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随着科技高速发展,电子器械和各种便携设备日益普及,电池在生产和生活中的地位和作用与日俱增。同时,其使用量的大幅度上升,大量不同种类的废电池也同时进人环境,带来了各种各样的问题。一方面,随手乱扔的废电池经过风化腐蚀后,其毒性物质可渗人土壤和水体中,对土壤和水源造成污染。而另一方面,电池在制造过程中耗用了大量的金属。电池用完后,其大多数成分仍以各种形式保留在电池中,如不加以回收利用将导致这些金属资源的严重浪费。所以实现废电池的回收利用和规范处置,无论从保护环境还是节约资源,都是极其必要和紧迫的。
1废电池环境污染问题的分析
1.1电池的种类及其主要污染物质
电池主要分为原电池(一次电池)、蓄电池(二次电池)、燃料电池、太阳能电池、原子能电池等几类。目前,市场上普遍使用的主要是原电池和蓄电池。而废电池中对环境和人体危害较大的主要为含汞电池、铅酸蓄电池和含镉电池。
废电池对人体产生危害主要是由所含的锡、铅、汞、铝、镍、锌、锰等重金属以及酸、碱等电解质溶液所致,见表1。
1.2废电池污染物释放及污染环境的方式
进人环境的废电池会因长期腐蚀而破损,导致重金属、酸、碱泄漏。特别是集中堆放的废电池,当部分电池发生腐蚀后,由于电化学腐蚀的微电池作用,加剧其它电池包壳的腐蚀和污染物泄漏速度,加快并加剧对环境的污染。
表1废电池中的重金属及其对人体的危害
目前生活垃圾收集有混合收集和分类收集。若不对废电池进行规范的管理与处置,无论哪种收集形式都存在污染环境的可能。相比之下,混合收集时更难以进行有效和可靠的处置,对环境的危害程度更大。在生活垃圾混合收集和处理过程中,废电池中污染环境的化学物质可能的释放方式如图1所示。
一般认为,单独收集、集中处置是科学有效地管理与处置废电池的正确选择。但是,若管理不严、措施不力,很可能对环境造成更严重的污染。
在收集、储存、运输过程中,有些废电池中还残存有能量,可能引起爆炸等事故;机械损伤或腐蚀作用可能导致废液渗漏,腐蚀存储容器、运输工具等。而这些情况都会导致大量重金属溶解并污染环境。处理过程中,任何一种不规范的废电池处理措施都会导致环境污染,而集中处置时的失误则会加剧和加快这种污染。
图1混合收集状态下废电池污染环境的途径
2国内外废电池管理及处置现状.
2.1发达国家的基本情况.
从“使用周期”的角度看,电池的生产、使用到废弃也是一个商品的生命周期见图2。因此,选料、制造、运输、销售、使用、回收利用、最终处置等环节;都必须加强环境管理,企业在制定生产计划、开发新产品和回收废弃产品时必须考虑环境保护的要求;消费者在购买、使用和丢弃电池时也不能对环境造成危害,而发达国家在这方面做得比较完善。
图2电池的“生命周期”
丹麦是欧洲最早对电池进行循环利用的国家,1997年镍镉电池的回收率就已达到了95%。英国1999年约回收镍镉、镍氢和锂电池450t。日本早在1993年就开始回收废电池,汽车用铅蓄电池目前已全部回收,并有较成熟的处理方法;其他二次电池的回收率也已达84%。美国目前主要回收可充电电池,由可充电电池再利用公司与销售商签订销售许可合同(含废电池回收条款),这种方式销售的可充电电池约占总量的75%。德国从1998年10月开始以法律形式规定对电池进行回收。
2.2我国废电池处理现状
我国是电池生产和消费大国,每年电池的生产达180亿只,占世界总量的1/4;消费量达80万只。各级政府已开始重视废电池的管理与处置,目前主要限于对锌锰电池和镍镉电池的回收,但效果并不明显。制约此项工作普及、深人展开的主要原因有两个:其一是电池的品种多、数量大,难于分类,收集困难;其二是国家尚未建立完善的回收管理体系,缺乏相应的政策法规和保障、激励措施。
2.2.1现行管理政策
1997年,中国轻工总会、国家经贸委、国内贸易部、外贸部、国家工商局、国家环保局、国家海关总署、国家技术监督局、国家商检局联合发出《关于限制电池汞含量的规定》。借鉴发达国家的经验,要求国内电池制造企业逐步降低电池汞含量,2002年国内销售的电池要达到低汞水平,2006年达到无汞水平。从实际进展来看,国内电池制造业基本按照本规定》要求逐步削减电池汞含量。目前,我国电池年出口约100亿只,年消费量约80亿只,都已达到低汞标准(汞含量小于电池质量的0.025%)。其中约20亿只达到无汞标准(汞含量低于电池质量的0.0001%)。
虽然我国在《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》中,对废电池的回收与处置进行了规定,但在很长的一段时间内相应的政策法规还不完善,管理手段和措施还缺乏针对性。为此,国家环保总局于2003年正式发布了“废电池污染防治技术政策”。
2.2.2专项处理技术的研究开发和设施建设
“七五”科技攻关项目中,原国家经委和有色金属总公司曾组织中南工业大学和北京冶炼厂等单位完成了“从废干电池及镀锌渣中综合回收锰及电解二氧化锰新工艺”的中试,并根据鉴定成果建立了小型生产线,投产后效果很好。
原商业部、内贸部组织物资再生利用研究所进行的“八五”科技攻关项目也取得了重大突破,不仅铅和锌的回收率分别达到95%和90%以上,而且回收过程中铅尘和硫酸污染亦大为改善。
但是,由于废电池原料的不确定和其他客观条件,已取得的科研成果不能有效地转为工业化生产,极少数规模化废电池回收处理厂也未能稳定运行。
我国在废电池的管理和回收方面还处于较低水平,基本上还没有形成一条畅通的废电池回收处理渠道。废电池回收率低的现状直接限制了处理规模的扩大和处理技术的提高,阻碍了废电池回收利用的产业化。因此抓好废电池的回收工作应是废电池处理工作的首要环节。
3废电池的处理方法
随着电池产业不断发展,不同类别、规格的废电池所需的处理方式、处理技术也相应形成。国际上通行的处理方式有3种:固化深埋、存放于旧矿井、回收利用。而废电池回收利用是当前行业管理工作的重点。
3.1含汞电池(干电池)的处理
对于含汞较低的电池,主要采用固化的方法进行处理,固化后填埋。
对于含汞较高的电池(如普遍使用的碳锌电池和碱性锌锰电池),有湿法与火法处理方法。湿法冶金有焙烧一浸出法和直接浸出法。火法冶金分为常压冶金法和真空冶金法。目前,瑞士、日本、瑞典、美国等国主要采用火法冶金工艺。
3.2含铅蓄电池的处理
20世纪90年代初采用的铅酸蓄电池再生工艺主要分为机壳解体、分类(铅粉、铅泥、小块铅合金、铅渣)、再生等。近年来,我国对废铅蓄电池回收利用技术的开发又有了新的突破——火法冶炼再生铅工艺,此项技术具有回收效率高、污染小等特点。
3.3含镍电池的处理
含镍电池的处理目前有干法与湿法两类。干法工艺主要利用镉及其氧化物蒸气压较高的特点和镍分离。湿法工艺利用硫化镉和硫化镍容度积的差异,控制一定条件,使镍、镉分离。
3.4锂离子电池的处理
锂离子电池处理工艺为先将电池焚烧以除去有机物,再筛选去铁和铜后,将残余粉加热并溶于酸中,用有机溶媒便可提出氧化钻,可用作颜料、涂料的制作原料。
4废电池管理对策与措施
废电池的回收处置工作仅依赖于技术进步是远远不够的。目前在废电池管理与处置体系中,管理显得更重要。只有实现废电池的规范化、有序化管理,才能充分发挥出先进技术的作用与优势。
4.1废电池管理原则
4.1.1“三化”原则。即对废电池的污染防治,采用减量化、资源化、无害化的指导思想。
4.1.2全过程管理原则。即对废电池的产生、收集、运输、利用、储存、处理的各个环节,都实行控制管理。
4.1.3职责义务对应原则。即生产部门、流通部门和消费者都有职责、义务参与废电池的收集和协调管理,这也是废电池管理的突出特点之一。
4.1.4重点管理原则。由于不同类别废电池对环境的影响差别很大,对其应采取区别管理原则。对于重点类别电池的产销各环节应进行严格监控,重点管理。
4.1.5源头分类收集原则。源头分类是科学、规范进行废电池管理的有效措施,是分类储存、分类运输、分类处理的基础。
4.1.6集中处理原则。即按省或地区在全国建立若干较大规模的、技术先进的废电池集中处理基地,以节省项目投资,提高处理效率。
4.1.7管理与技术开发并重原则。废电池的再生利用及处理技术与其管理措施互为激励或制约。因此,在抓管理的同时,要重视废电池再生利用及处理技术的发展。
4.2管理对策与措施
4.2.1建立完善的废旧电池管理体系,实行社会化管理完善的废电池管理体系是由相应的行政管理体系、行业管理体系、社会化管理体系、技术支持体系,以及与其配套的政策、法规、规程、标准等有机融合而构成。
废电池的社会化管理必须以政府为主导,发起和督办各项工作,并协调各部门的关系;各相关部门(环保、经济、工业、卫生部门等)都应切实负起自己的责任,以大局为重,兼顾各方需求,确保此项工作的顺利进行;公众在废电池的分类收集、回收利用等方面给予积极配合。
4.2.2加强废电池管理的政策、法规建设
各级政府应以《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》为指南,根据废电池产生及管理现状以及社会经济发展的外部环境,制定符合实际情况的政策、法规及切实可行的实施细则。
国家及其环境保护行政主管部门应尽早颁布指导全国废电池管理、处置的基本政策、法规。各省、市应结合自身具体情况的发展需求,制订相应的废电池管理、处置的地方政策、法规。
小城镇可以根据当地情况出台必要的实施细则,具体落实废电池的回收利用及处置工作。
4.2.3废电池的管理必须从源头控制
废电池管理的重点是源头,源头管理的关键是分类管理。电池的生产、销售、使用各环节,在一定意义上都是废电池的产生源头,都对废电池的处置负有责任和义务。
首先,从电池设计开始就应充分考虑原料、结构、外观等方面的环保需求,减少重金属等有害成分的含量,力求减少污染、延长使用寿命,并对不同类别电池进行标识。
其次,在销售环节上,“以旧换新”、“滞留押金”等都是推动和保证废电池源头分类的有效措施。
再者,使用者是废电池的直接产生源。根据“污染者付费”原则,使用者应支付部分废电池的收集、运输、储存、处理费用。
对于废电池实施源头控制,还应尽快建立健全废电池回收体系,以确保全面有效管理。
4.2.4收集、运输和储存的规范化
废电池在收集、运输甚至储存过程中,都可能因收运器具的破损或管理不善而出现腐蚀泄漏,导致污染环境。因此,规范各个环节的管理,建立完善的管理体系、管理制度同样重要。
4.2.5废电池资源化与无害化的协调管理
资源化与无害化既是废电池管理的目标,又是相互促进的两项工作。废电池管理的首要目的是控制污染—无害化,但其实施过程中能使部分资源得到再次利用;换个角度看,将废电池重金属回收,不仅实现资源再利用,而且减少环境污染物。
4.2.6利用经济杠杆促进废电池回收处理
经济手段是废电池管理与处置的必要、有效的方法。如:向电池生产企业征收废电池处置费,向进出口单位征收电池环境税;在销售环节向批发商和零售商收缴押金,以激励“以旧换新”、“分类收集”等活动的开展;设立废电池处理专项基金,以扶持、鼓励开展废电池回收处理的专项研究、宣传教育或设施建设;施行必要的奖惩措施等。
4.2.7开展废电池回收利用示范工程研究
废电池的管理是一个系统工程,过程复杂、牵扯面广、影响因素多,为便于在全国范围内有序开展这项工作,有必要通过示范工程的建设、研究,探索方法、积累经验。
在废电池分类收集、运输、储存、集中处理及资源化利用的过程中,示范工程研究的重点应放在系统的前半程—收运、储存,其中重中之重是收集及分类收集。
从示范工程的规模、层次看,应将重点放在中小城市和广大小城镇从而保证示范项目的社会性、代表性、针对性以及适用性。
5结束语
废电池的回收处置是一个复杂的系统工作。
首先应按国家的政策、法规实施规范化管理;再则相关技术部门在组织研发基础上提供符合“三化”要求的技术支持;最后是使公众形成废电池必须回收处理的清晰概念,促使社会各阶层、各部门完善并强化社会化管理。对于广大中小城市来说,目前的工作重点是垃圾分类回收源头控制管理上。
6参考文献略