废干电池的危害及回收处理

文_王照丽 苏小海 李薇 成都市环境保护科学研究院

1 废干电池简介

1.1 电池种类

电池种类繁多，按照用途上，分为工业电池和民用电池。工业电池主要用于交通，如铅酸蓄电池等。民用电池又可分为干电池和可充电电池。干电池主要有锂锰电池、锌锰电池、锌空气电池等，可充电电池主要有氢镍电池、镉镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池等等。

1.2 废干电池的危害

1.2.1 废干电池中的重金属危害

目前虽然提倡无汞电池，但是部分电池中或多或少还是含有汞、镉等有毒有害的重金属，这些有毒有害物质经过缓慢的消解，进入土壤和水体，从而污染环境。而废干电池中的锌、镉、二氧化锰等成分长期埋在地下，会与土壤中的一些化学物质发生化学反应，生成锌锰酸式盐等并渗入地下，污染该地区的饮用水，造成周围居民蓄积性中毒，从而对人体造成危害。

1.2.2 废电池危害的其他表现

目前，废干电池混入生活垃圾一起处理比较常见，生活垃圾目前的处理方法主要是卫生填埋、堆肥和焚烧三种方式，混入生活垃圾的废电池在这三种处理过程中的对环境的污染作用。填埋过程，生活垃圾中的废电池的重金属通过渗滤作用污染水体和土壤。焚烧过程，高温下废电池中的酸液会腐蚀设备，某些重金属在焚烧过程中挥发进入飞灰中，从而造成大气污染；焚烧炉底重金属堆积，给产生的灰渣造成污染。堆肥过程，由于生活垃圾混入了废电池，会使得肥料中的重金属含量较高，造成堆肥的质量下降。

2 废电池回收状况

2.1 国外废电池回收状况

1996年美国发布了《含汞电池和充电电池管理法》，建立了比较系统的废电池收集体系，建成了以火法冶金工艺为主的废电池处理厂；日本1993年开始有了规模地回收废电池体系，目前日本汽车用铅酸电池已实现全部回收，其他二次电池的回收率也接近90%；1998年10月德国发布了《废旧电池管理法》，由电池工业协会成立了收集回收系统——电池共同回收系统（GRS），该系统收集回收量达到了销售量的33%；2007年5月2日欧盟实施了电池回收指令（2006/66/EC Directive），要求2008年开始强制回收废旧电池，2009年开始在欧盟境内销售的电池都要标明使用寿命，2012年电池收集率达到25%，2016年达到45%；另外，在欧盟境内将被禁止销售含汞量超过0.0005%、含镉量超过0.002%的电池。

2.2 国内废旧电池回收状况

国内废旧电池回收起步晚，回收率低，回收面窄，无专门的回收系统。1979年以来，我国先后出台了与电池回收相关法律法规《固体废物污染防治法》、《关于限制电池产品汞含量的规定》等。2003年10月9日原国家环保总局颁布了《废旧电池污染防治技术政策》，专门针对废旧电池污染控制的重点作了明确的规定，重点是含汞电池、镉镍电池和铅酸电池，在缺乏有效回收手段的情况下，不提倡集中收集达到国家低汞或无汞要求的废旧一次电池。2016年修订了2003年颁布的《废旧电池污染防治技术政策》，修订后的政策重点控制废铅蓄电池、锂离子电池、氢镍电池、镉镍电池和含汞扣式电池。在具备资源化利用条件的区域，鼓励分类收集废原电池；鼓励电池生产企业、废电池收集企业及利用企业等建设废电池回收系统；鼓励电池生产企业履行生产者延伸责任。

3 废电池的回收处理技术

目前废干电池回收处理方法有4种：人工分选技术、干法处理技术、湿法处理技术和干湿混合处理技术。

3.1 人工分选技术

人工分选回收利用技术是将普通干电池进行分类，人工分选出碳棒、铜帽、锌皮及其他残留物，并分别用相应的回收方法进行处理。具体过程为在负压环境带有净化装置的工作台中将干电池逐个剖开，首先将人工分选出的塑料盖送塑料厂再生利用；其次分离后回收铜和碳棒；再次将锌皮洗净后送入电炉重新铸成锌锭；最后二氧化锰及水锰石的混合物送入回转窑煅烧，脱水后获得二氧化锰，实现干电池的资源化利用。干电池中的填充物质既可制取氯化铵，也可制取肥料，补充农作物的锌含量。这种方法对干电池回收利用的比较完全，方法简单，但需人工多，工作环境要求高，污染防治成本高，经济效益不显著。

3.2 干法处理技术

干法处理技术是对废干电池分类筛选后，使废旧电池的金属及其他物质进行氧化、还原、分解、挥发和冷凝。干法回收利用技术分为烟化回收法和电极放电加热分解法。

烟化回收法是对废电池进行分类、粉碎后，放进不低于600℃的马弗炉里高温焙烧，产生的含汞废气采用气旋集尘器或干式电集尘器收集或使用空气冷却或冷凝器冷却等方法将汞回收。其他组分则转入熔化炉或回转窑，在1100～1300℃的高温下使炉料中的金属化合物还原成金属单质，以蒸汽或液体形式进行回收。烟化法只能回收锌锰电池中的锌、汞、铅和铁等金属，电池中的其他组分还需经进一步处理，该方法的推广使用具有局限性，成本较高。

电极放电加热分解法是指在三相电极进行放电的瞬间，使物料瞬间产生4000℃以上的高温，干电池中的铁、锌和铜等金属从锰氧化物中分离出来，同时用冷凝器回收汞蒸汽，其他分完全燃烧。该法虽然对铁、锌和铜回收较彻底，且回收产品纯度较高、除汞效果好，但是该方法操作工艺复杂，设备投资大，耗能较高。

3.3 湿法处理技术

湿法处理技术是根据废电池中的金属及其化合物易溶于酸的性质，先将电池溶解，溶解后的液体用于生产硫酸锌、硫酸锰等或净化后生产锌、二氧化锰等。湿法按照具体工艺不同分为直接酸浸法和焙烧酸浸法。直接酸浸法是将废干电池分类破碎后，置于稀硫酸浸取槽中进行浸取，锌及其化合物进入硫酸溶液，过滤后滤液含硫酸锌，滤渣分离出铜帽及铁皮后，再从剩余滤渣中进一步提取锰。焙烧酸浸法是把废旧干电池经粉碎后，置于电热回转窑内焙烧，在高温焙烧过程电池中的锌以蒸汽形态进入烟气。焙烧后，去除铜帽、碳棒等杂质，用硫酸溶液作溶剂进行浸取。

湿法处理利用技术的优点设备投资少、运行费用较低。如直接酸浸法优点是可利用现有的湿法炼锌工厂的设备和技术对废旧锌锰电池进行回收利用，但加入化学物质多、产品纯度低，工艺流程长，后续的废水处理成本较高。

3.4 干湿处理结合法

干湿处理结合处理技术将干法和湿法的优点结合起来，利用各自的优点，避免各自的缺点，形成新的废旧电池处理回收利用工艺技术和方法，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。该方法利用了干法具有除汞效果好、不引进新的杂质，回收产品纯度较高、对环境的污染小以及湿法设备投资少、操作费用较低的优点。

4 结语

源头控制干电池使用带来的污染，电池生产无汞化，并不意味着电池无需进行处置，电池集中收集后仍需要进行处置。虽然我国已制定了《危险废物污染防治技术政策》《废电池污染防治技术政策》等政策及制度，但距废电池的集中回收、处置工作还有较大的距离，缺乏提高废旧电池回收率，有效利用相关技术指南及政策。在结合我国国情基础上，有针对性地宣传，提高公众垃圾分类收集意识，建立完善的回收体系，分类处置废旧电池，实现废旧电池无害化、资源化十分必要。