廢干電池的危害及回收處理

文_王照麗 蘇小海 李薇 成都市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院

1 廢干電池簡(jiǎn)介

1.1 電池種類

電池種類繁多，按照用途上，分為工業(yè)電池和民用電池。工業(yè)電池主要用于交通，如鉛酸蓄電池等。民用電池又可分為干電池和可充電電池。干電池主要有鋰錳電池、鋅錳電池、鋅空氣電池等，可充電電池主要有氫鎳電池、鎘鎳電池、鋰離子電池、二次堿性鋅錳電池等等。

1.2 廢干電池的危害

1.2.1 廢干電池中的重金屬危害

目前雖然提倡無(wú)汞電池，但是部分電池中或多或少還是含有汞、鎘等有毒有害的重金屬，這些有毒有害物質(zhì)經(jīng)過(guò)緩慢的消解，進(jìn)入土壤和水體，從而污染環(huán)境。而廢干電池中的鋅、鎘、二氧化錳等成分長(zhǎng)期埋在地下，會(huì)與土壤中的一些化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成鋅錳酸式鹽等并滲入地下，污染該地區(qū)的飲用水，造成周圍居民蓄積性中毒，從而對(duì)人體造成危害。

1.2.2 廢電池危害的其他表現(xiàn)

目前，廢干電池混入生活垃圾一起處理比較常見(jiàn)，生活垃圾目前的處理方法主要是衛(wèi)生填埋、堆肥和焚燒三種方式，混入生活垃圾的廢電池在這三種處理過(guò)程中的對(duì)環(huán)境的污染作用。填埋過(guò)程，生活垃圾中的廢電池的重金屬通過(guò)滲濾作用污染水體和土壤。焚燒過(guò)程，高溫下廢電池中的酸液會(huì)腐蝕設(shè)備，某些重金屬在焚燒過(guò)程中揮發(fā)進(jìn)入飛灰中，從而造成大氣污染；焚燒爐底重金屬堆積，給產(chǎn)生的灰渣造成污染。堆肥過(guò)程，由于生活垃圾混入了廢電池，會(huì)使得肥料中的重金屬含量較高，造成堆肥的質(zhì)量下降。

2 廢電池回收狀況

2.1 國(guó)外廢電池回收狀況

1996年美國(guó)發(fā)布了《含汞電池和充電電池管理法》，建立了比較系統(tǒng)的廢電池收集體系，建成了以火法冶金工藝為主的廢電池處理廠；日本1993年開(kāi)始有了規(guī)模地回收廢電池體系，目前日本汽車用鉛酸電池已實(shí)現(xiàn)全部回收，其他二次電池的回收率也接近90%；1998年10月德國(guó)發(fā)布了《廢舊電池管理法》，由電池工業(yè)協(xié)會(huì)成立了收集回收系統(tǒng)——電池共同回收系統(tǒng)（GRS），該系統(tǒng)收集回收量達(dá)到了銷售量的33%；2007年5月2日歐盟實(shí)施了電池回收指令（2006/66/EC Directive），要求2008年開(kāi)始強(qiáng)制回收廢舊電池，2009年開(kāi)始在歐盟境內(nèi)銷售的電池都要標(biāo)明使用壽命，2012年電池收集率達(dá)到25%，2016年達(dá)到45%；另外，在歐盟境內(nèi)將被禁止銷售含汞量超過(guò)0.0005%、含鎘量超過(guò)0.002%的電池。

2.2 國(guó)內(nèi)廢舊電池回收狀況

國(guó)內(nèi)廢舊電池回收起步晚，回收率低，回收面窄，無(wú)專門(mén)的回收系統(tǒng)。1979年以來(lái)，我國(guó)先后出臺(tái)了與電池回收相關(guān)法律法規(guī)《固體廢物污染防治法》、《關(guān)于限制電池產(chǎn)品汞含量的規(guī)定》等。2003年10月9日原國(guó)家環(huán)?？偩诸C布了《廢舊電池污染防治技術(shù)政策》，專門(mén)針對(duì)廢舊電池污染控制的重點(diǎn)作了明確的規(guī)定，重點(diǎn)是含汞電池、鎘鎳電池和鉛酸電池，在缺乏有效回收手段的情況下，不提倡集中收集達(dá)到國(guó)家低汞或無(wú)汞要求的廢舊一次電池。2016年修訂了2003年頒布的《廢舊電池污染防治技術(shù)政策》，修訂后的政策重點(diǎn)控制廢鉛蓄電池、鋰離子電池、氫鎳電池、鎘鎳電池和含汞扣式電池。在具備資源化利用條件的區(qū)域，鼓勵(lì)分類收集廢原電池；鼓勵(lì)電池生產(chǎn)企業(yè)、廢電池收集企業(yè)及利用企業(yè)等建設(shè)廢電池回收系統(tǒng)；鼓勵(lì)電池生產(chǎn)企業(yè)履行生產(chǎn)者延伸責(zé)任。

3 廢電池的回收處理技術(shù)

目前廢干電池回收處理方法有4種：人工分選技術(shù)、干法處理技術(shù)、濕法處理技術(shù)和干濕混合處理技術(shù)。

3.1 人工分選技術(shù)

人工分選回收利用技術(shù)是將普通干電池進(jìn)行分類，人工分選出碳棒、銅帽、鋅皮及其他殘留物，并分別用相應(yīng)的回收方法進(jìn)行處理。具體過(guò)程為在負(fù)壓環(huán)境帶有凈化裝置的工作臺(tái)中將干電池逐個(gè)剖開(kāi)，首先將人工分選出的塑料蓋送塑料廠再生利用；其次分離后回收銅和碳棒；再次將鋅皮洗凈后送入電爐重新鑄成鋅錠；最后二氧化錳及水錳石的混合物送入回轉(zhuǎn)窯煅燒，脫水后獲得二氧化錳，實(shí)現(xiàn)干電池的資源化利用。干電池中的填充物質(zhì)既可制取氯化銨，也可制取肥料，補(bǔ)充農(nóng)作物的鋅含量。這種方法對(duì)干電池回收利用的比較完全，方法簡(jiǎn)單，但需人工多，工作環(huán)境要求高，污染防治成本高，經(jīng)濟(jì)效益不顯著。

3.2 干法處理技術(shù)

干法處理技術(shù)是對(duì)廢干電池分類篩選后，使廢舊電池的金屬及其他物質(zhì)進(jìn)行氧化、還原、分解、揮發(fā)和冷凝。干法回收利用技術(shù)分為煙化回收法和電極放電加熱分解法。

煙化回收法是對(duì)廢電池進(jìn)行分類、粉碎后，放進(jìn)不低于600℃的馬弗爐里高溫焙燒，產(chǎn)生的含汞廢氣采用氣旋集塵器或干式電集塵器收集或使用空氣冷卻或冷凝器冷卻等方法將汞回收。其他組分則轉(zhuǎn)入熔化爐或回轉(zhuǎn)窯，在1100～1300℃的高溫下使?fàn)t料中的金屬化合物還原成金屬單質(zhì)，以蒸汽或液體形式進(jìn)行回收。煙化法只能回收鋅錳電池中的鋅、汞、鉛和鐵等金屬，電池中的其他組分還需經(jīng)進(jìn)一步處理，該方法的推廣使用具有局限性，成本較高。

電極放電加熱分解法是指在三相電極進(jìn)行放電的瞬間，使物料瞬間產(chǎn)生4000℃以上的高溫，干電池中的鐵、鋅和銅等金屬?gòu)腻i氧化物中分離出來(lái)，同時(shí)用冷凝器回收汞蒸汽，其他分完全燃燒。該法雖然對(duì)鐵、鋅和銅回收較徹底，且回收產(chǎn)品純度較高、除汞效果好，但是該方法操作工藝復(fù)雜，設(shè)備投資大，耗能較高。

3.3 濕法處理技術(shù)

濕法處理技術(shù)是根據(jù)廢電池中的金屬及其化合物易溶于酸的性質(zhì)，先將電池溶解，溶解后的液體用于生產(chǎn)硫酸鋅、硫酸錳等或凈化后生產(chǎn)鋅、二氧化錳等。濕法按照具體工藝不同分為直接酸浸法和焙燒酸浸法。直接酸浸法是將廢干電池分類破碎后，置于稀硫酸浸取槽中進(jìn)行浸取，鋅及其化合物進(jìn)入硫酸溶液，過(guò)濾后濾液含硫酸鋅，濾渣分離出銅帽及鐵皮后，再?gòu)氖Ｓ酁V渣中進(jìn)一步提取錳。焙燒酸浸法是把廢舊干電池經(jīng)粉碎后，置于電熱回轉(zhuǎn)窯內(nèi)焙燒，在高溫焙燒過(guò)程電池中的鋅以蒸汽形態(tài)進(jìn)入煙氣。焙燒后，去除銅帽、碳棒等雜質(zhì)，用硫酸溶液作溶劑進(jìn)行浸取。

濕法處理利用技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)設(shè)備投資少、運(yùn)行費(fèi)用較低。如直接酸浸法優(yōu)點(diǎn)是可利用現(xiàn)有的濕法煉鋅工廠的設(shè)備和技術(shù)對(duì)廢舊鋅錳電池進(jìn)行回收利用，但加入化學(xué)物質(zhì)多、產(chǎn)品純度低，工藝流程長(zhǎng)，后續(xù)的廢水處理成本較高。

3.4 干濕處理結(jié)合法

干濕處理結(jié)合處理技術(shù)將干法和濕法的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，利用各自的優(yōu)點(diǎn)，避免各自的缺點(diǎn)，形成新的廢舊電池處理回收利用工藝技術(shù)和方法，先用焙燒的方法回收汞和部分鋅，再用浸取、過(guò)濾等方法回收錳和剩余的鋅。該方法利用了干法具有除汞效果好、不引進(jìn)新的雜質(zhì)，回收產(chǎn)品純度較高、對(duì)環(huán)境的污染小以及濕法設(shè)備投資少、操作費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

源頭控制干電池使用帶來(lái)的污染，電池生產(chǎn)無(wú)汞化，并不意味著電池?zé)o需進(jìn)行處置，電池集中收集后仍需要進(jìn)行處置。雖然我國(guó)已制定了《危險(xiǎn)廢物污染防治技術(shù)政策》《廢電池污染防治技術(shù)政策》等政策及制度，但距廢電池的集中回收、處置工作還有較大的距離，缺乏提高廢舊電池回收率，有效利用相關(guān)技術(shù)指南及政策。在結(jié)合我國(guó)國(guó)情基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地宣傳，提高公眾垃圾分類收集意識(shí)，建立完善的回收體系，分類處置廢舊電池，實(shí)現(xiàn)廢舊電池?zé)o害化、資源化十分必要。