废旧电池的回收处理方法比较
·固体废弃物·[成都龙星天然气有限责任公司 协 办]
收稿日期:2002-12-24
作者简介:廖 戎(1956-),女,四川宜宾人,1982年1月毕业于南京大
学化学系,西南民族学院化学与环境保护工程学院副教授。
废旧电池的回收处理方法比较
廖 戎,马 晨,景晓明,张 林,葵 丽,王瑛瑛
(西南民族大学化学与环境保护工程学院,四川 成都 610041)
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
中图分类号:X705 文献标识码:B 文章编号:1001-3644(2003)04-0078-05
Comparison of Ways of Recycle and Treatment on Waste Battery
LIAO Rong, MA Chen, JING Xiao-ming, ZHANG Lin, KUI Li, WANG Ying-ying
(School of Chemistry and Environmental Engineering, Southwest University ofNationalities, Chengdu610041, China)
Abstract:If the batteries were used up without any recycle and treatment, which can pollute the environment badly, do harm to
people s health, and waste resources of metals. Therefore it is important to recycle and treat used or waste batteries for the heavy metal s
recycle. This paper analyses the ways of recycle and treatment on used batteries in China nowadays, compares the ways of that in other
developed countries.
Key words:Used battery; recycle and treatment; environmental protection; analysis; comparison
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
—78—四川环境2003年第22卷第4期后的电解液含有汞、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
Tabel1 Type, structure and application of dry batteries
种类电极构成 特 点 汞使用场所用 途
锰干电池Zn/NH4Cl(ZnCl2·H2O)/MnO2价格低廉;大量使用。阴汞极锌皮(皮内面)照明、收音机、照相闪光、电动玩具、电
话、助听器等
碱性Zn(Hg)/KOH(ZnO)/MnO2(C)放电容量大;放电阴极合剂(锌剃具、录音机、微型电视、频闪
锰电池快;可低温放电。汞齐化粉末)观测器、钟表、照相闪光灯等
汞电池Zn(Hg)/ KOH(ZnO)/HgO·Hg放电平坦、稳定;容阴极合剂(锌阳极氧化汞、助听器、照相暴光
量大;放电时间长。汞齐化粉末)表、手表、医疗仪器等
氧化银Zn(Hg)/ KOH(ZnO)/Ag2O(C)容量大;放电时间长。阴极合剂(锌摄像机、音响、钓鱼浮子、医疗
电池汞齐化粉末)仪器、各种计量器、助听器等
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
Table2 Result of preliminary recycle on various used batteries牌
数总回收回收回收灼烧回收
号量质量锌ZnCl2+ MnO2+回收量占
NH4Cl C「A」MnO2总量
(节) (g) (g) (g) (g) (g) (%)
长命5# 5 78·0 15·2 3·2 29·0 23·2 53·3
西湖1# 3 239·2 15·0 16·6 107·5 90·6 51·1
杭州甲1 752·0 59·2 59·3 362·0 261·5 46·0
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]。
—79—四川环境2003年第22卷第4期表3 扣式电池的结构与材料[4]
Table3 Structure and materials of button batteries
水银电池氧化银电池碱性锌锰干电池
材料MR44 (H-C)
(g)材料R44 (G13)(g)材料LR1130(g)
正极氧化汞0·6氧化银1二氧化锰0·2
石墨0·1石墨0·05石墨0·02
隔膜0·01隔膜0·01隔膜0·01
负极锌粉末0·2锌粉末0·2锌粉末0·05
加水银汞齐化0·02加水银汞齐化0·02加水银汞齐化0·005
电解液氢氧化钾0·05氢氧化钾0·02氢氧化钾0·04
氧化锌0·02氧化锌0·01氧化锌0·005
水0·07水0·1水0·05
封口封口材料、容器1·2封口材料、容器0·9封口板(负)、容器(正)正0·4
外壳(铁制、镀镍) (铁制、镀镍)
(Ni-CuS-Cu) (Fe-Ni)负0·2
垫圈等0·07垫圈等0·05 (尼龙)垫圈等0·03
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:
图1 向同学介绍废旧电池的危害
Fig·1 Introduce the harm of used batteries to students
—80—四川环境2003年第22卷第4期图2 开展废旧电池回收的实
验
Fig·2 Conduct the experiment of used battery recycle
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]。
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。
—81—四川环境2003年第22卷第4期不过,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。
参考文献:
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[13] 单永贵.电池污染[J].四川环境,2000,19(3):33.
(上接第68页)
2·1·3 施工期大气污染物防治措施
主要包括保持施工机械的正常运行,控制运输散落
物和扬尘,粉尘产生点施工人员的防尘措施。
2·1·4 施工期的噪声污染防治措施
主要措施有选择低噪声设备,避免夜间施工,爆炸
应避开居民休息时段等。
2·2 运管期环境保护措施
主要应包括枯水期对坝下脱水段用水采取调控措
施,以满足脱水段居民用水及农田灌溉、珍稀鱼业资源、
沿岸植物生长的需求,水电站运行工作人员的生活垃圾
及生活污水的处理措施,水库水质的监测。
3 公众参与
小水电站的兴建对坝下脱水段居民和生态用水带
来较多的负面影响,一个小水电站能否建成,当地公众
赞成与否是关键。应对坝下脱水段范围居民进行公众
调查,统计公众调查结
论,并由当地村委,出具是否同意
兴建的意见证明作为附件。此外需征求工程所在地乡
镇、有关部门(如林业、土管、鱼政、文物、旅游、防疫)对
兴建电站的意见和要求并出具证明或书面材料作附件,
纳入公众参与内容。
4 结 语
通过上述评价过程分析,比较系统阐明了小水电站