【冶金精品文档】废旧电池的若干问题及回收利用

废旧电池的若干问题及回收利用报告人：李灵锋03088021•一.前言•二.电池的构成及包含的元素•三.电池对环境的污染及各元素的危害•四.废旧电池回收的几种方法•五.目前我国回收存在的困难与解决办法•什么是电池？•电池的历史?•电池有多少种类？•目前我国电池生产的现状?什么是电池？•广义的电池（Battery）是一种将其它形式的能量直接转换为直流电的装置。电池按转换能量方式分两大类：一类是物理电池，如太阳能电池；另一类是化学电池，即把化学能转变为电能的装置，一般又称化学电池或化学电源。电池的历史•1800年意大利科学家伏打（Volta）发明的“伏打电池”是世界上第一个电池。1859年法国普兰特（Plante）发明铅酸蓄电池，这是世界上第一个可充电电池；1868年法国勒兰社（Leclanche）发明锌锰干电池；1889年-1901年瑞典的杨格纳（Jungner）和美国爱迪生（Edison）先后研制成功铁-镍蓄电池和镉镍蓄电池；一次世界大战期间，中性锌-空气电池研制成功；1943年法安德烈火（Andre）发明了锌银电池；1947年美茹宾（Ruben）研制成功锌汞电池；50年代碱性锌锰电池问世；60年代燃料电池研制成功；70年代锂电池研制成功；80年代氢镍蓄电池研制成功；90年代锂离子电池问世。电池有多少种类？•化学电池按工作性质可分为：一次电池（原电池）；二次电池（可充电电池）铅酸蓄电池。其中：•一次电池可分为：糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池、锌空气电池、一次锂锰电池等。•二次电池可分为：镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池等。铅酸蓄电池可分为：开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池。目前我国电池生产的现状？我国是世界上最大的电池生产国，也是世界上最大的电池消费国。目前，我国电池生产企业达350家，年生产能力约150至160亿只，各类电池占世界电池生产量的1/4。随着家用电器、电动汽车、现代通讯设备及便携电器等的发展和普及，各类电池的需求量日益增大，电池消费量每年以10%的速度增长。据了解，仅2000年我国电池消费量就达100亿只。随之产生大量的废旧电池。其中锌锰电池占电池总量的72%。（据中国电池工业协会提供的数字：2000年我国生产电池总量170亿只，其中出口130亿只，但同时进口30余亿只，国内市场消费量70~80亿只。）电池中有白色胶状物，蜡纸、包装塑料、铜帽、锌皮和炭棒锌锰电池主要由锌、锰、汞、铜、铁、塑料、碳及酸、碱等电解质溶液等约十几种原料制成。对环境的污染（1）电池虽然体积小,但含有毒物质的毒性很大。据资料，一粒纽扣电池可使600吨水无法饮用，约相当于一个人一生的用水量。一节普通1号干电池约含1.03g汞及其化合物“可以使0.5亩地的土壤中汞含量超标若把废旧电池混入生活垃圾中一起处理，重金属可以经过食物链的生物放大作用，逐级在较高级的生物体中富积，最终经过食物链进入人体，在某些器官中蓄积造成慢性中毒同时，渗出的重金属可能污染地下水和土壤，直接或间接危害人体健康。对环境的污染（2）在通常的使用过程中，电池中的重金属、酸、碱等物质被封装在壳体内，不会对环境和人体造成危害。但当电池被弃废后，由于长期的机械或腐蚀作用，电池内重金属与酸碱等泄露出来，即使将其长期埋在地下也会与土壤中的化学物质发生作用，生成锌锰酸式盐等并渗入地下，污染该地区的水源。废旧电池各元素的危害汞及其化合物具有强烈的毒性，它有致畸性，能引发中枢神经疾病，它是日本“水俣病”的罪魁祸首，其有机物形式(甲基汞)的毒性更强；铅能造成人体神经的紊乱，消化系统损害和其他病变等；镉具有致癌性，主要危害是肾毒性，其后继发骨质松、软骨症和骨折，即所谓的“骨痛病”；镍具有致癌性，对水生生物有明显危害，镍盐引起过敏性皮肤炎，还可导致心肌损伤，锰虽为人体所需的微量元素，但吸收过多也会引起中毒。废旧电池的综合利用技术目前，废干电池的回收利用技术主要有湿法和干法两种冶金处理方法。湿法是基于锌，二氧化锰等可溶于酸的原理，使其生成可溶性盐而进入溶液，电解溶液生产锌和二氧化锰等。该法有焙烧浸出法和直接浸出法。荷兰、德国、奥地利等国主要采用湿法处理工艺。干法是在高温下使电池中的金属及其化合物氧化，还原，分解和挥发，冷凝。该法又分为常压冶金法和真空冶金法。瑞士、日本、瑞典、美国等主要采用干法处理工艺。湿法冶金过程废旧干电池湿法冶金的基本原理是基于锌、氧化锰等可溶于酸溶液中。使锌—锰干电池中的锌、二氧化锰与酸作用生成可溶性盐而进入溶液，溶液经过净化后电解生产金属锌和二氧化锰或生产化工产品（如立德粉、氧化锌）、化肥等。所用方法有焙烧－浸出法和直接浸出法。焙烧—浸出法是将废旧干电池机械切割，分选出碳棒、铜帽、塑料，并使电池内部粉料和锌筒充分暴露（由于金属汞主要附着于浆糊纸和锌筒上，充分暴露有利于汞蒸气的蒸发），然后在６００℃的温度条件下，在真空焙烧炉中焙烧６～１０小时，使金属汞、氯化铵等挥发为气相，通过冷凝设备加以回收，尾气经过严格处理，使含汞量减至最低；焙烧产物粉磨后经磁选、筛分可以得到铁皮和纯度较高的锌粒，筛出物用酸浸出（电池中的高价氧化锰在焙烧过程中被还原成低价氧化锰，易溶于酸），然后从浸出液中电解回收金属锌和电解二氧化锰•直接浸出法是将废干电池破碎、筛分、洗涤后，直接用酸浸出干电池中的锌、锰等金属物质，经过过滤，滤液净化后从中提取金属或生产化工产品。火法冶金过程（1）火法冶金处理废干电池是在高温下使废干电池中的金属及其化合物氧化、还原、分解、挥发和冷凝的过程。火法又分为常压和真空两种方法，常压冶金法所有作业均在大气中进行，而真空法则是在密闭的负压环境下进行。火法冶金过程（2）传统的常压冶金方法主要有两种：一是在较低的温度下加热废干电池，先使汞挥发，然在较高的温度下回收锌和其它重金属；二是将废干电池在高温下焙烧，使其中易挥发的金属及其氧化物挥发，残留物作为冶金中间产物或另行处理。瑞士Wimmis废电池处理厂处理废干电池，产品为锰、铁、锌、汞。处理工艺流程如图。首先进行有机物焙烧，分解温度300~700℃，然后在熔炼炉中1500℃条件下进行金属氧化物的还原，其中铁、锰等金属熔化，锌等蒸馏分离出来真空冶金法由于处理废干电池常压冶金法的所有作业均在大气中进行，空气参与了作业，与湿法冶金一样，有流程长、污染重、能源和原材料的消耗以及生产成本较高等缺点。因此人们又研究出了真空冶金法。真空法是基于组成废旧干电池各组分在同一温度下具有不同的蒸气压，在真空中通过蒸发与冷凝，使它们在不同的温度下相互分离，从而实现综合回收利用。德国阿尔特公司将分拣出镍镉蓄电池后的废电池在真空中加热，其中的汞迅速蒸发并将其回收，然后将剩余原料磨碎，用磁体提取金属铁，再从剩余的粉末中提取锌和二氧化锰。我国的现状但是，由于我国至今没有废旧锌锰电池专业回收工厂，致使废旧电池随意丢弃，或者长期堆放难以找到出路，或者直接进行安全填埋，致使大量的宝贵资源白白浪费。从环境保护的角度来看，锌锰电池、铅酸蓄电池和镍锡电池都含有铅、汞、铜等金属，随意处置，对人民的身心健康会造成巨大的危害。•回收率低，不足2％•回收的废旧电池遇尴尬（田桂荣）我国废旧电池回收难的原因•目前我国尚未建立一个完善有效的回收网络和体系，是造成废旧电池回收处理难的一个主要原因。•缺少国家的政策支持•人们环保意识不强，随意丢弃废旧电池废旧干电池的处理与对策•建立专业的废旧电池回收企业•建立废旧干电池回收处理体系将会给环保和经济带来双重的效益•在回收废旧干电池技术未达标之前!对一次电池实行回收后集中安全掩埋•对二次电池实行强制回收处理•鼓励以旧换新!促进废旧干电池回收利用•加强宣传教育活动!使消费者树立环保意识!！明天在食堂门口将有我组织的回收废旧电池活动（环保协会），希望大伙能将你手的废旧电池交到回收箱中！让我们共同好好保护我们的家园──Thanks!参考文献•废旧电池回收利用产业化的若干思考，蒋莉，再生资源研究2004No.3•废旧电池的回收处理，侯秀萍、黄伟，能源环境保护，2004Vol.18No.1•废旧电池回收工艺的研究，杨培霞、张相育、赵倩、光焕竹，化学工程师，2002No.2•废旧电池的回收利用与环境保护，高书霞、王德义，再生资源研究，2003No.6•中国环保网•世界自然基金会中国网站