
危害
(1) 鋅錳電池 鋅錳干電池的危害,主要是其中所含的汞和酸、堿等電解質溶液在廢棄后可能進入環境中所造成的危害。重金屬汞能夠引發**神經系統疾病,是日本“水俁病”的罪魁禍首。
(2) 鈕扣電池 鈕扣式鋅銀電池廣泛地用于電子鐘表、計算器、助聽器等,是人們比較熟悉的電池品種。這類電池的危害也主要是由汞、鎘和銀造成的危害。據有關資料顯示,一顆鈕扣電池產生的有害物質能污染60萬升水。
(3) 鋰電池 ,鋰電池(Lithium battery)是指電化學體系中含有鋰(包括金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物)的電池。包括一次電池和金屬鋰、鋰離子二次電池。因其具有性價比高、儲存壽命長、工作溫度范圍寬等優點,被應用于手表、照相機、計算器、后備電源、心臟起搏器、安全報警器等。這類電池危害相對較小,對其回收利用,主要是回收有用成分金屬鋰。
(4) 堿性蓄電池 堿性蓄電池有鋅銀、鎘鎳、鐵鎳、鎳氫等系列電池。鎘鎳蓄電池是目前使用范圍較廣的電池系列,也是環境污染問題所重點關注的一種電池,鎘是毒性很大的物質,具有致癌性,而鎳也同樣具有致癌性,對水生物有明顯的危害性。據美國EPA調查,廢棄鎘鎳電池的鎘占城市固體垃圾中鎘總量的75%。
(5) 鉛酸蓄電池 鉛酸蓄電池是目前世界上產量較大、用途較廣的一種電池。銷售額占**電池銷售額的30%以上。我國鉛酸蓄電池年產量近3000萬kWh。這類電池的污染主要是重金屬鉛和電解質溶液的污染。鉛能夠引起神經系統的神經衰弱、手足麻木,消化系統的消化不良,血液中毒和腎損傷等癥狀。
廢電池大量丟棄于環境中,其中的酸、堿電解質溶液會影響土壤和水系的pH,使土壤和水系酸性化或堿性化,而汞、鎘等重金屬被生物吸收后, 通過各種途徑進入人類的食物鏈,在人體內聚集,使人體致畸或致變,甚至導致死亡。一粒紐扣電池可污染60萬升水,相當于一個人一生的飲水量。一節電池爛在地里,能夠使一平方米的土地失去利用價值。對自然環境威脅較大的5種物質中,電池里就包含了3種.
廢電池的污染
民用干電池是目前使用量較大、也是較分散的電池產品,國內年消費80億只。主要有鋅錳和堿性鋅錳兩大系列,還有少量的鋅銀、鋰電池等品種。鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋅銀電池一般都使用汞或汞的化合物作緩蝕劑,汞和汞的化合物是劇毒物質。廢電池作為生活垃圾進行焚燒處理時,廢電池中的Hg、Cd、Pb、Zn等重金屬一部分在高溫下排入大氣,一部分成為灰渣,產生的二次污染。
1.鋅錳干電池
(1) 濕法冶金法
該法基于Zn,MnO2可溶于酸的原理,將電池中的Zn,MnO2與酸作用生成可溶性鹽進入溶液,溶液經過凈化后電解生產金屬鋅和電解MnO2或生產其它化工產品、化肥等。濕法冶金又分為焙燒-浸出法和直接浸出法。
焙燒-浸出法是將廢電池焙燒,使其中的氯化銨、氯化亞汞等揮發成氣相并分別在冷凝裝置中回收,高價金屬氧化物被還原成低價氧化物,焙燒產物用酸浸出,然后從浸出液中用電解法回收金屬,焙燒過程中發生的主要反應為:
MeO+C→Me+CO↑
A(s)→A(g)↑
浸出過程發生的主要反應:
Me+2H+→Me2++H2↑
MeO+2H+→Me2++H2O
電解時,陰極主要反應:
Me2++2e→Me
直接浸出法是將廢干電池破碎、篩分、洗滌后,直接用酸浸出其中的鋅、錳等金屬成分,經過濾,濾液凈化后,從中提取金屬并生產化工產品。
反應式為:
MnO2+4HCl→MnCl2+Cl2↑+2H2O
MnO2+2HCl→MnCl2+H2O
Mn2O3+6HCl→2MnCl2+Cl2↑+3H2O
MnCl2+NaOH→Mn(OH)2+2NaCl
Mn(OH)2+氧化劑→MnO2↓+2HCl
電池中的Zn以ZnO的形式回收,反應式如下:
Zn2++2OH-→ZnO2-→Zn(OH)2(無定型膠體)→ZnO(結晶體)+H2O
(2) 常壓冶金法
該法是在高溫下使廢電池中的金屬及其化合物氧化、還原、分解和揮發以及冷凝的過程。
方法一:在較低的溫度下,加熱廢干電池,先使汞揮發,然后在較高的溫度下回收鋅和其它重金屬。
方法二:先在高溫下焙燒,使其中的易揮發金屬及其氧化物揮發,殘留物作為冶金中間產品或另行處理。
濕法冶金和常壓治金處理廢電池,在技術上較為成熟,但都具有流程長、污染源多、投資和消耗高、綜合效益低的共同缺點。1996年,日本TDK公司對再生工藝作了大膽的改革,變回收單項金屬為回收做磁性材料。這種做法簡化了分離工序,使成本大大降低,從而大幅度提高了干電池再生利用的效益。近年來,人們又開始嘗試研究開發一種新的冶金法--真空冶金法:基于廢電池各組分在同一溫度下具有不同的蒸氣壓,在真空中通過蒸發與冷凝,使其分別在不同溫度下相互分離從而實現綜合利用和回收。由于是在真空中進行,大氣沒有參與作業,故減小了污染。雖然目前對真空冶金法的研究尚少,且還缺乏相應的經濟指標,但它明顯克服了濕法冶金法和常壓冶金法的一些缺點,因而必將成為一種很有前途的方法。
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