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浅谈废电池的回收和综合利用

2012-10-17

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一、常用电池介绍

在科技高速发展的今天,电子器械和各种便携设备日益普及,电池在生产生活中的地位和作用与日俱增,其使用量亦随之大幅度上升。以干电池为例,目前全世界的年总产量为250亿只,我国是世界电池第一生产大国,占全世界电池总量的二分之一左右。据统计,1998年我国电池年总产量已达140亿只。

电池在制造过程中耗用了大量的金属,Zn,Mn,Cu,Pb,Cd,Hg,Ni等(见表1)。电池用完后,其大多数成分仍以各种形式保留在电池中,如果把废电池当作垃圾丢弃,一方面,其中的Hg,Pb,Cd等金属都是环境保护所严格限制的物质,泄漏到环境中,会造成严重的污染;另一方面,这些有用的金属资源就被白白浪费了。据报道,我国干电池生产年消耗锌接近25万吨,约为年锌总产量的15%左右,其资源价值十分可观。另外,信息产业的高速发展,产生了大量的电子废弃物,仅全国手机和免提电话每年淘汰的废电池就达千吨之多。其中大量的废镍镉电池、锂电池回收利用价值很大。

表1 常用电池介绍

电池品种 电池表达式

原电池 锌锰干电池 Zn|NH4Cl,ZnCl2|MnO2

碱性锌锰干电池 Zn|KOH|MnO2

锌-银电池 Zn|KOH|Ag2O

锂电池 Li|MnO2,Li|CF2

锌-汞电池 Zn|KOH|HgO

蓄电池 铅酸蓄电池 Pb|H2SO4|PbO2

镍-镉蓄电池 Cd|KOH|NiOOH

镍-金属氢化物电池 Ni(OH)2|KOH|M(H)

锌-氧化银电池 Zn|KOH|Ag2O

锌-空气电池 Zn|KOH|O2

由于资源紧张和治理环境的需要,世界各国都对废电池的回收利用予以高度的重视,废电池的管理刻不容缓,如何使废电池资源化和无害化已迫在眉睫。

近年来,随着人们环保意识的日益加强,一些大中城市开始回收废电池,在商场、居民区、学校等处设立废电池回收箱,已初见成效,但尚属起步。1999年在清华大学召开的“废电池环境管理研讨会”上呼吁国家应尽快出台相应的法规、政策以规范管理。国家环保总局曾委托清华大学调查国内废电池的产量、流向及种类,为制定有关政策作准备。

二、废电池回收利用技术简介

1.锌锰干电池

1.1?湿法冶金法

该法基于Zn,MnO2可溶于酸的原理,将电池中的Zn,MnO2与酸作用生成可溶性盐进入溶液,溶液经过净化后电解生产金属锌和电解MnO2或生产其它化工产品、化肥等。湿法冶金又分为焙烧—浸出法和直接浸出法。

焙烧—浸出法是将废电池焙烧,使其中的氯化铵、氯化亚汞等挥发成气相并分别在冷凝装置中回收,高价金属氧化物被还原成低价氧化物,焙烧产物用酸浸出,然后从浸出液中用电解法回收金属,焙烧过程中发生的主要反应为:

MeO+CMe+CO↑

A(s)→A(g)↑

浸出过程发生的主要反应:

Me+2H+=Me2++H2↑

MeO+2H+=Me2++H2O

电解时,阴极主要反应:

Me2++2e-=Me

直接浸出法是将废干电池破碎、筛分、洗涤后,直接用酸浸出其中的锌、锰等金属成分,经过滤,滤液净化后,从中提取金属并生产化工产品。

反应式为: