废电池回收利用技术简介

1锌锰干电池

1湿法冶金法

该法基于ZnMnO2可溶于酸的原理将电池中的ZnMnO2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

MeOCMeCO

g

浸出过程发生的主要反应

Me2HMe2H2

MeO2HMe2H2O

电解时阴极主要反应

Me22eMe

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

MnO24HClMnCl2Cl22H2O

MnO22HClMnCl2H2O

Mn2O36HCl2MnCl2Cl23H2O

MnCl2NaOHMnOH22NaCl

MnOH2氧化剂MnO22HCl

电池中的Zn以ZnO的形式回收反应式如下

Zn22OHZnO2ZnOH2无定型胶体ZnO结晶体H2O

2常压冶金法

该法是在高温下使废电池中的金属及其化合物氧化还原分解和挥发以及冷凝的过程

方法一在较低的温度下加热废干电池先使汞挥发然后在较高的温度下回收锌和其它重金属

方法二先在高温下焙烧使其中的易挥发金属及其氧化物挥发残留物作为冶金中间产品或另行处理

湿法冶金和常压治金处理废电池在技术上较为成熟但都具有流程长污染源多投资和消耗高综合效益低的共同缺点1996年日本TDK公司对再生工艺作了大胆的改革变回收单项金属为回收做磁性材料这种做法简化了分离工序使成本大大降低从而大幅度提高了干电池再生利用的效益近年来人们又开始尝试研究开发一种新的冶金法真空冶金法基于废电池各组分在同一温度下具有不同的蒸气压在真空中通过蒸发与冷凝使其分别在不同温度下相互分离从而实现综合利用和回收由于是在真空中进行大气没有参与作业故减小了污染虽然目前对真空冶金法的研究尚少且还缺乏相应的经济指标但它明显克服了湿法冶金法和常压冶金法的一些缺点因而必将成为一种很有前途的方法

2镍镉电池

NiCd电池含有大量的NiCd和Fe其中Ni是钢铁电器有色合金电镀等方面的重要原料Cd是电池颜料和合金等方面用的稀有金属又是有毒重金属故日本较早即开展了废镍隔电池再生利用的研究开发其工艺也有干法和湿法两种干法主要利用镉及其氧化物蒸气压高的特点在高温下使镉蒸发而与镍分离湿法则是将废电池破碎后一并用硫酸浸出后再用H2S分离出镉

3铅蓄电池

铅蓄电池的体积较大而且铅的毒性较强所以在各类电池中最早进行回收利用故其工艺也较为完善并在不断发展中

在废铅蓄电池的回收技术中泥渣的处理是关键废铅蓄电池的泥渣物相主要是PbSO4PbO2PbOPb等其中PbO2是主要成分它在正极填料和混合填料中所占重量为4146和2428因此PbO2还原效果对整个回收技术具有重要的影响其还原工艺有火法和湿法两种火法是将PbO2与泥渣中的其它组分PbSO4PbO等一同在冶金炉中还原冶炼成Pb但由于产生SO2和高温Pb尘第二次污染物且能耗高利用率低故将会逐步被淘汰湿法是在溶液条件下加入还原剂使PbO2还原转化为低价态的铅化合物已尝试过的还原剂有许多种其中以硫酸溶液中FeSO4还原PbO2法较为理想并具有工业应用价值

硫酸溶液中FeSO4还原PbO2还原过程可用下式表示

PbO2固2FeSO4液2H2SO4液PbSO4固Fe2SO43液2H2O

此法还原过程稳定速度快还可使泥渣中的金属铅完全转化并有利于PbO2的还原

Pb固Fe2SO43液PbSO4固2FeSO4液

Pb固PbO固2H2SO4液2PbSO4固2H2O

还原剂可利用钢铁酸洗废水配制以废治废NiMH电池新型的锂离子电池随着近年手持电话和电子设备的发展得到了大量的应用在日本NiMH电池的产量1992年达1800万只1993年达7000万只到2000年已占市场份额的近50可以预计在不久的将来将会有大量的废NiMH电池产生这些废NiMH电池的正负极材料中含有许多有用金属如镍钴稀土等因此回收NiMH电池是十分有益的有关它们的再生利用技术亦在积极开发中

科技尤其是信息技术的发展使得世界对电池的需求只会增多而不会减少随之造成的电池污染和天然能源的消耗也将大大增加各种回收利用技术虽日臻完善但毕竟治标不治本因此科学家们提出了发展有利于环境保护与可持续发展的新型绿色环保电池新型绿色环保电池是指近年来已投入使用或正在研制开发的一类高性能无污染的电池目前已经大量使用的金属氢化物镍蓄电池锂离子蓄电池正在推广应用的无汞碱性锌锰原电池和可充电电池都属于这一范畴正在研制开发的聚合物锂或锂离子蓄电池燃料电池电化学贮能超级电容器等也可列入这一范畴

从普莱德发明第一只铅蓄电池以来化学电池已经有了140年的历史其家族也日益壮大但是大量生产电池而造成的资源消耗和废电池所带来的环境污染也是有目共睹的早在1992年巴西召开的世界环境发展大会上通过的21世纪议程中就已明确提出了可持续发展的方针与地球和谐相处走保护环境和可持续发展的道路是工业发展的大势所趋加强废电池的环境管理出台相应的法规政策并不断完善和发展废电池回收技术扩大回收范围即使尚无能力处理的也要有相应的措施如填埋处理等回收技术应朝着降低成本尽量避免二次污染的方向发展同时走发展新型绿色环保电池之路发展高能量无污染的绿色电池在制造之初就将环境污染和资源消耗控制在最小从而使生产和再生利用形成一个良性循环才能真正做到利于民又无害于民无害于自然