废电池回收利用研究

电池是现代工业社会最重要的电源之一，广泛应用于照明、电动车、汽车、通信、计算机、家用电器、军事等不同领域。近几十年来，随着电池使用量的大量增加，报废电池量越来越大，而且回收率低，处理面临诸多困难，再利用水平不高。电池给人们生产和生活带来便捷的同时，废电池对人体健康的危害和生态环境污染也较为严重，如不能回收利用，资源的流失浪费也很严重。因此，废电池污染及其回收利用已成为目前社会最为关注的环保焦点之一。
然而废电池的回收利用，目前在我国才刚刚起步，面临诸多问题和困难，状况令人担忧，国外在这方面有许多经验技术值得我们借鉴和学习。废旧电池不仅是垃圾，还是可以再生利用的工资资源，其中含有大量有价值和可再生利用的材料，如果加以回收，处理合理再生利用，不仅能解决环境污染问题，而且具有明显的经济效益和社会效益。因此，对废电池的回收利用应引起各方的重视，积极采取对策，回收利用废电池。这是保护我们赖以生存环境和我国宝贵资源的需要，符合可持续发展战略，利国利民，造福于后代。
1废电池污染的分析
1.1电池的种类及其主要污染物
电池有多种分类，通常按其工作性质可分为：原电池（一次电池）、蓄电池（二次电池）、贮备电池、燃料电池、太阳能电池、原子能电池等。市场上普遍使用的主要是原电池和蓄电池，在这二类电池中，原电池使用量最大，占电池使用量95%以上。电池中的主要污染物质有锡、铅、汞、铝、镍、锌、猛等重金属，以及酸、碱等电解质溶液等。
1.2废电池污染物对环境的污染及对人体的危害废旧电池中含有汞、铅、镉、镍等重金属及酸、碱等电解质溶液，对人体及生态环境有不同程度的危害。这些有毒物质通过各种途径，如人类通过饮水、通过食物链直接或间接地进入人体，长期积蓄难以排除，就会损害人的神经系统、造血功能和骨骼，干扰和损伤肾功能，生殖功能、容易使人慢性中毒、瘫痪、甚至致癌。
废旧电池对自然环境威胁也很大，若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，或者随手丢弃，其污染物进入鱼类、农作物中，就会破坏人类的生存环境。渗出泄漏的汞等重金属物质也会渗透于土壤、污染地下水。有资料显示，电池烂在地里，能使1平方米的土壤失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量[1]。给环境留下长期、潜在的危害。
2国内外废电池回收利用现状
2.1国外废电池回收利用现状
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%。日本早在1993年就开始回收电池，其中铅蓄电池已做到全部回收，其次二次电池的回收率也已达84%，并且有较成熟的处理利用方法，对回收电池的铁壳和其中的“黑”原料也进行二次产品的开发制造。特别是回收锂离子电池中的镍利润可观，瑞士建立了两家专门加工利用废电池的工厂，将旧电池磨碎，然后送往炉内加垫，铁和锰混合而成为炼钢所需的锰铁合金，并将锰、锌、铜、镍等金属氧化混气物作为金属废料直接出售。德国从1998年开始以法律形式规定对电池进行回收，规定商店和废品回收站必须无条件接收废旧电池，并转运生产厂家进行回收处理。他们在每个生活小区均放置废电池回收箱，目前已做到废电池全部收集、分类处理和处置。美国是在废电池环境管理方面方法最多最细的一个国家，不仅建立了完善的废电池回收体系，有多家废电池处理厂，还不断向公众进行宣传教育，让公众自觉地支持和配合电池回收工作。他们占总量的75%可充电电池通过再利用公司与销售商签订销售许可合同与回收条款的方式，加强其管理和回收利用。另外，有的国家还制定了一系列相关政策，对废电池回收处理企业，每处理一吨，政府给予补贴。韩国生产电池的厂家，每生产一吨要交一定数量的保证金，用于回收者、处理者的费用，并指定专门的工厂进行处理。还有的国家对电池生产企业征收环境治理税或对废旧电池处理企业进行减免税等。
2.2我国废电池回收利用现状
我国是电池生产和消费大国，每年电池的生产多达180亿只，占世界总量的1/4。随意丢弃电池，不仅污染环境，危害人体健康，而且浪费资源。为此，我国各级政府已开始重视废电池的回收管理与处置利用。首先从源头上加以治理，我国1997年12月下发了《关于限制电池汞含量的规定》，要求国内电池制造企业逐步实现对电池产品汞含量的限制。目前，生产的电池都已达到低汞标准，其中部分已达到无汞标准。在我国《固体废物污染环境防治》中，对废电池的回收与处置也进行了规定，但在很长的一段时间内相应的政策法规还不完善，缺乏具体的实施细则，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》，进一步指导废电池的回收利用工作。其次在废电池的处理技术上也开始进行专项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，并根据鉴定成果建立了小型生产线。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成果，不仅铅和锌的回收率都达到90%以上，而且回收过程中铅尘和硫酸污染也大为改善[2]。

但是，我国在废电池的回收管理处理利用方面还处于低水平，基本上还没有形成一条畅通的废电池回收处理渠道。虽然废旧电池对环境的污染也引起了公众媒体和环保部门的普遍关注，但我国废电池回收利用的现状令人堪忧，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商业化。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，废电池的回收利用还存在诸多问题。
2.2.1对废电池的危害认为不足，回收率低
我国是世界第一大电池产销国，废电池的回收率却不足2%，虽然近几年废旧电池的回收已引起有关部门重视，指定了专门进行回收的定点单位，同时在学校、商场、社区等一些高密度人群区设立了回收箱，但收效甚微。据不安全统计，北京市年电池消耗量达6000多吨。1998年以来，北京市有用垃圾回收中心共收废旧电池400余吨，回收率仅为1.7%，大量的废旧电池被丢弃。上海市从1998年开始共收废旧电池100多吨，这与全市每年产生的大约3000多吨废旧电池相比相去甚远[3]。
2.2.2处理技术与工艺研究不成熟，回收的废旧电池难处置
尽管我国废旧电池回收率低，但是已少量回收的废电池如何处置已成为回收者的一大难题。由于找不到回收处理废旧电池的部门和企业，回收的废旧电池往往遭遇“无家可归”的境地。如济南银座商场自1998年开始就义务回收废旧电池，迄今已回收几十万节，除一部分送到一家企业作处理试验外，其余的仍存放在商场。北京1998年成立的有用垃圾回收中心，几年来已回收的400多吨废旧电池，至今大部分仍堆在回收中心的集装箱里[4]。回收只是让废旧电池搬个家，集中到一个地方，但从治理污染本身来说，此法并不可取。回收废电池难已处理，这是因为目前我国尚未建立一个完善有效的回收网络和体系，废旧电池处理行业还没有建立一套产业化、规模化和专业化的运作模式。尽管现在处理各类废电池的技术已经有不少，而且有的还比较成熟，但各种经济因素制约着废旧电池处理产业的发展。废旧电池处理回收率低，效益周期长，难以有太多的经济效益，甚至无利可图，还要赔钱，很难吸引投资者，所以也就很难形成产业化规模，而没有规模就无法实现效益。1997年，北京开始回收废旧电池时，曾有七八家企业进入废旧电池处理行业，但后来均退出了。目前在我国有能力处理废旧电池的厂家还只有少数几个，但规模都不算大。废旧电池的回收利用一直处在“纸上谈兵”的状态。
2.2.3立法滞后，缺乏政策的支持
目前，在我国还没有制订相关的政策法规，规定生产企业和有关部门废旧电池必须回收，禁止个人将废旧电池随意丢入生活垃圾中，缺乏电池回收利用的详尽细则，以使有关职能对生产企业、回收部以及个人有针对性的指导。同时，也没有相应的奖励、处罚措施，鼓励和扶持废旧电池回收处理企业产业经营，不利于废旧电池回收利用工作的开展。
2.2.4我国废电池回收利用现状原因分析
造成我国废电池目前回收利用状况原因：（1）人们对废旧电池污染的认识不足，对废旧电池的危害没有引起足够的重视，环保意识不强。随意丢弃废电池的现象十分严重。即使有些场所已主动设置了回收箱，很多市民也并不能主动地将废电池放进去。（2）尽管我国的废电池回收率很低，但是少量的废电池应如何处置，已经成为回收者的一大难题。有关环保专家分析认为，目前我国尚未建立一个完善有效的回收网络和体系，是造成回收率不高处理难的主要原因，即使回收上来的废电池也无法处置，处于“无家可归”的境地。（3）缺乏成功的回收和无害的处理废电池的技术和工艺。专家认为，我国废电池回收处置面临的尴尬局面还缘于国内废电池处理行业还没有形成一定规模的产业化运作模式。（4）尽管处理技术有的还比较成熟，但在国内回收废电池的最大问题还在于经济效益上不划算，处理废电池要赔钱。政策法规不健全，缺乏必要的法律依据和政策挟持，回收利用者从回收利用过程中得到的经济效益很低。这样，就造成废电池回收处理企业少，回收的废电池无法处置，而回收率低，处理企业上不了规模，经济效益就差，回收利用这项工作难以开展，这使得我国废电池回收利用的状况不容乐观。
3废电池回收利用价值及处理技术
3.1废电池回收利用价值
据环保专家介绍，在废电池中每回收1000克金属，其中就有82克汞、88克镉，可以说，回收处置废电池不仅处理了污染源，而且也实现了资源的回收再利用。以占我国电池总量92.5%的锌锰电池为例，1号废旧锌锰电池的组成，重量70g左右，其中锰棒5.2g、锌皮7.0g、锰粉0.5g、其他32g，其中有用物质锌、放电二氧化锰、铁、铜、汞及石黑，占电池总量的75%，可以作为资源化的主要对象。根据中国电池工业协会提供的2000年我国电池生产的数据计算，仅生产锰锌电池每年就要消耗锌金属15万吨，放电二氧化锰27万吨，铜金属0.8万吨，钢16万吨还有石黑的消耗。这些金属都取自于我国的矿产资源，把它们都丢到垃圾填埋场，岂不是资源的浪费。据有关部门测算，我国每年产生的废旧电池可回收12万吨锌、2万吨铜，以及大量的其他可利用物质[4]。发达国家对废电池的回收与利用极为重视。西欧许多国家不仅在商店，而且直接在大街上设有专门的废电池回收箱，废电池中95%的物质均可以回收再利用，尤其是重金属回收价值很高。我国除了汽车用的铅酸蓄电池被回收利用之外，其他种类的废电池都“一扔了之”。3.2废电池回收利用处理技术
3.2.1锌锰干电池的处理
有湿法冶金与火法冶金两种。湿法就是基于Zn、MnO2可溶于酸的原理，将电池中的Zn、MnO2与酸作用生成可溶性盐进入溶液，溶液经过净化后电解生产金属锌和电解MnO2或生产其他化工产品、化肥等。湿法冶金又分为熔烧—浸出法和直接浸出法。火法冶金就是在高温下使废电池中的金属及其化学物氧化、还原、分解和挥发及冷凝的过程。它又可分为常压冶金法和真空冶金法。
3.2.2镍镉电池的处理
其处理工艺有干法和湿法两种。干法主要利用镉及其氧化物蒸气压高的特点，在高温下使镉蒸发而与镍分离。湿法则是将废电池破碎后，一并用硫酸浸出后，再用H2S，利用硫化镉和硫化镍容度的差异，控制一定条件，使镍镉分离。
3.2.3铅蓄电池的处理
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，此项技术是有回收率高、污染小的特点。
3.2.4锂离子电池的处理
相对而言，锂离子电池中最具高回收价值的金属是钴、而不是锂。其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，用有机溶媒使可提出氧化钴，可用作颜料、涂料的制作原料。
4废电池回收利用对策与建议
4.1加大宣传和教育力度，提高公众的环境责任意识
目前废电池回收难成气候，这与广大居民对废旧电池的危害认识不足，没有形成自觉收集、不随意乱扔的环境保护意识有关。虽然有一些环保志愿者为此做了大量工作，取得了一定的成绩，但是个人能力毕竟有限。必须大力宣传，使广大人民群众了解到废电池污染环境及对人体健康的危害，提高人们对废电池回收利用意义的认识，树立人们对废电池必须回收利用的观念，从而使全社会每个公民都积极自觉地参与到废电池的回收活动中。
4.2建立一套完善的废电池回收网络体系，以实现全面有效的管理
目前，人们对废旧电池造成的危害有所认识，但由于无处存放无处回收，只好随手丢弃。因此应采取措施，为废旧电池回收利用创造各种便利条件，加快普及垃圾的分类回收，在各居民点普遍设立专门回收废电池的垃圾桶，以各单位包括街道居民委员会、物业小区等行政系统为中心建立废电池回收网，回收本单位、本辖区废电池并将其送到接纳再利用废电池的责任部门或回收企业，以政府意义明确接纳回收及再利用废电池的责任部门，建立接纳回收废电池的专门机构和管理体系，在各地设立回收点，形成点多、面广，可运行的网络，这样才能使回收废电池具有可操作性。最近有人提出废电池回收程序：（1）放置（BCB）废电池回收桶；（2）定期专人上门收集；（3）电池分类（普通电池、纽扣电池）；（4）市内库房分类储存；（5）集中到一定数量后装入集装箱内封存，直至国内成熟废电池回收技术出台和规模产业化企业收购处理经营。
4.3制定相关的政策法规
通过建立相关的法规将废电池回收等作为公民应尽的义务和责任来规范，禁止废旧电池随意丢弃或扔入生活垃圾中；制订符合我国实际的管理办法及可操作的管理实施规则，从而使废电池的处理在产业政策的轨道上运行；通过立法要求生产者、销售者必须回收其产品废弃物；还应建立起完善的废电池运输、储存等管理制度，以防止二次污染；政府应出台一些鼓励、支持回收、处置废旧电池的政策及生产环保电池的政策。从投资、税收、技术等方面给予扶持，甚至给予财政补贴，使更多的废旧电池处理企业发展壮大，使回收上来的废电池“有家可归”，“找到娘家”。可利用经济杠杆促进废电池的回收处理，实施必要的奖惩制度。
4.4加强废电池回收处理技术的研究与开发
要积极扶持和引导科研单位和相关企业从事废旧电池回收利用技术的开发工作，早日研制出投资小，处理效益高，无二次污染的新工艺。
4.5要鼓励环保型电池的生产和开发，倡导绿色消费
从电池设计开始就应弃分考虑原料、结构、外观包装等环保需求，从电池生产开始控制，减少重金属等有害成分含量，力求减少污染、延长电池使用寿命，并对不同类型电池进行标识，加快环保型无汞、无铜可充电电池的开发，从源头消除汞、镉等污染物。民众应尽可能利用太阳能，利用机械能，使用环保型充电电池，减少电池的废弃量。
5结语
废电池垃圾污染环境，危害人类健康，必须回收利用。我国是电池生产和消费大国，废电池的回收利用却刚刚起步，存在诸多问题。应提高认识，加强该项工作，采取一系列措施，使我国废电池能够实现系统的回收利用，造福于人类。参考文献：
[1]马瑞新，李国勋，赵建民.废干电池综合利用的研究[J].电池，1999（6）：275～277.
[2]陈卉，陈海滨.废电池的回收利用与处置[J].环境卫生工程，2005，13（2）：12～15.
[3]周金法，尚通明.废电池与材料的回收利用[M].北京：化学工业出版社，2004：43～44.
[4]蒋莉.废旧电池回收利用产业化的若干思考[J].再生资源研究，2004（3）：27～29