三、廢舊電池的處理概況及回收處理方法
1. 回收處理方法
?針對(duì)不同種類(lèi)的電池,所采用的處理方式、處理技術(shù)也不同?,F(xiàn)在最常用的處理方式有三種:固化深埋、存放于舊礦井、回收利用。??
??? 含鎳電池的處理 目前有干法與濕法兩類(lèi)。干法工藝主要利用鎘及其氧化物蒸氣壓較高的特點(diǎn)和鎳分離。濕法工藝?yán)昧蚧k和硫化鎳容度積的差異,控制一定條件,使鎳、鎘分離。鋰離子電池的處理 它的工藝為先將電池焚燒以除去有機(jī)物,再篩選去鐵和銅后,將殘余粉加熱并溶于酸中,用有機(jī)溶媒便可提出氧化鈷,可用作顏料、涂料的制作原料。
??? 含汞電池的處理 對(duì)含汞較低的電池,主要采用固化后填埋的方法進(jìn)行處理。對(duì)含汞較高的電池用濕法與火法處理方法。濕法冶金有焙燒- 浸出法和直接浸出法。火法冶金分為常壓冶金法和真空冶金法。
?含鉛蓄電池的處理 20世紀(jì)90年代初采用的鉛酸蓄電池再生工藝主要分為機(jī)殼解體、分類(lèi)、再生等。近年來(lái),我國(guó)對(duì)廢鉛蓄電池回收利用技術(shù)的研究出了火法冶煉再生鉛工藝,此項(xiàng)技術(shù)具有回收效率高、污染小等特點(diǎn)。
2、廢舊電池的處理概況
?目前我國(guó)電池的消費(fèi)與生產(chǎn)量的總和占世界總量的1/3,但是我國(guó)對(duì)廢電池的管理和回收還是一片空白。因?yàn)榇蠖鄶?shù)人還不具備自覺(jué)回收廢舊電池的環(huán)保素質(zhì);沒(méi)有處理和再利用的措施;處理技術(shù)還沒(méi)有根本解決,這也是一個(gè)世界難題,特別是一次電池,原材料品種太多,增加了處理難度;回收處理在經(jīng)濟(jì)上可取,虧本買(mǎi)賣(mài)難以可持續(xù)發(fā)展。另外每種電池都包括了正極負(fù)極隔膜外殼和電解液幾大部分, 正負(fù)電極一般都由集流體活性物質(zhì)以及各種添加劑共同組成,有些物質(zhì)組分具有強(qiáng)腐蝕性,毒性或不易分離等特點(diǎn),這都增加了回收利用的難度;從資源的角度來(lái)看,我國(guó)每年生產(chǎn)電池要消耗掉大量的有價(jià)金屬等資源, 如果廢舊電池不能得到合理的收集和回收利用,不僅對(duì)環(huán)境造成壓力,而且造成資源的巨大浪費(fèi),不符合現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)性發(fā)展的要求。
四、廢舊電池的回收利用
我國(guó)每年生產(chǎn)電池要消耗掉大量的 金屬等資源, 如果廢舊電池不能得到合理的收集和回收利用,會(huì)對(duì)環(huán)境造成壓力,還會(huì)資浪費(fèi)源,不符合可持續(xù)性發(fā)展的要求,故開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)先進(jìn)的廢舊電池回收利用技術(shù)的一直是人們追求的目標(biāo)。
1、廢舊鋅錳電池的回收利用
對(duì)鋅錳(包括酸性和堿性)電池的回收利用研究主要基于高溫加熱和液體浸取工藝流程。高溫加熱工藝流程和液體浸取工藝流程,一般都涉及到如下步驟:電池破碎,分離回收污染性很大的汞,回收鋅和錳。
??? 電池的破碎:使用專(zhuān)用的分切設(shè)備或粉碎機(jī)對(duì)電池破殼并切碎電池芯,有利于分離處理。并可對(duì)鐵磁性組分進(jìn)行磁選,簡(jiǎn)化后續(xù)鐵的分離,有利于大規(guī)模生產(chǎn)。
?? 分離和回收汞:汞易揮發(fā),一般采用分步加熱分離回收。常壓下400~700°C而在真空條件下約300°C可使汞揮發(fā),然后對(duì)含汞煙氣通過(guò)冷凝,洗滌而進(jìn)一步回收。 真空條件下熱處理,可降低煙氣量和減少煙氣中其它物種,降低焙燒與后續(xù)煅燒的溫度,環(huán)境污染小,綜合回收率高。
鋅回收: 從除汞剩余物中回收鋅,有加熱使鋅揮發(fā)然后冷凝的方法,以及萃取法和電解法等多種方式。前者應(yīng)用于全火法回收工藝流程中,工藝流程短,但能耗量大,設(shè)備投入多;后者應(yīng)用于濕法回收鋅工藝流程中,所得產(chǎn)品純度較高。
錳回收:錳回收有多種方式,可以從回收鋅后直接得到錳氧化物或制備Mn-Zn合金。上述方法回收流程長(zhǎng),成本較高受到限制。若利用電池中所含的鐵,鋅,錳做原料制備性能優(yōu)良的鋅錳鐵磁性材料,可簡(jiǎn)化分離工序,使成本大幅度下降,因而具有很大的發(fā)展前景。
2、廢舊鋰離子蓄電池回收利用
?廢舊鋰離子蓄電池的處理方法是基于濕法冶金工藝流程的從電池正極中回收貴重金屬鈷,它包括外殼,正極的鈷酸鋰和鋁集流體,負(fù)極的碳材料和銅集流體,隔膜和電解液。
?? 此外還有需要借助煙氣凈化設(shè)備的焚燒除去有機(jī)物的方法。熱的鹽酸浸出時(shí)對(duì)設(shè)備耐防腐要求高:操作環(huán)境惡劣。這些工作的重點(diǎn)大都是針對(duì)電池中鈷元素的回收利用, 忽略了從電池整體角度出發(fā)對(duì)包括其負(fù)極、隔膜和電解液 及電池在破除外殼前的處理。在對(duì)廢舊鋰離子蓄電池進(jìn)行處理時(shí),重點(diǎn)研究從機(jī)械化和規(guī)?;慕嵌葋?lái)對(duì)電池進(jìn)行回收處理,同時(shí)結(jié)合回收物的利用來(lái)調(diào)整工藝路線。
3、 廢舊鉛酸電池的回收利用
?構(gòu)成為塑料外殼、硫酸電解液、PVC 或超細(xì)玻璃纖維隔膜和正負(fù)電極的鉛酸電池,其正負(fù)電極的集流體都是以鉛為主要組分并加入適量的銻和鈣等元素。?? ?目前國(guó)內(nèi)外在工業(yè)化回收處理鉛酸電池時(shí)都采用了相似的火法工藝流程, 但在回收處理廠的規(guī)模和技術(shù)細(xì)節(jié)上不同,國(guó)外的方法是: 先機(jī)械破碎并分選,把分出硫酸溶液和電池外殼后的剩余物進(jìn)行脫硫預(yù)處理,然后通過(guò)熔煉回收正負(fù)極板中所含的鉛及其它有用物, 國(guó)外通常選用先進(jìn)的設(shè)備,注意了在廢舊電池的收集,運(yùn)輸以及處理過(guò)程中對(duì)廢酸,廢渣和廢氣的綜合治理, 能做到高效,低能耗和低維護(hù),最終能實(shí)現(xiàn)資源的合理回收利用并避免了二次污染;而國(guó)內(nèi)對(duì)鉛酸電池的回收處理多以小企業(yè)為主,在技術(shù)上基本不采用預(yù)處理工藝,對(duì)廢酸,廢氣,廢渣,廢水等的治理很不完全, 產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染。 未來(lái)我國(guó)應(yīng)實(shí)現(xiàn)分地域建立年處理能力達(dá)2*10^6, 只以上的規(guī)?;瘡U舊鉛酸電池回收利用廠,同時(shí)要再優(yōu)化現(xiàn)有處理工藝以增大回收率并減小二次污染。
4、廢舊鎘鎳電池的回收利用
?鎘鎳電池主要包含污染性的鎘以及貴重金屬鎳,它的回收利用主要集中于火法和濕法兩種工藝過(guò)程,其中,關(guān)于火法回收廢舊鎘鎳電池工藝的研究相對(duì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)比較成熟。
?火法工藝流程:將電池破碎,利用金屬鎘易揮發(fā)的性質(zhì),在還原劑存在下蒸餾回收鎘,然后再回收鎳或把鎳與鐵生成Ni-Fe合金?;鸱üに嚭?jiǎn)潔, 回收鎘的純度較高, 比較容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,但能量消耗很大且往往忽略對(duì)鎳的有效回收。
?濕法工藝流程:電池預(yù)處理,指去殼破碎,焙燒或者初分為粗部,細(xì)部——酸浸或用堿浸取——分離。 其中,浸出液中的金屬離子尤其是鎘與鎳的分離是關(guān)鍵。 普遍的分離方法有:化學(xué)沉淀,電化學(xué)沉積,有機(jī)溶劑選擇性萃取,生物分解和置換等。因電動(dòng)汽車(chē)等用電器的快速發(fā)展, 將產(chǎn)生大量的大容量廢舊鎘鎳電池,對(duì)回收處理工藝和規(guī)模都提出了要求。
5、廢舊氫鎳電池的回收利用
?? 距現(xiàn)在較近的是人們對(duì)廢舊氫鎳電池和鋰離子蓄電池的回收利用的研究。對(duì)廢舊氫鎳電池進(jìn)行火法處理,其回收流程簡(jiǎn)單,但得到的合金價(jià)值較低。一般經(jīng)過(guò)粉碎,去電解液,干燥等處理后用還原法熔煉,得到以鎳鐵合金為主的合金材料;可實(shí)現(xiàn)對(duì)有價(jià)金屬鎳,鈷和稀土等元素回收的是濕法冶金處理技術(shù)。稀土的回收,可以生成硫酸復(fù)鹽沉淀或者采用萃取的方法,其它金屬一般采用萃取分離。用鹽酸浸出,用D 2 EHPA萃取其中的稀土和雜質(zhì), 反萃液中稀土用草酸選擇性沉淀并與雜質(zhì)分離。萃余液中鈷和鎳用萃取法進(jìn)行分離,并分別以草酸鹽形式分離沉淀鈷和鎳。
??? 目前,人們生活的日益豐富,使得我們對(duì)超高容量氫鎳電池的需求量增加,一些生產(chǎn)商在電池負(fù)極的制備方法上采用了斜拉網(wǎng)作為集流體,由于銅的含量較高且具有很高的回收價(jià)值,因此,這一方面使電池中的可回收組分更加復(fù)雜, 另一方面將濕法回收的優(yōu)勢(shì)得到了更充分的發(fā)揮。
五、結(jié)束語(yǔ)
?廢舊電池的回收處理是個(gè)一體化的過(guò)程,它產(chǎn)生的污染不容忽視,從回收到處理環(huán)環(huán)相扣,相輔相成。要搞好廢電池的回收處理,就必須抓好每一個(gè)環(huán)節(jié),形成良性循環(huán),切切實(shí)實(shí)地使電池的回收處理走上正規(guī)的途徑。各級(jí)政府應(yīng)給予高度重視,真正提上議程,完善法律法規(guī),建立社會(huì)化的回收服務(wù)體系,促進(jìn)廢舊電池的回收和循環(huán)利用形成產(chǎn)業(yè)化,實(shí)現(xiàn)廢舊電池的減量化、資源化和無(wú)害化,將其可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害降至最低。
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