重金属污染的影响
一般来说,电池中的有害物质主要有Zn、Hg、CNi、Pb等重金属;H2S04铅蓄电池中;各种碱性电池中的KOH和锂电池中的IiPP6电解液。汞及其化合物,尤其是有机汞化合物,生物毒性强,生物富集速率快,脑器官生物半衰期长。镉容易在动植物体内富集,影响其生长,毒性强。铅对人体器官和系统有不良影响,如胸部、肾脏、生殖和心血管系统,表现为智力下降、肾脏损伤、不育和高血压。锌、镍的毒性相对较小,但超过一定浓度范围时,会对人体产生不良影响和危害。废电池中的酸碱溶液会影响土壤排水系统的pH值,使土壤和排水系统呈酸性或碱性。电池电解液污染的主要成分是可溶性重金属,尤其是铅电池电解液中的大量硫酸铅和镍镉电池中的氢氧化镉。电池中的重金属离子溶解在土壤或水中,被植物的根部吸收。当牲畜以植物为食时,重金属会在它们体内积累。人类食用含有重金属的食物、蔬菜、肉类和水。沿着这条食物链,重金属会在人体内富集。由于重金属离子在人体内难以排泄,最终会损害人体神经系统和肝脏功能。
废旧电池回收利用的研究
1废电池回收现状
铅蓄电池是我国应用最广泛的工业电池,铅占电池总成本的50%以上。主要采用热解、湿法冶金和固相电解还原技术。外壳采用塑料,可再生,基本实现无二次污染。
镍镉、镍氢、锂离子电池目前广泛应用于小型二次电池。镍镉电池中的镉是环保严格控制的重金属元素之一。锂离子电池中的有机电解液、镍镉和镍氢电池中的碱以及制造电池的辅助材料铜等重金属都构成了环境污染。目前我国使用的小型二次电池总数只有几个亿,且大部分规模较小,废旧电池利用价值较低。此外,大部分用于生活垃圾处理,回收存在成本和管理问题,回收也存在一些技术问题。
民用干电池是目前应用最广泛、最分散的电池产品,我国年消费量达80亿只。主要有锌锰和碱锰两大系列,以及锌、银、锂电池等少量品种。锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池一般使用汞或汞化合物作为缓蚀剂,汞和汞化合物是剧毒物质。废电池作为生活垃圾焚烧时,废电池中的汞、镉、铅、锌等重金属有的在高温下排入大气,有的变成灰烬,造成二次污染。
2废干电池回收技术
A.人工分拣和回收技术
一般干电池分类后简单机械切割,锌皮,塑料盖,碳棒等。人工分离,剩余的二氧化锰和水镁石混合物送回砖窑煅烧制成脱水二氧化锰。这种方法简单易行,但占用劳动力较多,经济效益不大。
B.火法冶金回收技术
一般干电池都是分类粉碎,然后送到回转窑。在1100~1300摄氏度的高温下,锌和氯化锌被氧化成氧化锌,随烟气排放。用旋流器回收氧化锌,剩余的二氧化锰和水镁石进入渣中,再进一步回收锰等物质。该方法简单易行,一般冶炼厂无需额外设备即可回收锌。
C.湿法回收技术
根据锌和二氧化锰溶于酸的原理,将废旧干电池分类粉碎,然后放入浸出槽中。加入稀硫酸(100 ~ 120 g/L)进行浸出,得到硫酸锌溶液,可用于电解制备金属锌。将滤渣洗涤并分离成铜帽和碳棒后,煅烧滤渣Mn02和水镁石。采用的方法包括焙烧浸出法和直接浸出法。
湿法与火法相比,具有投资少、成本低、建厂快、利润高、工艺灵活等优点,但不能保证有害成分的完全回收。
3废旧电池回收过程中二次污染的防治
以上三种回收方法简单,但各有缺点,存在二次污染问题。通过大量实验,我们获得了防止二次污染的可行方法。
首先对废旧干电池进行分类,机械剖开后,分离出铜帽和锌皮,可以单独回收。磁选除铁后,剩余的碳包覆物按固液比1:4,在水中浸泡1小时,取上清液蒸发结晶。沉淀物的主要成分是MnO 2、MnO(OH)、乙炔黑、碳棒等物质,加入回转窑中熔炼至600摄氏度,产生的烟气可冷凝得到冷凝液,定期清洗可得到纯汞。同时也防止了汞蒸气污染环境。在煅烧过程中,混合物中大量的乙炔黑和碳将MnO 2还原成MnO。反应过程如下:
2mn 0 2+C-& gt;2MnO+C0 2
将煅烧产物按固液比1∶4加入浓度小于2 mol/L硫酸溶液中,在80℃下浸泡1小时,发生如下反应:
MnO+h2so 4->硫酸锰+过氧化氢
得到硫酸锰溶液,同时会引入其他可溶性重金属硫酸盐。
得到的锌皮和铜可直接重熔,氯化铵可用作肥料或提纯后用作化学试剂,硫酸锰是动植物生长的激素成分,可用作油漆油墨的干燥剂和一些有机合成反应的催化剂,也可用作生产造纸、陶瓷、印染和电解锰的试剂。表1显示了锌锰干电池中可回收物质的成分。
这种回收方式投资少,设备简单,在中小城市容易实施,从而免去了废旧电池的运输问题。
将废旧电池回收的溶液浓缩,与EDTA反应生成金属络合物,可彻底消除二次污染。经测定,回收废电池后的溶液中重金属含量符合国家环保标准。如果要分离这些金属,可以根据它们不同的稳定性进行分类。表2显示了与EDTA络合的金属离子的稳定常数。
4废旧电池回收过程中存在的问题及建议
(1)电池回收后不能处理,一般都是堆着的。在堆叠过程中,电池可能会泄漏或有毒物质可能会扩散。
②电池种类多,假冒产品多,也给电池回收带来困难。有的电池含汞,有的含镉,有的用氯化铵做电解液,有的用氯化锌做电解液。所以建议厂家用统一的标准来鉴别回收利用的电池的种类和主要成分。
(3)加强高性能环保电池开发,实现普通民用电池无汞化。
(4)国家应对废旧电池回收处理给予政策支持。