廢舊電池的處理與處置方法

畢振宇 左長禹 王英杰 王金彤 于航

摘要：廢電池中的重金屬和塑料威脅著人類健康和生存環(huán)境。本文介紹了電池的污染現(xiàn)狀，對廢舊電池中重金屬的處理處置進(jìn)行了討論，并對廢電池中塑料的再利用方法進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：廢電池;回收;再利用

環(huán)境問題已成為我國最關(guān)注的問題之一，目前我國每年生產(chǎn)約150億只電池，而回收率卻不到2%大量廢舊電池丟棄在生活垃圾中[1]。廢電池如果被大量丟棄于環(huán)境中，其中的酸、堿電解質(zhì)溶液會(huì)影響土壤和水系的pH值，造成土壤和水系的酸性化或堿性化。同時(shí)廢舊電池中還存在一定量的汞、鎘等重金屬，這些重金屬被生物吸收后，通過各種途徑進(jìn)入人的食物鏈，能夠在人體內(nèi)聚集，從而影響人類健康。把廢電池丟棄在生活垃圾中，如果進(jìn)行堆肥處理，會(huì)因?yàn)橹亟饘俚拇嬖诙绊懓l(fā)酵，從而影響堆肥效果;如果進(jìn)行填埋處理，電池中的重金屬會(huì)慢慢滲漏到地下或溢出，污染土壤和地下水體[2-4]。廢電池中還存在大量的廢舊塑料，自然降解廢舊塑料是非常困難的，如若處理不當(dāng)，將會(huì)對環(huán)境造成很大危害。由此可見，合理的回收與處置廢舊電池，不僅減少污染環(huán)境對人類健康有損害，而且還能夠回收寶貴的金屬資源。

處理與處置廢舊電池需要成熟的處置工藝?，F(xiàn)在廢舊電池的金屬部分常見的處置方法有：人工分選法、干法、濕法、生物處置等。人工分選的方法是將電池根據(jù)種類先進(jìn)行分類收集，隨后將碳棒、銅帽、含鋅的外皮手工分離，再用相應(yīng)的辦法進(jìn)行處理。這種辦法雖然操作簡單，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，所需人工龐大機(jī)械化差。干法處理又分為常壓冶金法和真空冶金法兩種。常壓冶金法處理廢舊電池時(shí)，通常也有兩種辦法：在較低溫度下加熱廢舊電池使汞和鋅等金屬分離，和在高溫下烘焙廢舊電池是易揮發(fā)的成分能夠分離。這兩種辦法在大氣中進(jìn)行，會(huì)造成二次污染且消耗資源高，不利于能源再利用。另一種干法處置廢舊電池是真空冶金法，這種方法是基于舊電池中各種金屬在同一溫度下具有不同的蒸汽壓原理，通過穩(wěn)定溫度改變壓力使不同組分蒸發(fā)再冷凝回收，實(shí)現(xiàn)相互分離回收。此方法相對常壓冶金法，消耗的資源少且?guī)缀鯚o二次污染，流程短有利于能源的回收利用。但是這種方法還局限于實(shí)驗(yàn)室中，沒有被大規(guī)模的采用在廢電池的回收利用中[5-6]。濕法處理分為直接浸出法和焙燒浸出法。直接浸出法是通過破碎方法將電池粉碎，隨后進(jìn)行篩分和洗滌兩步后，再用酸進(jìn)行浸漬，提取電池里面的金屬。另一種焙燒浸出法是通過焙燒過程中把電池中的含金屬的化合物轉(zhuǎn)化成氣相，并分別在冷凝回收，在將轉(zhuǎn)化成低價(jià)的氧化物，最后用浸出液浸出金屬化合物。濕法處理可以提高金屬回收率，減少二次污染。但是比較其他方法工藝更加復(fù)雜，能耗變高，使得回收成本變得更高[7-8]。生物技術(shù)是指利用生物技術(shù)萃取貴金屬，這種方法工藝簡單、費(fèi)用低、操作簡便，但是這種方法金屬回收時(shí)間長、回收率較低，目前還在完善和發(fā)展階段。目前工藝更趨向于將多種回收金屬的方法相結(jié)合，從而提高回收效率，降低生產(chǎn)成本。

廢舊電池中還存在著大量的塑料，例如鉛酸蓄電池外殼以及隔膜多為可再生塑料，如果能重新利用起來，會(huì)有很高的再生價(jià)值。電池通過破碎、風(fēng)選的方法分離出來，隨后再進(jìn)行再生利用。目前世界各國回收這種的塑料主要方式為回收熱能、直接再生利用和改性再生利用等方式?；厥諢崮艿姆绞街饕獮橥ㄟ^加工成衍生燃料再焚燒的手段，將塑料作為有機(jī)燃料進(jìn)行燃燒。然而塑料成分中的聚氯乙烯類化合物燃燒記憶產(chǎn)生二噁英，如果對焚燒溫度控制不當(dāng)，容易被排放出危害人類健康。而且大多數(shù)塑料的熱值不高，不能單獨(dú)焚燒需要和煤炭等燃料混燒，產(chǎn)生的二氧化硫等污染物需要再次進(jìn)行處理，增加利用成本。再者塑料燃燒時(shí)容易產(chǎn)生氯氟烴等一些溫室氣體，對臭氧層造成破壞。直接再生利用方法是指將風(fēng)選出的塑料進(jìn)行清洗塑化的那個(gè)工藝，直接加工成有用的制品。這種方法具有成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)橹苯蛹庸さ墓に嚭唵危虼嗽偕破返牧W(xué)性能有所下降，不能承受大幅的力，更多的地方用不了。改性再生利用是通過物理和化學(xué)的手段，可提高再生制品的力學(xué)性能，將改性的塑料利用在更多的地方。

隨著生產(chǎn)生活中電池的大量利用，廢舊電池的處理處置是我國綠色環(huán)保領(lǐng)域的重大課題。解決廢舊電池的處理處置問題，現(xiàn)代化的電池處理工藝需要改革發(fā)展，這一領(lǐng)域需要進(jìn)一步的發(fā)展。

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作者簡介

畢振宇（2001—），男，漢，遼寧，本科在讀生，單位：沈陽航空航天大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院，研究方向：廢舊電池的回收與利用

通訊作者簡介

于航（1988—），女，漢，遼寧，講師，理學(xué)博士，單位：沈陽航空航天大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院，研究方向：能源利用與回收。