�電池,就是使用過而廢棄的電池。廢電池�(duì)�(huán)境的影響及其處理方法尚有爭議。很多人都認(rèn)為廢電池�(duì)�(huán)境危害嚴(yán)重,�(yīng)集中回收。而國家環(huán)??偩钟嘘P(guān)人士卻認(rèn)為以前有�(guān)廢電池危害環(huán)境的�(bào)道缺乏科�(xué)依據(jù),廢電池不用集中回收�
廢電池中含有哪些有害物質(zhì),這些物質(zhì)通過什么樣的機(jī)理釋放到�(huán)境中,會(huì)�(duì)�(huán)境造成多大程度的損�,國�(nèi)外有無廢干電池引起嚴(yán)重污染的案例,發(fā)�(dá)國家是怎樣解決這�(gè)問題�?帶著疑問,課題組作了全面深入的調(diào)�,得出的�(jié)論與一些新聞報(bào)道相去甚�(yuǎn),這些�(bào)道確有不切合�(shí)際和偏激之處�
聶教授介紹說,電池產(chǎn)品可分一次干電池(普通干電池)、二次干電池(可充電電池,主要用于移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī))、鉛酸蓄電池(主要用于汽車)三大�。用量、群眾最�(guān)�,報(bào)道最多的是普通干電池。下面所說的電池均指普通干電池�
電池主要含鐵、鋅、錳等重金屬元素,此外還含有微量的汞,汞是有毒的物質(zhì)。有�(bào)道籠�(tǒng)地說,電池含有汞、鎘、鉛、砷等物�(zhì),這是不準(zhǔn)確的。事�(shí)�,群眾日常使用的普通干電池生產(chǎn)過程中不需添加�、鉛、砷等物�(zhì)�
汞的揮發(fā)溫度低,是一種毒性較大的重金�。很多地方的土壤中也含有微量的汞,在汞礦開采、提煉、含汞產(chǎn)品加工過程中,如密閉措施不夠完備,釋放到空氣中的�(蒸氣)�(duì)操作人員的健康影響很大�
電池中雖然含有汞,但由于是添加劑,其含量很少。即便是高汞電池,含汞量一般也在電池重量的千分之一以內(nèi)。中國電池行�(yè)全年的用汞量,大體上與一�(gè)汞法聚氯乙烯,或汞法煉金,或高汞鉛鋅礦采選的企業(yè)年排放廢水中的含汞量相當(dāng)。由于電池消�(fèi)區(qū)域大,含汞廢電池�(jìn)入生活垃圾處理系�(tǒng)以后,對(duì)�(huán)境的影響比前述一�(gè)化工企業(yè)排放含汞廢水所造成的影響要小得�,況且電池使用了不銹鋼或碳鋼做外包皮,有效地防止了汞的外�。因而廢電池分散丟棄在生活垃圾中,其危害微乎其微,在客觀上不可能造成水俁病之類的危害。日本的水俁病是化工企業(yè)幾十年向一條河流排放大量含汞廢�,下游水系中汞逐漸累積造成��
國際上通行的廢舊電池處理方式大致有三種:固化深�、存放于廢礦井、回收利��
1.固化深�、存放于廢礦�
廢電池一般都�(yùn)往專門的有�、有害垃圾填埋場(chǎng),但這種做法不僅花費(fèi)太大而且還造成浪費(fèi)� �?yàn)槠渲猩杏胁簧倏勺髟系挠杏梦镔|(zhì)�
2.回收利�
?�?)熱處理
瑞士有兩家專門加工利用舊電池的工廠,巴特列克公司采取的方法是將舊電池磨碎后送往爐內(nèi)加熱,這時(shí)可提取揮�(fā)出的�,溫度更高時(shí)鋅也蒸發(fā),它同樣是貴重金�。鐵和錳熔合后成為煉鋼所需的錳鐵合�。該工廠一年可加工2000噸廢電池,可獲得780噸錳鐵合��400噸鋅合金�3噸汞。另一家工廠則是直接從電池中提取鐵元素,并將氧化錳、氧化鋅、氧化銅和氧化鎳等金屬混合物作為金屬廢料直接出售。不�,熱處理的方法花�(fèi)較高,瑞士還�(guī)定向每位電池購買者收取少量廢電池加工專用�(fèi)�
?�?)“濕處理�
馬格德堡近郊區(qū)正在興建一�(gè)“濕處理”裝�,在這里除鉛蓄電池外,各類電池均溶解于硫酸,然后借助離子樹脂從溶液中提取各種金屬,用這種方式獲得的原料比熱處理方法純�,因此在市場(chǎng)上售�(jià)更高,而且電池中包含的各種物質(zhì)�95[%]都能提取出來。濕處理可省去分揀�(huán)節(jié)(因?yàn)榉謷鞘歀�?�?huì)增加成本�。馬格德堡這套裝置年加工能力可�(dá)7500�,其成本雖然比填埋方法略�,但貴重原料不致丟棄,也不會(huì)污染�(huán)��
?�?)真空熱處理�
德國阿爾特公司研制的真空熱處理法還要便宜,不過這首先需要在廢電池中分揀出鎳鎘電�,廢電池在真空中加熱,其中汞迅速蒸�(fā),即可將其回�,然后將剩余原料磨碎,用磁體提取金屬�,再從余下粉末中提取鎳和�。這種加工一噸廢電池的成本不�1500馬克(按匯率�4.7148來算的話,約�7072元人民幣��
1. 廢鎳氫電�
1.1 失效�(fù)極合金粉的回收處�
將失效MH/Ni電池外殼剝開,從電池芯中分選出�(fù)極片,用超聲波震蕩和其它物理方�,得到失效�(fù)極粉,再經(jīng)化學(xué)處理得到處理后的�(fù)極粉,將此�(fù)極粉壓片,在非自耗真空電弧爐中反�(fù)熔煉3�4�。除去熔煉鑄錠表面的氧化�,將其破碎,混合均勻�,用ICP方法�(cè)其混合稀�、鎳、鈷、錳、鋁各元素的百分含量,根據(jù)�(chǔ)氫合金元素流失的不同,以鎳元素的含量為基準(zhǔn),�(bǔ)充其它必要元�,再�(jìn)行冶�,最終得到性能�(yōu)良的回收合金�
1.2 失效MH/Ni電池�(fù)極合金的回收
將失效負(fù)極粉采用化學(xué)處理的方�,利用處理液對(duì)合金表面的浸�,破壞合金表面的氧化物,但又要使合金中未氧化的其它元素及�(dǎo)電劑受到的浸蝕影響降至最�。采�0 5mol?L-1的醋酸溶�,將失效合金粉在室溫下處理0.5h,再用蒸餾水洗�、真空條件下干燥。結(jié)果看�,AB5型儲(chǔ)氫合金的主體�(jié)�(gòu)沒有�,仍屬于CaCu5型六方結(jié)�(gòu),但負(fù)極粉中Al(OH)3和La(OH)3的雜相基本完全消�,說明這些氧化物經(jīng)化學(xué)處理�,表面的氧化物幾乎完全被溶解掉。將化學(xué)處理后的失效�(fù)極粉與制作電池用的原合金粉以及未�(jīng)化學(xué)處理的失效合金粉,做充放電性能�(duì)�,經(jīng)過化�(xué)處理的失效負(fù)極粉的放電比容量比未�(jīng)化學(xué)處理的失效負(fù)極粉�23mAh?g-1,說明�(jīng)過化�(xué)處理以后,由于表面氧化物被大部分除�,使失效負(fù)極粉中儲(chǔ)氫合金的有效成分增加。XPS�(cè)試結(jié)果表�,�(fù)極粉表面鎳原子的濃度由化�(xué)處理前的6.79[%]升高�9.30[%],這說明經(jīng)過化�(xué)處理以后,合金的表面形成了具有較高電催化活性的富鎳�,這不但提高了�(chǔ)氫電極的電催化活�,而且也提供了氫原子的�(kuò)散途徑,因而使電極的放電性能提高。但�(jīng)過化�(xué)處理的失效負(fù)極粉與制作電池用的原合金粉相比較,放電比容量仍�90mAh?g-1,一方面可能是由于合金的氧化不僅僅是局限于表面,也可能會(huì)深入到合金的�(nèi)�,化學(xué)處理僅僅是將表面的氧化物除去,顆粒�(nèi)部的深層氧化并沒有被完全除去;另一方面可能是由于合金的粉化使比表面積增�,同時(shí)使合金與O2反應(yīng)以及受電解液的腐蝕更加容�,兩方面原因共同作用導(dǎo)致合金的放電性能下降。所�,僅僅通過化學(xué)處理的方法并不能使失效負(fù)極恢�(fù)功能,還需�(jìn)行熔煉處��
將上述經(jīng)過化�(xué)處理的負(fù)極粉,于非自耗電弧爐中�(jìn)行次冶煉。將所得合金鑄錠拋�,去除表面雜質(zhì)�,分析各元素含�,�(jié)果可以看出合金中的元素含量偏離原合金,鎳含量遠(yuǎn)大于原合金粉中的鎳含�,這是�?yàn)樵谥谱麟姌O的過程中加入鎳粉做導(dǎo)電劑,為了有效的利用它,以它為基�(zhǔn),�(diào)整其它元素的含量使其符合組成為MmNi3.5Co0.7Mn0.4Al0.3的各元素的配�,�(jìn)行第二次冶煉。冶煉后,將得到的合金鑄錠破碎,研磨�,�(cè)其結(jié)�(gòu),為CaCu5�,沒有其它雜相生成�
將回收的合金粉做充放電性能�(cè)�,可以看出,回收合金粉的放電容量比失效負(fù)極粉高約100mAh?g-1,與原合金粉的放電容量相比基本相同,并且回收合金粉的放電平臺(tái)壓比原合金粉的放電平�(tái)壓高�20mV左右,這可能是由于合金回收的過程中�(jīng)過數(shù)次熔�,使合金的成分和微觀�(jié)�(gòu)得到了改善的原因�
2. 廢鋰離子二次電池
采用堿溶解→酸浸出→P204萃取凈化→P507萃取分離�、鋰→反萃回收硫酸鈷和萃余液沉積回收碳酸鋰的工藝流程,從廢舊鋰離子二次電池中回收鈷和鋰。實(shí)�(yàn)�(jié)果表�:堿溶解可�(yù)先除去約90[%]的鋁,H2SO4+H2O2體系浸出鈷的回收率達(dá)�99[%]以上;P204萃取凈化�,雜質(zhì)含量為Al3.5mg/L、Fe0.5mg/L、Zn0.6mg/L、Mn2.3mg/L、Ca<0.1mg/L;用P507萃取分離鈷和�,在pH�5.5�(shí),分離因子βCo/Li可高�(dá)1×105;95℃以上用飽和碳酸鈉沉積碳酸鋰,所得碳酸鋰可達(dá)零級(jí)�(chǎn)品要�,一次沉鋰率�76.5[%]�
鋰離子二次電池由外殼和內(nèi)部電芯組�,外殼為不銹鋼、鍍鎳金屬鋼殼或塑料外殼;電池的內(nèi)部電芯為卷式�(jié)�(gòu),主要由正�,�(fù)�,隔離�,電解液組成。一般電池的正極材料由約90[%]鈷酸鋰活性物�(zhì),7[%]�8[%]乙炔黑導(dǎo)電劑�3[%]�4[%]有機(jī)粘和�,均勻混合后涂抹于厚度�20μm鋁箔集流體上;電池的負(fù)極由�90[%]�(fù)極活性物�(zhì)碳素材料,4[%]�5[%]乙炔黑導(dǎo)電劑�6[%]�7[%]粘和劑均勻混合后涂抹在厚度為15μm銅箔集流體上。正�(fù)極的厚度�0.18�0.20mm,中間用厚度約10μm隔離膜隔�,隔離膜一般用聚乙烯或聚丙烯膜,電解液為六氟磷酸鋰的有機(jī)碳酸酯溶�。將廢舊鋰離子二次電池除去包裝及外殼,取出電芯,分離出正極材料�
如果按某些報(bào)道呼吁的那樣,在我國建造一�(gè)�、能夠批量處理廢電池的工廠,是否可行�?國家�(huán)??偩治劭厮竟腆w處彭德富工程師介紹說,建�(shè)一�(gè)廢電池回收處理廠,需要投�1000多萬元人民幣,而且還要每年至少回收4000多噸廢舊電池,工廠才能運(yùn)�(zhuǎn)起來。而實(shí)際上要回收這樣大數(shù)量的廢電池十分困�。以首都北京為例,在大力宣傳和鼓�(lì)��3年才回收�200多噸。在�(huán)保模范城杭州�,廢電池的回收率也只�10[%]。據(jù)了解,目前瑞士和日本已建好的兩家可加工利用廢舊電池的工廠,現(xiàn)在也因吃不飽�(jīng)常處于停�(chǎn)狀�(tài)。這不得不讓我們慎重考慮投資建回收廠的問��
彭德富還介紹�,處理這些集中存放廢電池的另一�(gè)辦法是按照危�(xiǎn)廢棄物的處理方法集中填埋或存放,但是這樣處理一噸需要三四千元的�(fèi)�,又面臨著費(fèi)用無著落的問題。據(jù)了解,四川省有一家小企業(yè)打著“環(huán)?!钡钠焯?hào),動(dòng)用小�(xué)生在周六周日幫他們把收集的廢電池用錘子敲�,回收其中有�(jià)值的電池外殼�(dāng)廢鐵�,而將�?jiān)S意拋棄。廢電池不會(huì)�(duì)�(huán)境構(gòu)成威�,很重要的一�(diǎn)是電池包了不銹鋼或碳鋼外包皮,有效地防止了汞的外�。把廢電池外面的不銹鋼或碳鋼外包皮砸開了,里面所含的汞極易滲�,結(jié)果電池中的有害物�(zhì)污染了環(huán)�,損害了小學(xué)生的身體健康。這是不能允許�,必須嚴(yán)格禁歀�
從其他國家的�(jīng)�(yàn)來看,解決電池行�(yè)污染的主要措施是�(diào)整產(chǎn)品結(jié)�(gòu),淘汰落后的工藝、產(chǎn)�,這一�(diǎn)是國家強(qiáng)制的。至于廢電池收集、處理或再利�,則都是由行�(yè)�(xié)�(huì)、城市或企業(yè)自發(fā)�(jìn)行的。借鑒其他國家�(jīng)�(yàn),結(jié)合國�(nèi)的經(jīng)�(jì)技�(shù)水平、市�(chǎng)�(guī)范程度,筆者認(rèn)為應(yīng)�(dāng)科學(xué)地認(rèn)�(shí)廢電池的�(huán)境影�,不能過分夸大其危害。有�(guān)部門�(yīng)把精力放在淘汰含汞電池上。至于分類收集處理(或利用),有條件的城�、有技�(shù)力量的企�(yè)可自己去操作,國家不宜提出強(qiáng)制要求。具體建議簡述如下:
1� 加強(qiáng)市場(chǎng)抽查,強(qiáng)制禁�
淘汰含汞電池的目�(biāo)步驟已經(jīng)明確�,大多數(shù)企業(yè)也是按照國家要求去做的。但有一部分企業(yè)滯后于國家要�,甚至有少數(shù)企業(yè)冒用別人品牌生產(chǎn)高汞電池。對(duì)這些違法行為,只有加�(qiáng)市場(chǎng)抽查,對(duì)繼續(xù)銷售、生�(chǎn)超標(biāo)電池的企�(yè)�(jìn)行處�,才能制�。建議有市場(chǎng)檢查、處罰職能的工商、質(zhì)�(jiān)部門到銷售點(diǎn)取樣化驗(yàn),發(fā)�(xiàn)電池汞含量超�(biāo)的,沒收劣質(zhì)電池、處以罰�,并追究批發(fā)者、生�(chǎn)者的�(zé)�。應(yīng)�(dāng)通過有獎(jiǎng)舉報(bào)的方式動(dòng)員社�(huì)力量舉報(bào)生產(chǎn)、銷售劣�(zhì)電池的企�(yè)�
2、謹(jǐn)慎收集廢電池
前面已經(jīng)提到,電池中的汞含量較低(即便是高汞電池�,消�(fèi)群體分散,廢電池隨生活垃圾填埋是不會(huì)造成太大污染的(電池外殼的保�(hù)作用和大量垃圾的稀釋作用使然)。但如果把大量的廢電池集中到一�(gè)地方,加上處理不善(如剝開外殼,回收有價(jià)值部�,將�?jiān)S意拋棄),則有可能引起局部地區(qū)的汞污染。因此,一些單�、�(gè)人在開展收集活動(dòng)�(shí),應(yīng)�(dāng)妥善保管并交給具備存�、處�?xiàng)l件的單位。在沒有符合條件的處理或利用�(shè)施之�,不宜大�(guī)模收集廢電池�
�(duì)目前已經(jīng)收集到的廢電池,�(yīng)�(dāng)以城市為單位由市政環(huán)�(wèi)部門安排�(chǎng)所集中貯存。待符合條件的設(shè)施建成后再處理或利用�
3、自愿利�
盡管從污染控制的角度考慮可以不單�(dú)收集干電池,但一些單位從節(jié)約資源的角度希望回收其中的鋅、錳、鐵等金�。與其他廢物綜合利用�(xiàng)目一�,廢金屬再生行業(yè)受原材料市場(chǎng)�(jià)格波�(dòng)、下游需求的沖擊較大,在一定的�(shí)期內(nèi)利用廢干電池可能入不敷出。在市場(chǎng)�(jīng)�(jì)條件下,不允許財(cái)政對(duì)利用廢電池的企業(yè)�(jìn)行補(bǔ)�,只能堅(jiān)持企�(yè)自愿的原則。如企業(yè)具備技�(shù)、經(jīng)營能�,或者從公益事業(yè)的角度考慮,即使虧本也愿意�,也可以開展這方面的�(yè)�(wù)。含汞電池的再利用設(shè)�,應(yīng)建在人口稀�、環(huán)境不敏感(如汞礦等)的地區(qū),技�(shù)管理水平�(yīng)比較先�(jìn),規(guī)模較�,切忌搞成簡陋作坊式的利用廠� 需要說明的�,從事廢電池收集利用的單位,也應(yīng)遵守職業(yè)病防�、環(huán)�、土地規(guī)劃等方面的法律法�(guī)。除依法減免�,應(yīng)�(dāng)照章納稅。不能因?yàn)�?jié)約資源就可以不按法律辦事�
4。治理廢棄電池的幾點(diǎn)建議
在治理廢電池的領(lǐng)域上,隨著電池產(chǎn)�(yè)的不斷發(fā)�,不同類�、規(guī)格的廢電池所需的處理方式、處理技�(shù)也相�(yīng)形成。因此我們提出了三點(diǎn)建議:固化深�、存放于舊礦�、回收再利用。而廢電池回收利用是當(dāng)前行�(yè)管理工作的重�(diǎn)。采用“三化”原則管理廢舊電�,即�(duì)廢舊電池的污染防治,采用減量�,資源化、無害化的指�(dǎo)思想�
加強(qiáng)廢電池管理的政策、法�(guī)建設(shè),各�(jí)政府�(yīng)以《中華人民共和國固體廢棄物污染環(huán)境防治法》為指南,根�(jù)廢電池產(chǎn)生及管理�(xiàn)狀以及社會(huì)�(jīng)�(jì)�(fā)展的外部�(huán)�,制定符合實(shí)際情況的政策、法�(guī)及切�(shí)可行的實(shí)施細(xì)�。國家極其環(huán)境保�(hù)行政主管部門�(yīng)盡早頒布指導(dǎo)全國廢電池管�、處置的基本政策、法�(guī)。各�、市�(yīng)�(jié)合自身具體情況的�(fā)展需�,制訂相�(yīng)廢電池管�、處置的地方政策、法�(guī)。小城鎮(zhèn)可以根據(jù)�(dāng)?shù)厍闆r出臺(tái)必要的實(shí)施細(xì)�,具體落�(shí)廢電池的回收利用及處置工作�
廢舊電池回收箱很�,市民的意識(shí)還很薄弱。我們希望政府能做很多的廢舊電池回收箱掛在每�(gè)單位門�、學(xué)校門�、商�(chǎng)商店門�、人員密集的地方,營造一種人人習(xí)慣動(dòng)手回收廢舊電池的氛圍。政府派專人收集廢舊電池。把廢舊的電池的危害宣傳給每�(gè)市民。對(duì)積極參與廢舊干電池回收利用的單位和�(gè)人要大力宣傳,還要表�。從而做到統(tǒng)一回收處理,為減少城市污染�
我國是電池生�(chǎn)和消�(fèi)大國,廢電池污染已成為亟待解決的重大�(huán)境問�。但廢舊電池處理回報(bào)率低、效益周期長,很難吸引投資�,因此就很難形成�(chǎn)�(yè)化規(guī)模,并產(chǎn)生效��
事實(shí)上,廢舊電池回收�(yè)并非無利可圖。廢舊電池中含有大量可再生利用的重金屬和酸液等物�(zhì),如鉛酸電池的回收利用主要以廢鉛再生利用為主,還包括�(duì)于廢酸以及塑料殼體的利用。目前,國內(nèi)廢汽車用鉛酸電瓶的金屬回收利用率大約�(dá)�80�85��
�(jù)�(yè)�(nèi)人士估算,按每天處理10萬只廢電池計(jì)�,除去各種費(fèi)用后,可獲利2萬元左右;以70億只電池�50%的利用率計(jì)算,年利潤可�(dá)6億多�。可�,在此領(lǐng)�?qū)嵤┮?guī)模經(jīng)營完全可以創(chuàng)造效��
從回收利用過程中所得材料的銷售收入。以我國每年可以生產(chǎn)100億只電池�(jì)�,全年可回�15.6萬噸�,22.6萬噸二氧化錳,2080噸銅,207萬噸氯化�,7.9萬噸氯化�,4.03萬噸炭棒,還有各種有色貴金屬的回收�(jià)值更高。有人計(jì)�,即使我們只是回收其中的一�,就可以達(dá)到兩�/天的利潤,全國電池回收的年利潤可達(dá)7億多�。由于行政上的罰�,提高了普通電池的生產(chǎn)成本,從而不得不提高普通電池的銷售�(jià)�,再而人們會(huì)選擇性價(jià)比高的新型電�,這有利于電池的更�?lián)Q�,從而促�(jìn)電池�(chǎn)�(yè)的升�(jí)。從另一�(cè)面也是提高了新型電池的利潤空��
我國�(jīng)�(jì)�(shí)力的不斷增強(qiáng),不僅吸引了外資企業(yè)的�(jìn)�,而且?guī)�?dòng)了我國本地企�(yè)的蓬勃發(fā)展,我國�(jīng)�(jì)活動(dòng)活躍有生�,面�(duì)我國龐大的市�(chǎng)需�,廢舊電池回收利用企�(yè)具有�(qiáng)大的生命�,如:廣州某一電池回收企業(yè)可以回收處理舊電�20T/�,但是僅僅回收到�15T/年的量,而且大部分電池是從海�(guān)繳獲得來�.如:北京一外資回收利用電池企業(yè),可以達(dá)�150T/天的處理能力,而且開發(fā)的產(chǎn)品具有市�(chǎng)前景,卻苦于沒有足夠的廢舊電池而不得不向國外�(jìn)口舊電池,但另一方面,數(shù)以百萬噸的舊電池被填埋在垃圾填埋�(chǎng)。以我國年產(chǎn)銷電池超�150多億只的巨大�(shù)�,現(xiàn)在的企業(yè)還不能完全消化,可喜的是,現(xiàn)在越來越多的處理企業(yè)上馬建設(shè),相信隨著技�(shù)的不斷改�(jìn),處理能力的不斷提高,我國的廢舊電池處理企業(yè)完全有有足夠的處理能��