池都是分類粉碎,然後送到回轉窯。在1100~1300攝氏度的高溫下,鋅和氯化鋅被氧化成氧化鋅,隨煙氣排放。用旋流器回收氧化鋅,剩余的二氧化錳和水鎂石進入渣中,再進壹步回收錳等物質。該方法簡單易行,壹般冶煉廠無需額外設備即可回收鋅。
C.濕法回收技術
根據鋅和二氧化錳溶於酸的原理,將廢舊幹電池分類粉碎,然後放入浸出槽中。加入稀硫酸(100 ~ 120 g/L)進行浸出,得到硫酸鋅溶液,可用於電解制備金屬鋅。將濾渣洗滌並分離成銅帽和碳棒後,煆燒濾渣Mn02和水鎂石。采用的方法包括焙燒浸出法和直接浸出法。
濕法與火法相比,具有投資少、成本低、建廠快、利潤高、工藝靈活等優點,但不能保證有害成分的完全回收。
3廢舊電池回收過程中二次汙染的防治
以上三種回收方法簡單,但各有缺點,存在二次汙染問題。通過大量實驗,我們獲得了防止二次汙染的可行方法。
首先對廢舊幹電池進行分類,機械剖開後,分離出銅帽和鋅皮,可以單獨回收。磁選除鐵後,剩余的碳包覆物按固液比1:4,在水中浸泡1小時,取上清液蒸發結晶。沈澱物的主要成分是MnO 2、MnO(OH)、乙炔黑、碳棒等物質,加入回轉窯中熔煉至600攝氏度,產生的煙氣可冷凝得到冷凝液,定期清洗可得到純汞。同時也防止了汞蒸氣汙染環境。在煆燒過程中,混合物中大量的乙炔黑和碳將MnO 2還原成MnO。反應過程如下:
2mn 0 2+C-& gt;2MnO+C0 2
將煆燒產物按固液比1∶4加入濃度小於2 mol/L硫酸溶液中,在80℃下浸泡1小時,發生如下反應:
MnO+h2so 4->硫酸錳+過氧化氫
得到硫酸錳溶液,同時會引入其他可溶性重金屬硫酸鹽。
得到的鋅皮和銅可直接重熔,氯化銨可用作肥料或提純後用作化學試劑,硫酸錳是動植物生長的激素成分,可用作油漆油墨的幹燥劑和壹些有機合成反應的催化劑,也可用作生產造紙、陶瓷、印染和電解錳的試劑。表1顯示了鋅錳幹電池中可回收物質的成分。
這種回收方式投資少,設備簡單,在中小城市容易實施,從而免去了廢舊電池的運輸問題。
將廢舊電池回收的溶液濃縮,與EDTA反應生成金屬絡合物,可徹底消除二次汙染。經測定,回收廢電池後的溶液中重金屬含量符合國家環保標準。如果要分離這些金屬,可以根據它們不同的穩定性進行分類。表2顯示了與EDTA絡合的金屬離子的穩定常數。
4廢舊電池回收過程中存在的問題及建議
(1)電池回收後不能處理,壹般都是堆著的。在堆疊過程中,電池可能會泄漏或有毒物質可能會擴散。
②電池種類多,假冒產品多,也給電池回收帶來困難。有的電池含汞,有的含鎘,有的用氯化銨做電解液,有的用氯化鋅做電解液。所以建議廠家用統壹的標準來鑒別回收利用的電池的種類和主要成分。
(3)加強高性能環保電池開發,實現普通民用電池無汞化。
(4)國家應對廢舊電池回收處理給予政策支持。