谈废电池的回收利用

谈废电池的回收利用 
 
摘  要  废弃电池对环境的污染正渐为国人所重视。人们一直在寻求技术上可行、经济上可取的科学处理方法。废电池的回收、处理利用是一项系统工程，应根据中国的国情建立有效的无害化管理机制，国家要从政策上给予扶持，建立健全法规，完善回收、处理运行体系，无公害的再利用方法须进一步论证、研究和开发。分析了各种废弃电池对环境的污染；报导了国内外回收、处理废弃电池的情况；结合国情提出了治理电池污染的对策。
Talk about the recovery and using of waste battery
WANG Jin-liang,MA Kou-xiang
(Light Industry Institute of Electrochemical Power Sources, Suzhou 215006,China)
Abstract:The environmental pollution caused by the obsolete battery had been thought much of. The scientific handling method which feasible in technique and desirable in economics had been seeking always. Recovery , handling and using of the obsolete battery was an systemic engineering.It must establish an effective harmless managing mechanism according to our national situation.The government must support in policy and establish serial law and regulation.Consummate recovery and handling operation system. Harmless reusing method must be proof,research and develop.The environmental pollution caused by all kind of battery was analysed, the situation of recovery and handling the obsolete battery both here and abroad were reported and the countermeasures to father the battery pollution were put forward according to our national situation.
Key Words:Obsolete battery;Pollution;Recovery;Handling and using;countermeasure
1  废弃电池回收、处理刻不容缓
"地球只有一个"，保护环境，爱护地球，给子孙后代留下一片蓝天和碧水，是全世界人民所向往并为之奋斗的共同目标。
废弃电池对环境的污染已是一个不争的事实，关注电池的回收再利用，发展无污染、无公害的“绿色”化学电源产品已是时代要求和大势所趋，也是电池产品可持续发展的必由之路[1]。
随着中国经济国际化程度的加深，随着中国加入WTO进程的加快，国人的环境保护意识越来越强，全社会对电池污染环境、要求回收、处理废弃电池的呼声也越来越高[2～12]，实现废弃电池回收、处理再利用已迫在眉睫，刻不容缓。
2 客观地评价废弃电池对环境的污染
电池产品对环境的污染主要是酸、碱等电解质溶液和重金属的污染。不同类型的电池，污染物也不同。
目前国内使用最多的工业电池为铅蓄电池（亦有少量民用，如摩托车电池等），污染物主要为铅和硫酸，这类电池由于原材料单一，且多为大型电池，处理较方便，占电池总成本50%以上的铅（铅化合物）可以重新回炉提炼，外壳多为塑料，也可再生，均具有较高的利用价值，该系列电池的回收已成为商（厂）家的自觉行动，即使在生活垃圾中偶尔见到，也会被捡垃圾的送往废品收购部门。废电池的再生基本不存在技术问题，对环境的污染主要是管理问题，虽然从事再利用的厂家较多，但专业工厂较少，大多是小型和土法冶炼厂和电池生产厂，这些厂一般只再生价值高的铅，对废酸（含铅的盐）、铅泥等利用价值不高的则弃入环境（一些专业从事废品回收的商业部门也只回收铅和塑料），在再生铅过程中，由于技术落后，还会产生二次污染，如大量SO2和铅蒸汽排入大气中污染空气，处理后的灰渣富集大量重金属，作垃圾处理污染土壤。
小型二次电池目前使用较多的有镉镍、氢镍和锂离子电池，镉镍电池中的镉是环保部门严格控制的重金属元素之一，锂离子电池中的有机电解质，镉镍、氢镍电池中的碱和制造电池的辅助材料铜等重金属，都构成对环境的污染。这类电池的污染与铅蓄电池相似。小型二次电池目前国内的使用总量只有几亿只，且大多数体积较小，废弃电池再利用价值较低，加上使用分散，废弃电池绝大部分作生活垃圾处理，其回收存在着成本和管理方面的问题，处理利用也存在一定的技术问题。
民用干电池是目前使用量最大、也是最分散的电池产品，国内年消费量近80亿只。主要有锌锰和碱性锌锰2大系列，还有少量的锌银、锂电池等品种。污染最严重的汞（HgO）电池已于1999年强令淘汰[13]，而被锌-空气电池所取代；锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池和锌空气电池等使用锌电极的电池一般都使用汞或汞的化合物作缓蚀剂，按照国家九部委“关于限制电池产品汞含量的规定”[14]，锌锰电池目前均已达到低汞化的要求，但多数厂家生产的碱性锌锰等电池，其汞含量与低汞化的要求距离还较大，几种常用电池的汞含量（计算值）见附表[15]。
 
附表锌锰和碱锰电池中的Hg含量
电池种类 含汞载体及Hg含量 R20 R14 R6 R03
糊式锌锰电池 浆糊，HgCl2  0.05% 4.5×10-5 6×10-5   
纸板锌锰电池 浆层纸，HgCl2  1.2g/m2 5×10-5 7×10-5 1×10-5 1.3×10-5
碱性锌锰电池 锌粉,  Hg  3%～6%     0.5%～1% 0.4%～0.9%
注：因各厂单体电池的质量、工艺参数和配方不尽相同，Hg含量亦有所差别。
由于汞和汞的化合物是剧毒物质，因此，废弃电池对环境的污染引起了公众、媒体和环境管理部门的普遍关注。近期以来，国内的呼声特别强烈，似乎已与治理“白色”污染和汽车尾气等相提并论，从光明日报、科技日报、中国环境报等中央报纸到南方周末、长江日报、苏州日报等地方报纸，电台、电视台、国际互联网，几乎所有的媒体都参与了电池污染和回收的大讨论[2～12]。
锌锰、碱性锌锰电池是用量最大的民用电池，废弃电池除了汞的污染外，还存在锌、锰、铜等其他重金属的污染。由于使用分散，回收难以管理，废弃电池再生成本较大，加上目前还缺少科学、经济的处理方法，废弃电池一般均作为生活垃圾处理。由于生活垃圾的处理方法不尽相同，其污染方式也不一样。垃圾作堆肥时，废弃电池增加了作堆肥作物产品中的重金属含量。其污染程度取决于废电池在生活垃圾中的比例，当废电池很少时，一般不会构成污染。生活垃圾填埋时，主要污染水系和填埋场附近的土壤，污染程度取缺于填埋是否符合标准，如符合标准，一般也不构成对环境的污染。生活垃圾进行焚烧处理时，废电池中的汞、镉、铅、锌等重金属一部分在高温下排入大气，一部分成为灰渣，产生二次污染。
普通民用电池对环境的污染是一个不争事实。但电池对环境的污染程度应客观地分析和评价，夸大或缩小均不利于污染的治理。常用干电池污染物多呈固态，污染物由内部迁移至环境是一个非常缓慢的过程。近期被好多媒体传播的关于“一粒钮扣电池可污染60万升甚至上千万立方米水 [3]”的说法，与事实出入较大，钮扣电池中含汞锌粉的用量平均不足200mg，目前的汞含量为6%～10%，每粒电池的汞按20mg计，即使其中的金属汞全部溶解于水，60万升水中的汞增加量为3×10-11，如果是上千万立方米，那就更低了，显然计算有误，更何况汞难溶于水，汞的化合物大多为难溶物质，另外还有个迁移速度问题，因此其污染的范围和程度是有限的。15年前，日本电池工业会曾委托福冈大学做电池（含汞和镉）掩埋试验，试验结果目前仍未发现汞、镉等重金属的扩散和污染[16]。
当然，强调客观地评价废弃电池对环境的污染，其意不是否定回收利用的必要性，而是为了更好地寻找科学、经济、可行的处理利用捷径。
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锂离子电池[22]：
电池组—解体—塑料和金属壳回收，
单体电池焙烧—粉碎—分选—筛上物磁选出铁，
筛下物—酸溶解—过滤—加入溴酸反应—过滤—溴酸钴—干燥—热处理—钴化合物
锌锰和碱性锌锰干电池：
电池—解体、分选—铁壳直接送铁冶炼厂冶炼，残余物—焙烧，气体冷凝制成粗汞—精制—汞，焙烧渣—粉碎—磁选—铁渣进铁冶炼厂冶炼，锌渣—加工—锌（电池原料）和锰氧化物（偏磁体材料）
镉镍电池：
电池—解体—粉碎—分选—焙烧—铁镍合金作不锈钢原料，镉再用于镉镍电池
金属氢化物镍电池：
电池—解体—粉碎—分选—焙烧—铁镍合金作不锈钢原料
铅蓄电池：
电池—解体—分选—塑料再生，含铅电解液经处理用于电解铅，
铅电极溶解—（粗铅）—电解—精制—精铅
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5 治理废弃电池污染之我见
5.1  铅蓄电池实行以旧换新
铅蓄电池的回收可以借鉴美国的经验，实行销售许可证制度。具体做法是由政府的某个执法部门（如环保局）或由批准成立专门的公司对销售铅蓄电池的商业部门（包括工厂）发放销售许可证，同时签订以旧换新的合同，所有铅蓄电池实行以旧换新。新购电池时必须交纳较大数额的押金，换购电池时返还押金。
废弃铅蓄电池的处理由指定的工厂进行，在全国分区域指定几家具有一定规模、技术先进的铅冶炼厂，完善处理设施进行集中处理。
5.2  小型二次电池强制回收镉镍电池，引导消费“环保型”电池
小型二次电池的回收可学习丹麦的经验，对镉镍电池征收回收费，回收费的一部分用于支付给电池回收者，一部分用于补贴废电池处理厂。回收费的征收使镉镍电池售价相对较高，以此来改变消费者的消费行为，使小型二次电池的消费重点转向氢镍、锂离子电池等污染相对较小的“环保型”电池。小型二次电池的再生利用应先选择有条件的单位进行资源化示范工程的研究，开发经济、科学、可行的环境无害化处理技术，成功后再向全国推广，一哄而上，浪费财力，弄不好还会造成更大的污染。在没有成熟的处理技术前，建议采用“深埋”的办法。
5.3  普通民用干电池重点落实无汞化
锌锰和碱性锌锰等民用干电池目前的再生技术尚不成熟，废弃电池的回收处理完全依靠企业行为实现自负盈亏难度较大。借鉴发达国家做法，一方面应重点抓好污染源的控制，普通电池的污染主要是汞污染，应从电池设计和生产着手，重点抓好电池无汞化的实施，国家经贸委等九部委关于“限制电池产品汞含量的规定”从2001年将开始实施，2001年实现电池生产低汞化（汞含量低于电池总质量的0.025%），2005年实现碱性锌锰电池生产无汞化（汞含量低于电池总质量的0.0001%）。能否有效减轻废弃电池对环境的污染，关键是抓执法的力度。另一方面，要抓紧开发环境无害化处理技术，废电池收集后的出路在于环境无害化的处理，处理技术的先进性、经济性直接影响治理污染的最终效果。现阶段，废弃民用电池的回收应抓紧制定有关法规和可操作的实施细则，同时加强电池回收的宣传力度，使公民养成自觉回收电池的习惯。回收的电池，建议采用集中“深埋”的办法。
5.4 电池产品应标注回收标识
为提高全民的环保意识，使消费者自觉养成分检垃圾、回收电池的习惯，建议厂家在包装物或单体电池上用文字标注环保宣传内容，如不能作生活垃圾处理、注意回收等。适当的时候，环保部门应提出规定的废弃电池回收标识。
5.5  建立有效的废弃电池管理体系
减轻和治理废弃电池的污染关键是要尽快建立废电池回收再生体系。说来说去，搬来搬去都无济于事，关键在于实际、有效的措施。首先，国家必须明确管理废电池回收利用的第一职能部门，否则，“一个和尚挑水吃，两个尚抬水吃，三个和尚没水吃”。其次，应组织有关部门，根据不同的电池研究制定回收、再生、运行实施细则，还要研究一套完善的监督机制，要求强制执行的应报国家有关部门制定法规，这在国外也不无先例。废电池的无害化处理再生技术要尽快落实有关部门研究开发。
5.6  回收处理废弃电池，国家应从政策上给予扶持
废电池的回收再利用是一项较复杂的系统工作，其管理过程应根据国情综合考虑环境、经济、技术水平和行业发展等多方面的因素。不能走向极端，治理污染要循序渐进，也不能一蹴面就。
可以肯定，废弃电池，特别是小型二次电池和民用干电池，回收处理按照一般项目的政策操作，盈利的难度较大。废电池处理要在产业经济的轨道上运行，必须获得政府的支持，否则，回收再利用永远是“纸上谈兵”。为了环境保护的百年大计，建议政府在政策、税收和投资方面给予扶持，特别是项目投资，政府应给予一定补贴或作为公益事业来办。废弃电池处理再利用投资较大，全国铺开浪费过大，也无必要，可在处理技术成熟的基础上按区域建成几个处理站集中处理。
废电池的无害化处理和综合利用对保护环境、节约资源意义重大，出台支持废电池回收再生的政策已迫在眉睫。