废旧干电池的环境污染防治及回收利用

废旧干电池的环境污染防治及回收利用

李珊 1 毛娜 2 李小粤 3 丁福圣 4 康璐璐 5

1 河北省沧州生态环境监测中心，河北 沧州 061000

2沧州市生态环境保护科学研究院,河北 沧州 061000

3河北水利电力学院,河北 沧州 061000

4沧州高新区环保局,河北 沧州 061000

5沧州市生态环境保护科学研究院,河北 沧州 061000

摘要：干电池用完后不加以回收利用，不但对环境严重污染，危害人类健康，而且浪费了宝贵的金属资源。电池集中在城镇地区使用，填埋或焚烧会对城市造成污染，因此，合理回收处理废旧干电池对于环境保护及重金属的回收再生极为重要。本文对废旧干电池的环境污染防治及回收利用进行了探讨。

关键词：废旧干电池；环境污染；防治；回收利用

废旧电池的回收再生利用问题已引起了人们广泛关注，其回收利用技术也逐渐成型并投入生产，这项事业即可消除对环境的污染，又可回收资源，缓解资源紧缺的现状，并可以取得经济效益，是实现绿色环保的有效途径。

1电池的种类及组成

锌锰干电池是以锌为负极，Mn0₂为正极并与适当的隔膜与电解液组成的一种原电池，其种类大致可以分为以下四类：

(1)传统的勒克朗型电池，其正极的活性物质为天然的Mn0₂，电池隔膜是淀粉浆糊隔离层。

(2) 电池为高性能电池，正极采用了电解Mn0₂。

(3)电池为超高性能电池，电解液以氯化锌为主再加少量的氯化铵的水溶液。

(4)电池是碱性锌锰电池。其正极是电解Mn0₂粉，负极是汞齐代锌粉，电解液是氢氧化钾水溶液，其性能优于前三类电池，但目前此类电池较少，只占干电池的3％左右。

干电池种类不同，其组成物质及含量也不尽相同。通常l号锌锰电池成份为：炭包459，碳棒509，铁底1.29，铜帽0.39以及电解质、电糊、塑料盖等其他物质lOg，因此，锌皮与炭包是干电池的主要组成，约占电池总量的77％。而每只干电池放电完毕后，仍有70％～75％的锌未参加反应，同时，还有大量的MnO₂、水锰石和电解质存在。因此有必要回收利用，节约有限的资源。

2废旧干电池的环境影响

若将废旧干电池混入生活垃圾一起填埋，渗出的重金属物质就可能渗透进入土壤，污染地下水并进入动物和农作物内。当人食用这些动物和农作物后，金属会进入人体内危害人体健康。

常用的锌锰电池、碱性锌锰电池、纽扣式氧化银电池等，除了少量汞对环境污染外，还有电解质溶液、其他重金属（锌、铜、铁、镍）及二氧化锰等物质的污染。但应客观地评价废弃电池对环境的影响程度。常用的干电池污染物多为固态，大多数有害物质在电池中或弃入环境后多呈难溶状态，污染物由内部迁移至环境中或在环境中扩散是一个非常缓慢的过程，特别是汞。因此，其污染的范围和程度是有限的。早在20世纪80年代初，日本电池工业协会委托福冈大学对废电池中汞的迁移规律进行了长达15年的研究。他们采用不同的填埋方法分别在不同的填埋柱中装填废弃的锌锰电池、碱性锌锰电池、氧化汞电池等，监测渗漏液和填埋柱内空气中的汞含量及填埋柱解体时空气中的汞浓度，并进行对比分析，试验结果表明，10年中实验柱内随渗漏液迁移的汞总量的0.08%—0.1%，通过大气扩散的汞量仅占汞总量的0.05%-0.1%。

当然，客观地评价废弃电池对环境的污染是为了更好地寻找科学、经济、可行的处理利用途径。由于民用电池使用分散，回收难以管理，废弃电池回收成本较大，加上目前还缺少科学、经济的处理方法，因此致力于民用一次电池无汞化比直接回收处理会更有效果。

3废旧干电池对环境污染防治及回收利用

3.1人工分选回收利用技术

将回收的废旧干电池先行分类，在带有负压和净化装置的作业柜中用简单的机械将干电池逐个剥开，人工分出塑料盖，然后送塑料厂再生利用；铁壳送冶炼厂回收铁；戴有铜帽的炭棒经分离后回用铜和炭棒；锌皮洗净后送入电炉重新熔铸成锌锭；残存的二氧化锰及水锰石的混合物送入回转窑煅烧，脱水后获得二氧化锰，可作为化工原料利用。此外，还可以将电池中的黑色填充物加水浸溶，取上清液过滤后，蒸发结晶，制取氯化铵；也可用电池内的炭黑和电糊来制取肥料，它能促进水稻苗叶的光和作用，防止水稻因缺锌而引起的疆苗。这样肥料还可供水稻的田间喷施或作为甘蔗等作物的肥料，但其用量应根据不同作物进行选择。此法简单易行，但占用劳力多，经济效益较小。

3.2湿法回收利用技术

湿法回收是基于锌、二氧化锰等可溶于酸的原理，使干电池中的锌、二氧化锰与酸作用进入溶液，溶液经净化后电积生产金属锌、二氧化锰或生产化工产品及化肥等。所用方法有直接浸出法和焙烧浸出法。由于废干电池中含有多种物质，湿法回收流程长，回收后的电解液含有汞、镉、锌等重金属，能源消耗也较高。

具体方法是将废干电池分类，破碎后置于浸取槽中，加入稀硫酸进行浸取，锌及其化合物全部溶于硫酸溶液，经过滤，滤液为ZnSO₄，制取金属锌或用浓缩结晶法制备硫酸锌；滤渣经水洗、过滤，废水经过处理达标排放，滤渣分离出铜帽及铁皮后，剩余泥渣主要为二氧化锰及水锰石，可以替代软锰矿粉配制氧化液，也可经煅烧制成二氧化锰后作为化工原料。在电力充足的地方，可将锰泥浸出、净化，电解制取电解锰。当浸出液中氯离子浓度＜100mg/L时，此法在经济上是可行的。

3.3干法回收利用技术

干法回收处理干电池是在高温下使干电池中的金属及其他化合物氧化。还原、分解、挥发和冷凝。这种方法又分为传统常压冶金法及真空冶金法。废旧干电池经分类筛选、破碎，送入焙烧炉，在600℃焙烧，含汞废气采用气旋集尘器或干式电集尘器收集，或使用空气冷却或冷凝器冷却回收汞。通常汞蒸汽在100-150℃开始凝缩，凝缩在内壁上的金属汞颗粒定期用水清洗回收，精制成纯度为99.9%的汞，出售。焙烧剩余物转入溶化炉或回转窑，在1100-1300℃的高温下，锌及氯化锌氧化成氧化锌，随烟气排出，采用旋风除尘器或布袋除尘器回收氧化锌。残存的二氧化锰、水锰石及铁等进入残渣，进一步回收铁、锰或制取锰铁合金。

3.4干湿法回收利用工艺

废干电池经筛选、分类、破碎、磁选除铁后，置于电热回转窑内，由于电池中含有乙炔墨和石墨，其含量约为把MnO₂还原为MnO所需理论炭量的2倍，故在电池焙烧中可以不补充还原剂。通常焙烧温度控制在850℃左右，不宜超过900℃。因为在850℃时，电池的锌壳将以蒸汽形式进入烟气，含锌烟气经冷却，用布袋除尘器回收锌。焙烧物冷却后，去除铜帽、炭棒等杂质，按液固比为5：1的比例，用浓度＜200g/L的硫酸溶液作溶剂，浸取度保持800℃，浸取时间1h。在此条件下，残余锌全部进入溶液，锰（MnO）的浸出率大于95%，浸出液的成分比较复杂，杂质含量均大于湿法炼锌时杂质含量的允许值。因此，必须将溶液净化，除去铁、铜、钴、镍等杂质。电解温度对锌、锰的影响也不同，温度对二氧化锰影响大，而对锌的影响不明显。因此，温度控制在85-90℃比较合适。此外，选择合适的酸度，尽量脱除溶液中氯离子，对于提高锌、锰双电积效率也是很必要的。

总之，只有充分动员一切社会力量，形成全民参与，才能最终推动废旧干电池的回收利用与开发，使我们生存的环境不受废旧干电池的污染与影响，达到环境效益和经济效益的统一。

参考文献：

[1]李华.关于废电池这些新出台的政策及官方解读你一定要了解[J].福建轻纺.2017(03)

[2]废电池收集处置政策有变化[J].中国有色冶金.2016(02)

[3]废电池收集处置政策有变化[J].中国资源综合利用.2016(02)