浅谈化学废旧电池的回收和利用

陆成禹

摘 要 本文简要介绍了锌锰干电池、镍镉蓄电池等几种电池类型，同时分析了废旧电池对环境、人体的危害，并详细介绍了化学废旧电池的回收处理技术，以便人们能够对上述两种电池及其他类电池加以妥善处理，避免其对环境以及人体造成污染与危害。

关键词 化学废旧电池 危害 回收 利用

中图分类号：TM912 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.02.069

Abstract This article briefly describes the zinc-manganese batteries， nickel-cadmium batteries， such as several battery types， and analyzes the waste batteries on the environment， health hazards， and details of chemical waste battery recycling technology， so that people be able to both batteries and other types of batteries are properly handled， avoid pollution and harm to the environment and the human body.

Key words chemical waste batteries； harm； recovery； utilization

如今，化学电池在我国广泛应用，成为人们生活的必备品。然而，大部分人在使用化学电池之后选择随意丢弃，而不是进行统一处理，这便导致大量化学电池以各种方式进入环境当中，对环境造成污染，影响着人类的健康。我国目前的社会宣传效果不理想，人们没有树立正确的环保意识，且我国化学废旧电池的回收与利用机制尚不完善。作为每一个社会公民，有义务为废电池的回收与处理贡献力量。

1 常用化学电池分类

1.1 锌锰干电池

锌锰干电池将锌筒作为外壳，外壳主要材料为锌。其不仅是电池的保护壳，同时也是该电池的负极。电池内部插入一根碳棒，该碳棒即为电池的正极，之后还需将铜帽加于碳棒顶部。石墨碳棒与保护壳之间使用二氧化锰以及炭黑混合物进行填充，之后使用长纤维纸包裹二氧化锰以及炭黑的混合物作为隔膜，电池制作人员应选用能够通过离子的长纤维纸。隔膜之外，电池制作人员需将氯化铵、氯化锌以及淀粉调制成糊状作为电池的电解质溶液，其中还需添加MnO2，用以处理正极所释放的氢气，避免电池发生极化。内部构造完成之后，需使用蜡以及火漆作为封口物，其放电原理如下：

负极反应：Zn-2e-→Zn2+

正极反应：NH4++2e-NH3+H2

H2+MnO2→Mn2O3+H2O

之后正极所产生的NH3会与氯化锌生成化学反应，形成Zn（NH3）4。通常情况下，干电池的电压范围为1.5V—1.6V。该类电池在使用过程中，化学反应所产生的电流以及电能在正、负极之间循环流动，一段时间之后，电池内部能够产生化学反应的物质逐渐减少，而作为负极的锌皮也开始锈蚀，导致电池提供的电能随之下降，直至完全无法提供电能。该电池提供的电量较低，且释放电量时，容易出现气涨或漏液的现象。

1.2 镍镉蓄电池

该类型电池将氧化镍粉以及石墨粉作为正极的活性物质，其中，石墨粉并不发生化学反应，其负责增强电池的导电性。而负极上的活性物质则通过氧化镉粉以及氧化铁粉组成，氧化铁粉主要负责提升氧化镉粉的扩散性，避免氧化镉粉在电池内部凝结为块状。同时，氧化铁粉还具备增加正、负极容量的作用。电池加工人员会利用穿孔钢带包裹正、负极当中的活性物质，并对穿孔钢带加压，便可形成电池的正、负极板。电池制作人员会选用耐碱性较高的硬橡胶绝缘棍，或是带有孔的聚氯乙烯瓦楞板作为正、负极板之间的填充物。该电池电解液一般使用氢氧化钾溶液，其放电原理如下：

负极反应：Cd+2OH-2e-→Cd（OH）2

正极反应：NiO2+2H2O+2e-→Ni（OH）2+2OH-

不同于锌锰干电池，镍镉蓄电池能够进行多次充电，充电次数高达500多次。相比锌锰干电池，镍镉蓄电池更为经济。不仅如此，镍镉蓄电池能够提供大量电流，且当电池放电时，电池所产生的电压变化较小，能够直接作为直流电源。由于该类电池使用内部结构被完全密封式，因此不存在电解液泄露的现象，也无需加工人员向内部补充电解液。镍镉蓄电池能够进行多次充电以及放电，使用也较为方便。但是镍镉蓄电池有较为严重的记忆效应，即使用人员必须确保镍镉蓄电池完全没电之后，才可进行充电，以延长电池使用寿命。镍镉蓄电池分类较多，应用范围也有所不同。大型袋式镍镉蓄电池往往用于飞机发动机、装甲车等大型机械当中，作为其启动或是备用的电源。而圆柱密封式镍镉蓄电池则用于日常的电动家用工具之中。至于小型纽扣式镍镉蓄电池则应用于电动玩具当中。除上述简要介绍的电池之外，还有锂电池、汞电池等电池。

2 化学废旧电池产生的危害

2.1 环境污染

大部分化学废电池当中含有大量重金属，如汞、锌、铜等，化学废旧电池暴露在自然环境当中，这些物质也会流入环境。重金属不能自行分解，也不会转化为无毒物质。久而久之，大量重金属会以各种渠道污染水源以及土壤。以一节一号电池为例，若放任其在土壤当中腐烂，则其所包含的有毒物质能够令1m2的土地完全失去利用价值。若将一粒纽扣式化学废旧电池丢入水中，其所包含的毒性物质能够使约60万升水受到污染，而60万升的水量几乎为正常人一生所使用的水量。

2.2 人体危害

现今，我国大部分地区的人们都选择将化学废旧电池连同日常生活所产的垃圾一同埋放至土壤当中。长此以往，电池外壳逐渐腐化，内部的液态重金属便会流出，不仅使土壤失去原有的价值，同时会流入地下水，最后逐渐进入人们的生活，甚至渗透至人们的食物当中。不仅如此，人们所饲养的生物也有可能食用受到重金属污染的草类，之后再进入人体，便会形成重金属毒素的慢性积累，使人们形成慢性中毒，具有代表性的便是日本所发生的水俣病。各种重金属对人体的危害也有所不同，具体如下：

第一，锌。锌是人体当中的重要元素之一，其毒性不高，进入人体之后可以令蛋白质逐渐沉淀。一般情况下，人类直接服用1000mg的硫酸锌会出现急性中毒的现象。然而，若氧化锌粉尘进入人类肺部则会引起中毒。人类在锌中毒之后，会出现全身无力，肌肉疼痛，呼吸不畅等现象，中毒过深时，人类会在抽搐、痉挛之后死亡。若人类皮肤不慎碰触硫酸锌以及氯化锌，且硫酸锌以及氯化锌浸入皮肤黏膜，则会出现皮炎以及皮肤溃疡的症状。当水中锌的含量超过每升50mg时，便会提高人类患癌症的几率，或是导致人类患有化学性肺炎。

第二，镉。镉并非是人体的必备元素，婴儿在出生时，体内并没有镉元素，之后随着自身成长，体内的镉元素也不断增加。镉元素主要作用于肾与骨头，其对人体肾的损伤是不可恢复的，较为严重。不仅如此，镉元素还会诱发骨质疏松以及骨折等问题，中毒过深会使人类骨骼变形，甚至会因为自然骨折而死亡。

3 化学废旧电池的回收与处理方法

3.1 一次性电池的焚烧与填埋

就目前而言，我国大部分城市都设有专门负责回收化学废旧电池的垃圾桶。大多数城市对一次性电池的处理方式为连同城市固体废物一同埋入土中，或是直接进行焚烧。根据研究显示，一次性电池连同城市固体废物共同埋入土中，其所产生重金属污染量尚处于可接受的状态。若直接将两种垃圾进行焚烧，或是采用焚烧与填埋共用的方式，其所造成的污染则处于不可接受的状态。因焚烧处理会产生大量的垃圾灰尘，导致垃圾灰数量超标，且电池种类的不同，污染物种类也存在差异，不能一概而论。不仅如此，电池当中部分有毒物质无法通过焚烧处理，即使受到高温也不会消除，之后会进入土壤当中，对地下水造成污染。所以，在日常生活当中，不可自行对电池进行填埋、焚烧或是随意丢弃。

3.2 固化处置法

固化处置方法是将一次电池直接作为混凝土的拌合材料，由于水泥具有较高的粘合性以及固化性，能够容纳大量的废旧电池。同时，废旧电池的掺入也能够提高混凝土的质量，使混凝土更为符合标准。施工企业在获得一次电池之后，将其碾碎添加至混凝土配料当中，与水泥、砂石共同配制成新的混凝土制品。最佳的质量比配合比例应如下所示：

水泥：砂料、石料：废电池=1：（0.90～2.50）、（1.90～6.20）：（0.15～0.40）

固化处置法能够通过水泥将化学废旧电池当中的有毒物质封锁于混凝土当中，之后将混凝土用于道路的铺设。这样做不仅能够节省自然资源的使用量，同时能够完成对废电池的处理。由此可见，在收集化学废电池之后，可将其转交于部分建筑工程施工企业，使其能够通过固化处置法进行处理，减少对环境的污染。我国可对使用该方法施工企业进行一定的经济补助。

3.3 人工分选法

政府在收集电池之后，可以组织人员按电池种类之间的差异进行分类，之后进行分解。以锌锰干电池为例，可将其分为塑料盖、碳棒、锌皮、残渣等。之后将电池各个部件分别送往不同的工厂进行回收与利用。如可将塑料盖送往塑料厂，以便塑料厂进行再加工生成新塑料。拆分的铁壳可送往冶炼厂，为冶炼厂提供生产原料。锌皮的主要原料为锌，可送往化学加工企业，化学加工企业可将锌皮重新熔铸为新的锌锭。至于分解出的残渣，可送往化工企业，由化工人员通过回转窑对残渣进行粉煅烧，获取MnO2作为新的化工原料使用。

3.4 湿法回收技术

湿法技术当中应用较为频繁的是选择性浸出工艺，政府可将废弃电池送往化学加工企业。化学加工企业工作人员依照电池各组分在溶液当中溶解性之间的差异获取金属。具体方法如下：先将废旧电池切开，剥离电池的外壳之后，将KOH清洗干净，使用实验室当中的设备将电池烘烧至550℃至600℃，持续一个小时之久，使Ni（OH）2脱水转化为NiO，同时让有机物碳化。还可向溶液当中灌入CO2，从而形成CdCO3沉淀现象，进而将镉分离出来。同时，学生也可使用生物浸出方式处理化学废旧电池，即使用氧化亚铁硫杆菌进行生物浸出，其具有很强的抗毒性，尤其是对镍与镉两种元素的毒性。学生只需为该生物提供良好的环境以及PH值，便能够使镉、镍以及铁的溶出率高达96.5%左右，甚至达到100%。

4 结束语

化学废旧电池对环境的污染日益严重，成为亟待解决的问题之一。国家应该从管理制度上不断完善，从回收和处理工艺上有效改进，使之走向社会，惠及全民。更重要的是，作为社会公民，有责任也有义务提高环保意识，改变传统行为，为避免废旧电池处理不当而污染自然环境，有效保护人们的生命安全。

参考文献

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