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废电池的环境污染及资源化价值分析

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[摘要]1997年我国电池产量为130亿只,占世界电池总量的1/3,1998年达到140亿只,1999年的产量基本与上一年持平。电池的种类已达到14个系列250个品种,电池行业已形成较为完整的工业体系。 由于废电池内含有重金属以及废酸、废碱等,大量产生的废电他是潜在的环境污染源、对环境和人体健康可能造成严重危害。同时,废电他作为资源存在的一种形式,其中仍含有大量的可用资源。本文对废电池进行了资源化价值研究和环境污染分析。 2废电池的资源化价值分析 废电池的资源化价值取决于3个主要因素:所含金属的价值,废弃资源量以及电池收集的难易程度。对于铅蓄电他中铅使用量、国内所有锌锰干电池所用金属总量统计数据如表1、2所示。 在各类废电池中金属价值较高的为银、镍、镉,铅次之,汞、锌较低;各种电他中废弃资源量为铅酸蓄电池最大,锌锰电池次之,镍镉、镍氢电池量日益增多,氧化银、氧化汞电池较少;大型铅酸蓄电池收集较为容易,且已有先进的再生利用工艺,其他类别废电池的收集工作难于展开。 表1中国蓄电池历年耗铅量 表2全国

1997年我国电池产量为130亿只,占世界电池总量的1/3,1998年达到140亿只,1999年的产量基本与上一年持平。电池的种类已达到14个系列250个品种,电池行业已形成较为完整的工业体系。 
由于废电池内含有重金属以及废酸、废碱等,大量产生的废电他是潜在的环境污染源、对环境和人体健康可能造成严重危害。同时,废电他作为资源存在的一种形式,其中仍含有大量的可用资源。本文对废电池进行了资源化价值研究和环境污染分析。 
2废电池的资源化价值分析 
废电池的资源化价值取决于3个主要因素:所含金属的价值,废弃资源量以及电池收集的难易程度。对于铅蓄电他中铅使用量、国内所有锌锰干电池所用金属总量统计数据如表1、2所示。 
在各类废电池中金属价值较高的为银、镍、镉,铅次之,汞、锌较低;各种电他中废弃资源量为铅酸蓄电池最大,锌锰电池次之,镍镉、镍氢电池量日益增多,氧化银、氧化汞电池较少;大型铅酸蓄电池收集较为容易,且已有先进的再生利用工艺,其他类别废电池的收集工作难于展开。 
表1中国蓄电池历年耗铅量 

表2全国年产生废干电池中金属物质量(t) 

3废电池环境污染问题分析 
3.1污染物释放进入环境的方式和特点 
不同方式的收集和处理处置过程中,废电池中化学物质进入环境的可能释放方式如图1所示。 
废电池中化学物质释放进入环境的过程有如下特点: 
(1)废电池中化学物质释放进入环境过程是在电池包壳破损后发生的,或者是电池包壳本身发生浸蚀作用。 
(2)普通家用干电池中的污染物质大多呈固态,由电池内部迁移到环境中是一种缓慢的过程。 
3.2污染物的危害途径 
废电池中的化学物质可能在废电池的简单堆存以及各种处理、处置过程中通过机械或化学腐蚀作用进入地下水和土壤、大气环境,最终通过食物链进入人体,危害健康。其主要的污染途径示意如图2。 
3.3国外对废电池各种处置方式的风险分析 

图1废电池的收集、处理,处置全过程中的环境污染物迁移途径示意图 

图2废电池中化学物质对环境和人体健康危害途径 
美国、加拿大等针对废电池的各种处理、处置方式可能对于环境引起的污染风险进行了较为深入的研究,其结果为: 
(1)对于干电池自身组成的研究中,Cd和Hg是最受关注的两种重金属。Cd、Hg是毒性很大的物质,在一般条件下,汞在土壤中的迁移非常慢。 
(2)填埋过程中电池中金属不会很快从填埋场中渗滤出来。实验室研究表明,生活垃圾的渗滤液和重金属渗滤液都不能严重影响填埋场衬层。另重金属在粘土中迁移很慢,很难从具有天然粘土衬层的填埋场中渗入到环境中。 
1989年,华盛顿的风险管理中心开展的研究表明,焚烧过程中,汞、镉和铅更易于富集于飞灰中。因此,收尘设施必须能够大量捕及汞、镉和铅,否则就必须将含汞电池、镉镍电池和铅酸蓄电池从焚烧的生活垃圾中分拣出来。 
再生利用方面,1992年安大略的风险研究院(Institute for Risk Research)分析了回收废家用电池的可行性,收集体系的建立、当时各种电池再生利用技术状况以及再生利用的经济问题等。结果表明,收集和再生利用过程中仍存在很大的技术和经济问题。 
国外研究的总体结论:干电池并不能构成废物流中的重金属富集源;大多数电池可填埋、焚烧处理、镉镍电池最好进行危险废物填埋或再生利用;镉镍电池应从焚烧处理的生活垃圾中分离出来。 
3.4同生活垃圾共处理处置的污染 
目前,大多数的废电池进入城市生活垃圾,随生活垃圾进入到填埋、焚烧、堆肥的过程中。

在焚烧过程中,汞、镉、砷,锌高温时易气化挥发,部分金属物在炉中反应生成氯化物、硫化物或氧化物,比原金属元素更易气化挥发,而被烟气带走,遇冷空气后凝结成为均匀小粒状物,粒径在1μm以下,难以捕集;这些物质再冷凝成为小粒状物、最终多转化成为底灰残留物,使灰渣中的重金属含量增大,难于处理。 
在垃圾堆肥过程中废电池的污染程度,取决于废电池在进行堆肥处理的生活垃圾中所占的比例。当废电池的数量很低时,则不会构成污染。 
填埋过程中对环境污染程度取决于废电池在生活垃圾中所占的比例以及填埋处置水准。如果填埋完全符合安全标准,由于电池中化学物质到达受污染介质的过程非常缓慢,并且浓度较低,所以并不一定产生很大的污染。 
3.5单独收集管理的环境污染间题 
3.5.1收集、储存、运输过程中的环境污染 
由于有些废电池中还残存有能量,可能引起爆炸等事故,另外,长期的机械或腐蚀作用,废电池可能渗漏,腐蚀容器、运输工具等。在储存过程中,由于大量重金属集中在一起,在发生淋溶作用时,可能会产生大量重金属溶解进入土壤等现象。 
3.5.2处理处置过程中的环境污染 
废电池单独进行填埋,如果填埋过程符合安全标准,其中重金属不会对于环境造成大的危害;但不可能单独进行堆肥和焚烧处理。 
3.5.3回收利用过程的环境污染 
最佳废电池处理、处置方案是进行再生利用,但废电池再生利用过程中,如果技术落后,也可能产生严重的环境污染。如铅酸蓄电池的再生利用过程中,目前小型和土法冶炼厂,通常在冶炼之前未对铅膏进行脱硫、分选等预处理,将成为更大的污染源。 
总之,随着废电池产生量的增加,在环境中的富集量逐渐增大,潜在污染问题将日益严重、加强废电池管理的必要性也日益突出。 
4结语 
针对我国目前各种类电池的使用情况,铅酸蓄电池的收集、再生利用价值较大,且已有先进的再生利用工艺;镍镉、镍氢电池回收价值大,但缺乏能够实现规模化生产的再生利用技术;锌锰电池量大、如能解决收集、再生利用技术间题,也可能有回收再生价值。 
各种废电池的环境污染问题不尽相同,针对不同的废电池类别应采取不同的管理方式。对于产生量大,环境污染严重的废电池建议推行从电池生产、到废电池的产生、运输、储存、处理、处置全过程的管理。对于资源化价值高的废电池类别采用先进的再生利用技术回收其中有价值元素。总之,废电池的环境污染问题日益突出,需采用合理方式解决。



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