廢舊電池的危害、回收與利用

1、廢舊電池的危害回收及利用 西華縣第二高級(jí)中學(xué) 趙鳳勤 周建軍 一.前言 二.電池的構(gòu)成及包含的元素 三.電池對(duì)環(huán)境的污染及各元素的危害 四.廢舊電池回收的幾種方法 五.目前我國(guó)回收存在的困難與解決辦法 什么是電池？什么是電池？ 電池的歷史? 電池有多少種類？電池有多少種類？ 目前我國(guó)電池生產(chǎn)的現(xiàn)狀? 什么是電池？什么是電池？ 廣義的電池（Battery）是一種將其它形式的能量直接轉(zhuǎn)換為直流電的裝置。電池按轉(zhuǎn)換能量方式分兩大類：一類是物理電池，如太陽能電池；另一類是化學(xué)電池，即把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，一般又稱化學(xué)電池或化學(xué)電源。 電池的歷史 1800年意大利科學(xué)家伏打（Volta）發(fā)明的“伏打

2、電池”是世界上第一個(gè)電池。1859年法國(guó)普蘭特（Plante）發(fā)明鉛酸蓄電池，這是世界上第一個(gè)可充電電池；1868年法國(guó)勒蘭社（Leclanche）發(fā)明鋅錳干電池；1889年-1901年瑞典的楊格納（Jungner）和美國(guó)愛迪生（Edison）先后研制成功鐵-鎳蓄電池和鎘鎳蓄電池；一次世界大戰(zhàn)期間，中性鋅-空氣電池研制成功；1943年法安德烈火（Andre）發(fā)明了鋅銀電池；1947年美茹賓（Ruben）研制成功鋅汞電池；50年代堿性鋅錳電池問世；60年代燃料電池研制成功；70年代鋰電池研制成功；80年代氫鎳蓄電池研制成功；90年代鋰離子電池問世。電池有多少種類？電池有多少種類？ 化學(xué)電池按工作

3、性質(zhì)可分為：一次電池（原電池）；二次電池（可充電電池）鉛酸蓄電池。其中： 一次電池可分為：糊式鋅錳電池、紙板鋅錳電池、堿性鋅錳電池、扣式鋅銀電池、扣式鋰錳電池、扣式鋅錳電池、鋅空氣電池、一次鋰錳電池等。 二次電池可分為：鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、二次堿性鋅錳電池等。鉛酸蓄電池可分為：開口式鉛酸蓄電池、全密閉鉛酸蓄電池。 目前我國(guó)電池生產(chǎn)的現(xiàn)狀？ 我國(guó)是世界上最大的電池生產(chǎn)國(guó)，也是世界上最大的 電池消費(fèi)國(guó)。目前，我國(guó)電池生產(chǎn)企業(yè)達(dá)350 家，年生產(chǎn)能力約150 至160 億只，各類電池占世界電池 生產(chǎn)量的1/4。隨著家用電器、電動(dòng)汽車、現(xiàn)代通訊設(shè)備及便攜電器等的發(fā)展和普及，各類電池的需求量

4、日益增大，電池消費(fèi)量每年以10%的速度增長(zhǎng)。據(jù)了解，僅2000 年我國(guó)電池消費(fèi)量就達(dá)100億只。隨之產(chǎn)生大量的廢舊電池。其中鋅錳電池占電池總量的72% 。（據(jù)中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)提供的數(shù)字： 2000年我國(guó)生產(chǎn)電池總量170億只，其中出口130億只，但同時(shí)進(jìn)口30余億只，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)消費(fèi)量7080億只。） 電池中有白色膠狀物，蠟紙、包裝塑料、銅帽、鋅皮和炭棒鋅錳電池主要由鋅、錳、汞、銅、鐵、塑料、碳及酸、堿等電解質(zhì)溶液等約十幾種原料制成。對(duì)環(huán)境的污染（1）電池雖然體積小,但含有毒物質(zhì)的毒性很大。據(jù)資料，一粒紐扣電池可使600噸水無法飲用，約相當(dāng)于一個(gè)人一生的用水量。一節(jié)普通1號(hào)干電池約含1.03g汞及

5、其化合物“可以使0.5畝地的土壤中汞含量超標(biāo) 若把廢舊電池混入生活垃圾中一起處理，重金屬可以經(jīng)過食物鏈的生物放大作用，逐級(jí)在較高級(jí)的生物體中富積，最終經(jīng)過食物鏈進(jìn)入人體，在某些器官中蓄積造成慢性中毒同時(shí)，滲出的重金屬可能污染地下水和 土壤，直接或間接危害人體健康。對(duì)環(huán)境的污染（2） 在通常的使用過程中，電池中的重金屬、酸、堿等物質(zhì)被封裝在殼體內(nèi)，不會(huì)對(duì)環(huán)境和人體造成危害。但當(dāng)電池被棄廢后，由于長(zhǎng)期的機(jī)械或腐蝕作用，電池內(nèi)重金屬與酸堿等泄露出來，即使將其長(zhǎng)期埋在地下也會(huì)與土壤中的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生作用，生成鋅錳酸式鹽等并滲入地下，污染該地區(qū)的水源。廢舊電池各元素的危害汞及其化合物具有強(qiáng)烈的毒性，它有致

6、畸性，能引發(fā)中樞神經(jīng)疾病，它是日本“水俁病”的罪魁禍?zhǔn)?，其有機(jī)物形式(甲基汞) 的毒性更強(qiáng)；鉛能造成人體神經(jīng)的紊亂，消化系統(tǒng)損害和其他病變等；鎘具有致癌性，主要危害是腎毒性，其后繼發(fā)骨質(zhì)松、軟骨癥和骨折，即所謂的“骨痛病”；鎳具有致癌性，對(duì)水生生物有明顯危害，鎳鹽引起過敏性皮膚炎，還可導(dǎo)致心肌損傷，錳雖為人體所需的微量元素，但吸收過多也會(huì)引起中毒。廢舊電池的綜合利用技術(shù) 目前，廢干電池的回收利用技術(shù)主要有濕法和干法兩種冶金處理方法。 濕法是基于鋅，二氧化錳等可溶于酸的原理，使其生成可溶性鹽而進(jìn)入溶液，電解溶液生產(chǎn)鋅和二氧化錳等。該法有焙燒浸出法和直接浸出法。荷蘭、德國(guó)、奧地利等國(guó)主要采用濕法處

7、理工藝。 干法是在高溫下使電池中的金屬及其化合物氧化，還原，分解和揮發(fā)，冷凝。該法又分為常壓冶金法和真空冶金法。瑞士、日本、瑞典、美國(guó)等主要采用干法處理工藝。濕法冶金過程廢舊干電池濕法冶金的基本原理是基于鋅、氧化錳等可溶于酸溶液中。使鋅錳干電池中的鋅、二氧化錳與酸作用生成可溶性鹽而進(jìn)入溶液，溶液經(jīng)過凈化后電解生產(chǎn)金屬鋅和二氧化錳或生產(chǎn)化工產(chǎn)品（如立德粉、氧化鋅）、化肥等。所用方法有焙燒浸出法和直接浸出法。 焙燒浸出法是將廢舊干電池機(jī)械切割，分選出碳棒、銅帽、塑料，并使電池內(nèi)部粉料和鋅筒充分暴露（由于金屬汞主要附著于漿糊紙和鋅筒上，充分暴露有利于汞蒸氣的蒸發(fā)），然后在的溫度條件下，在真空焙燒爐中

8、焙燒小時(shí)，使金屬汞、氯化銨等揮發(fā)為氣相，通過冷凝設(shè)備加以回收，尾氣經(jīng)過嚴(yán)格處理，使含汞量減至最低；焙燒產(chǎn)物粉磨后經(jīng)磁選、篩分可以得到鐵皮和純度較高的鋅粒，篩出物用酸浸出（電池中的高價(jià)氧化錳在焙燒過程中被還原成低價(jià)氧化錳，易溶于酸），然后從浸出液中電解回收金屬鋅和電解二氧化錳 直接浸出法是將廢干電池破碎、篩分、洗滌后，直接用酸浸出干電池中的鋅、錳等金屬物質(zhì)，經(jīng)過過濾，濾液凈化后從中提取金屬或生產(chǎn)化工產(chǎn)品。火法冶金過程（1） 火法冶金處理廢干電池是在高溫下使廢干電池中的金屬及其化合物氧化、還原、分解、揮發(fā)和冷凝的過程。火法又分為常壓和真空兩種方法，常壓冶金法所有作業(yè)均在大氣中進(jìn)行，而真空法則是在密

9、閉的負(fù)壓環(huán)境下進(jìn)行?；鸱ㄒ苯疬^程（2）傳統(tǒng)的常壓冶金方法主要有兩種：一是在較低的溫度下加熱廢干電池，先使汞揮發(fā)，然在較高的溫度下回收鋅和其它重金屬；二是將廢干電池在高溫下焙燒，使其中易揮發(fā)的金屬及其氧化物揮發(fā)，殘留物作為冶金中間產(chǎn)物或另行處理。瑞士Wimmis廢電池處理廠處理廢干電池，產(chǎn)品為錳、鐵、鋅、汞。處理工藝流程如圖。 首先進(jìn)行有機(jī)物焙燒，分解溫度300700，然后在熔煉爐中1500條件下進(jìn)行金屬氧化物的還原，其中鐵、錳等金屬熔化，鋅等蒸餾分離出來真空冶金法由于處理廢干電池常壓冶金法的所有作業(yè)均在大氣中進(jìn)行，空氣參與了作業(yè)，與濕法冶金一樣，有流程長(zhǎng)、污染重、能源和原材料的消耗以及生產(chǎn)成本

10、較高等缺點(diǎn)。因此人們又研究出了真空冶金法。真空法是基于組成廢舊干電池各組分在同一溫度下具有不同的蒸氣壓，在真空中通過蒸發(fā)與冷凝，使它們?cè)诓煌臏囟认孪嗷シ蛛x，從而實(shí)現(xiàn)綜合回收利用。德國(guó)阿爾特公司將分揀出鎳鎘蓄電池后的廢電池在真空中加熱，其中的汞迅速蒸發(fā)并將其回收，然后將剩余原料磨碎，用磁體提取金屬鐵，再?gòu)氖Ｓ嗟姆勰┲刑崛′\和二氧化錳。我國(guó)的現(xiàn)狀 但是，由于我國(guó)至今沒有廢舊鋅錳電池專業(yè)回收工廠，致使廢舊電池隨意丟棄，或者長(zhǎng)期堆放難以找到出路，或者直接進(jìn)行安全填埋，致使大量的寶貴資源白白浪費(fèi)。從環(huán)境保護(hù)的角度來看，鋅錳電池、鉛酸蓄電池和鎳錫電池都含有鉛、汞、銅等金屬，隨意處置，對(duì)人民的身心健康會(huì)造

11、成巨大的危害。 回收率低，不足2 回收的廢舊電池遇尷尬（田桂 榮）我國(guó)廢舊電池回收難的原因 目前我國(guó)尚未建立一個(gè)完善有效的回收網(wǎng)絡(luò)和體系，是造成廢舊電池回收處理難的一個(gè)主要原因。 缺少國(guó)家的政策支持 人們環(huán)保意識(shí)不強(qiáng) ， 隨意丟棄廢舊電池廢舊干電池的處理與對(duì)策 建立專業(yè)的廢舊電池回收企業(yè) 建立廢舊干電池回收處理體系將會(huì)給環(huán)保和經(jīng)濟(jì)帶來雙重的效益 在回收廢舊干電池技術(shù)未達(dá)標(biāo)之前!對(duì)一次電池實(shí)行回收后集中安全掩埋 對(duì)二次電池實(shí)行強(qiáng)制回收處理 鼓勵(lì)以舊換新!促進(jìn)廢舊干電池回收利用 加強(qiáng)宣傳教育活動(dòng)!使消費(fèi)者樹立環(huán)保意識(shí)!！明天在食堂門口將有我組織的回收廢舊電池活動(dòng)（環(huán)保 協(xié)會(huì)），希望大伙能將你手的廢舊電池交到回收箱中！讓我們共同好好保護(hù)我們的家園 參考文獻(xiàn) 廢舊電池回收利用產(chǎn)業(yè)化的若干思考 ，蔣莉，再生資源研究 2004 No.