废旧电池回收利用技术及对策

目前，全球的电池产量以每年近20%的速度增长。据不完全统计，我国电池的年消费量高达70亿～80亿只，约占世界总量的1/3。随意丢弃废旧电池不仅污染环境、危害人体健康，而且浪费资源。因此，开展废旧电池回收利用研究对保护环境和人类健康、有效利用资源、建设资源节约型社会等都具有现实意义。 
1废旧电池的危害 
一般而言，电池中的主要成分有锌、汞、镉、镍、铅、锰、铜、铁等金属和各种酸性或者碱性电解质溶液。废旧电池的危害主要集中在其所含的少量重金属和碱性电解液上。据专家测试，1节锌银纽扣电池能污染600t水；1节废弃的1号电池的溶出物足以使1m2土壤失去农用价值。 
废旧电池中含有的重金属物质溶出后能够污染土壤和地下水，并在鱼类、农作物等动植物体内累积，经过食物链最后被人体吸收。这些有害物质如果长期在人体蓄积，会损害神经系统、造血功能、肾脏和骨骼，甚至致癌。 
2废旧电池回收利用的必要性 
1）有利于我国经济社会的发展。进入21世纪以后，我国正从电池生产和消费大国向电池废弃大国发展，电池的消费量逐年攀升，处置包括废旧电池在内的电子废物对确保我国经济的快速和持续增长意义重大。 
2）有利于保护人类赖以生存的环境。废旧电池未经分类和回收利用而直接丢弃，其中大部分被作为生活垃圾处理。当垃圾焚烧或填埋处理时，电池中的有害物质直接进入大气或随着残渣埋入地下，从而对大气、地下水及土壤造成污染，给生态环境和人民身体健康带来严重的潜在威胁。 
3）有利于保护我国宝贵的资源。电池的生产消耗了大量的有色金属资源，而且都是不可再生资源，其中包括国内紧缺的镍、镉、钻、汞等重金属成分。如果能够从废旧电池中回收利用其中所含的金属资源，就可以有效地缓解资源稀缺所带来的压力。 
3国内外废旧电池回收利用现状 
3.1国外 
3.1.1德国 
德国制定了《循环利用与废物法》，规定了电池行业的产供销责任，并于1998年通过了关于回收与处置废旧电池的条例，要求消费者将使用后的干电池、纽扣电池等各种类型的电池送交商店或者废品回收站回收，商店和废品回收站必须无条件接收废旧电池，并转送处理厂进行回收处理。同时，还对有毒性的镍镉电池和含汞电池试行押金制度，即消费者购买媒介电池中含有一定的押金，当消费者拿着废旧电池购买新电池时，在价格上可以自动扣除押金。德国还建有先进的电池分选和处置工厂，年处理量很大且处理成本很低。 
3.1.2日本 
日本在回收处理废旧电池方面一直走在世界前列。日本电池协会在20世纪90年代就开展了收集二次电池的活动，收集率超过80%。此外，日本《资源有效利用促进法》要求二次电池或使用二次电池用品的生产者或者进口商必须建立收集和回收系统。针对镍镉、氢镍、锂离子、小型铅酸等电池的回收成效显著。其采用的方法主要是在各大商场和公共场所放置废旧电池回收箱，依靠电池生产企业的赞助实施回收。目前，日本国内已经无含汞电池，主要回收电池的铁壳和其他金属原料，并进行二次产品的开发制造；汽车用铅蓄电池已全部回收并有成熟的处理工艺技术。 
3.1.3美国 
美国是废旧电池管理方面立法最多、最细的国家，并建立了完善的回收体系，而且建立了多家废旧电池回收处理厂，同时坚持不懈地向公众进行宣传教育，让公众自觉地支持和配合废旧电池的回收工作。著名的RBRC公司是美国规模最大的电池回收公司，是一家非盈利性的民间环保机构，得到了200多家镍镉电池生产商的赞助，并且每年都能从北美有害物质管理协会获得资金资助，用于管理人员的培训和其他支出。该公司在美国和加拿大设立大量废旧电池回收点的同时，还设计制作了专门的电池回收箱和带拉链的塑料回收袋，分发给各地的电池回收商和社区的垃圾回收站。为加强对中小学生的教育，培养他们的环保意识，该公司特地制作了1套有关电池的科普材料和录像带，免费赠予中小学校作为科技常识课的教学教材。 
3.2国内 
3.2.1公众对废旧电池的危害认识不足 
尽管近年来人们的环保意识逐渐加强，但由于宣传教育力度不够，人们对废旧电池的污染危害认识不足，积极主动地参与废旧电池回收的意识淡薄，对电池是否符合环保标准漠然，很多设置的废旧电池回收装置形同虚设。目前，我国是世界第一大电池产销国，年消费量近100亿只，但由于废旧电池的回收通常以民间自发为主，电池（主要是干电池）的回收率很低，大量的废旧电池被丢进生活垃圾中。 
3.2.2难以形成规模化产业

当前在我国有能力处理废旧电池的厂家只有少数几个，而且规模都不大。北京市一家电池处理厂，虽然废旧电池处理技术已取得良好的实验结果，但全市每年回收的十几吨电池顶多只够实验使用，要使处理技术发挥更显著的作用，则需要3000t废旧电池。低回收率直接导致了回收处理企业的经济效益低下，进而阻碍了处理规模的扩大和处理技术的提高，严重影响了我国废旧电池回收利用产业的发展。 
3.2.3缺乏完善的回收体系 
目前还没有较完善的回收系统，多数回收的废旧电池只能堆放在回收箱或垃圾站内，并不能得到妥善的处理处置。一些不正规的小企业由于缺乏必要的技术支持和处理设备，不但很难有效回收利用，反而会造成更为严重的二次污染。 
3.2.4相关法律制度不健全 
近年来，我国陆续出台了一些关于电池污染环境防治方面的法律法规，如1997年下发了《关于限制电池生产含汞量的规定》，2003年出台了《废电池污染防治技术政策》，2005年施行了修订后的《固体废物污染环境防治法》等。但上述法律法规均无针对废旧电池回收利用的具体措施和详尽细则，缺乏相应的奖惩机制，政府职能部门不能对生产、回收处置企业和个人做出有针对性的指导和管理，加大了废旧电池的回收利用难度。 
4废旧电池回收处理技术 
4.1无害化填埋 
通常对含汞、铅等污染严重且难以回收利用的废旧电池采用无害化填埋技术。此法操作简单方便，处理成本低，但对防渗要求十分严格，若处置不当，很容易导致填埋区域的污染，不利于土地资源的开发与利用。常用的方法是混凝土固化包埋。 
4.2综合回收利用技术 
4.2.1湿法 
湿法冶金回收过程是基于电池中的部分金属、非金属物质能够溶于酸的原理。废旧电池中的部分物质与酸作用产生可溶性盐而进入溶液，溶液经净化后电解生产金属单质和金属氧化物，或生产化工产品及化肥等。该方法相对比较成熟，回收产物纯度高。 
德国马格德堡近郊区的废电池湿法冶金流程：各类电池（除铅酸蓄电池外）均溶解于硫酸，然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属。该方法处理废旧电池物质回收率和纯净度均比干法要高，而且可省去分拣环节，其成本虽然比填埋方法略高，但贵重原料不致丢失，也不会污染环境。荷兰等国也对镍镉废电池湿法冶金回收处理进行了深入研究。 
4.2.2干法 
干法回收处理技术又称烟法或火法，是对废旧电池分类筛选后，在600-800℃高温下焙烧，使废旧电池中的金属及其化合物氧化、还原、分解、挥发及冷凝。此法处理成本一般较湿法高。 
瑞士巴特列克公司采取将旧电池磨碎，然后送往炉内加热，提取挥发出的汞，温度更高时锌也蒸发出来进行回收。铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金。 
德国阿尔特公司研制的真空热处理镍镉电池成本非常低，废电池在真空中加热即可回收其中的气态汞，然后将剩余原料磨碎，再采用不同的物理方式分离各类金属用作原料。 
4.2.3干湿结合法 
干湿结合法回收处理技术是将干法和湿法的优点结合起来，先用焙烧的方法回收汞和部分锌，再用浸取、过滤等方法回收锰和剩余的锌。此法回收效果较好，但工序较复杂，成本较高。 
澳大利亚Voest-Alpine工程公司的干湿结合法处理流程：首先将纽扣电池和柱形电池进行分选，纽扣电池进入650℃高温处理，汞被蒸发、冷凝并回收。剩余的残渣溶解于硝酸，其中不锈钢壳不溶解，可使其分离，然后加入盐酸沉淀出氯化银。氯化银用金属锌还原为金属银。其中产生的废水用固定电解床回收所有微量汞，然后中和排放。柱形电池首先被粉碎、筛分，通过磁选分离筛上物中的含铁碎片，剩下塑料和纸片；筛下物中主要有氧化锰、锌粉和碳，通过热处理去除其中的汞和锌。热处理残渣通过淋溶除去钠和钾，剩下的产物可用于生产电磁氧化物。 
5建立废旧电池回收利用体系的对策 
5.1完善法律法规，加强监管 
建议政府职能部门尽快出台相关行业政策及法律法规，制定符合我国国情的管理办法和具体可行的操作管理实施细则，对废旧电池回收利用加以引导，明确产销商和消费者回收废旧电池责任，并在科技创新和资金投入等方面给予一定的扶持，对积极参与废旧电池回收利用的企业和科研院所给予政策和资金的倾斜。同时，政府多个部门要联合加强对电池生产流通领域的管理，推行产品“环境标志”制度，鼓励电池生产企业积极开发无害化绿色环保电池，并按照“谁污染，谁治理”的原则，对电池生产企业征收环境税用于废旧电池回收处理和综合利用。 
5.2拓宽废旧电池回收渠道 
提高废旧电池的回收率是废旧电池回收利用产业化的基础。目前我国的废旧电池回收网络主要由民间组织、个人志愿者组成，要进一步拓宽废旧电池的回收渠道，为废旧电池回收利用创造各种便利条件，如在各居民点和公共场所普遍设立专门回收电池的回收箱，推广普及垃圾分类回收的措施等。同时，改进现有的回收方式，如以旧换新、上门服务、增加回收点等，并建立完善的电池回收运输体系，使收集站点的废旧电池及时得到妥善处理。5.3加大对公众的宣传教育力度 
要加大宣传力度，让越来越多的人认识到废旧电池的危害，树立废旧电池必须回收利用的观念，改掉随意丢弃废旧电池的不良习惯，使大众普遍形成自觉上交废旧电池的环保意识。目前农村地区的废旧电池回收装置几乎为零，人们即使知道废旧电池是危害环境的垃圾，也不知如何处置。要通过学校加强对在校学生的教育，通过开设科普课和社会实践活动，培养人们保护环境的社会责任感，同时也能起到带头和教化的作用，争取更多的人参与废旧电池回收利用的社会活动。 
5.4加强技术研究开发，吸引更多的企业参与 
废旧电池回收利用要形成体系，最终回收的废旧电池被合理处置和利用才是关键。因此，在完善立法的同时，还要加大对废旧电池回收利用技术应用、工程化和产业化课题的研究。学习借鉴国外先进的处理技术和管理经验，促进废旧电池回收技术优化改进，开发出适合我国国情的规模化收集、科学化分类、专业化处理、资源化利用的废旧电池回收利用系统工程模式，并吸引更多的企业进入废旧电池回收利用行业，使之形成市场化运作和产业化体系。 
参考文献略