廢電池回收利用研究

電池是現代工業社會最重要的電源之一，廣泛應用于照明、電動車、汽車、通信、計算機、家用電器、軍事等不同領域。近幾十年來，隨著電池使用量的大量增加，報廢電池量越來越大，而且回收率低，處理面臨諸多困難，再利用水平不高。電池給人們生產和生活帶來便捷的同時，廢電池對人體健康的危害和生態環境污染也較為嚴重，如不能回收利用，資源的流失浪費也很嚴重。因此，廢電池污染及其回收利用已成為目前社會最為關注的環保焦點之一。
然而廢電池的回收利用，目前在我國才剛剛起步，面臨諸多問題和困難，狀況令人擔憂，國外在這方面有許多經驗技術值得我們借鑒和學習。廢舊電池不僅是垃圾，還是可以再生利用的工資資源，其中含有大量有價值和可再生利用的材料，如果加以回收，處理合理再生利用，不僅能解決環境污染問題，而且具有明顯的經濟效益和社會效益。因此，對廢電池的回收利用應引起各方的重視，積極采取對策，回收利用廢電池。這是保護我們賴以生存環境和我國寶貴資源的需要，符合可持續發展戰略，利國利民，造福于后代。
1廢電池污染的分析
1.1電池的種類及其主要污染物
電池有多種分類，通常按其工作性質可分為：原電池（一次電池）、蓄電池（二次電池）、貯備電池、燃料電池、太陽能電池、原子能電池等。市場上普遍使用的主要是原電池和蓄電池，在這二類電池中，原電池使用量最大，占電池使用量95%以上。電池中的主要污染物質有錫、鉛、汞、鋁、鎳、鋅、猛等重金屬，以及酸、堿等電解質溶液等。
1.2廢電池污染物對環境的污染及對人體的危害廢舊電池中含有汞、鉛、鎘、鎳等重金屬及酸、堿等電解質溶液，對人體及生態環境有不同程度的危害。這些有毒物質通過各種途徑，如人類通過飲水、通過食物鏈直接或間接地進入人體，長期積蓄難以排除，就會損害人的神經系統、造血功能和骨骼，干擾和損傷腎功能，生殖功能、容易使人慢性中毒、癱瘓、甚至致癌。
廢舊電池對自然環境威脅也很大，若將廢舊電池混入生活垃圾一起填埋，或者隨手丟棄，其污染物進入魚類、農作物中，就會破壞人類的生存環境。滲出泄漏的汞等重金屬物質也會滲透于土壤、污染地下水。有資料顯示，電池爛在地里，能使1平方米的土壤失去利用價值；一粒紐扣電池可使600噸水受到污染，相當于一個人一生的飲水量[1]。給環境留下長期、潛在的危害。
2國內外廢電池回收利用現狀
2.1國外廢電池回收利用現狀
丹麥是歐洲最早對電池進行循環利用的國家，1997年鎳鎘電池的回收率就已達到了95%。日本早在1993年就開始回收電池，其中鉛蓄電池已做到全部回收，其次二次電池的回收率也已達84%，并且有較成熟的處理利用方法，對回收電池的鐵殼和其中的“黑”原料也進行二次產品的開發制造。特別是回收鋰離子電池中的鎳利潤可觀，瑞士建立了兩家專門加工利用廢電池的工廠，將舊電池磨碎，然后送往爐內加墊，鐵和錳混合而成為煉鋼所需的錳鐵合金，并將錳、鋅、銅、鎳等金屬氧化混氣物作為金屬廢料直接出售。德國從1998年開始以法律形式規定對電池進行回收，規定商店和廢品回收站必須無條件接收廢舊電池，并轉運生產廠家進行回收處理。他們在每個生活小區均放置廢電池回收箱，目前已做到廢電池全部收集、分類處理和處置。美國是在廢電池環境管理方面方法最多最細的一個國家，不僅建立了完善的廢電池回收體系，有多家廢電池處理廠，還不斷向公眾進行宣傳教育，讓公眾自覺地支持和配合電池回收工作。他們占總量的75%可充電電池通過再利用公司與銷售商簽訂銷售許可合同與回收條款的方式，加強其管理和回收利用。另外，有的國家還制定了一系列相關政策，對廢電池回收處理企業，每處理一噸，政府給予補貼。韓國生產電池的廠家，每生產一噸要交一定數量的保證金，用于回收者、處理者的費用，并指定專門的工廠進行處理。還有的國家對電池生產企業征收環境治理稅或對廢舊電池處理企業進行減免稅等。
2.2我國廢電池回收利用現狀
我國是電池生產和消費大國，每年電池的生產多達180億只，占世界總量的1/4。隨意丟棄電池，不僅污染環境，危害人體健康，而且浪費資源。為此，我國各級政府已開始重視廢電池的回收管理與處置利用。首先從源頭上加以治理，我國1997年12月下發了《關于限制電池汞含量的規定》，要求國內電池制造企業逐步實現對電池產品汞含量的限制。目前，生產的電池都已達到低汞標準，其中部分已達到無汞標準。在我國《固體廢物污染環境防治》中，對廢電池的回收與處置也進行了規定，但在很長的一段時間內相應的政策法規還不完善，缺乏具體的實施細則，管理手段和措施還缺乏針對性。為此，國家環?？偩钟?003年正式發布了《廢電池污染防治技術政策》，進一步指導廢電池的回收利用工作。其次在廢電池的處理技術上也開始進行專項研究開發和設施建設“七五”科技攻關項目中，原國家經委和有色金屬總公司曾組織中南工業大學和北京冶煉廠等單位完成了從廢干電池及鍍鋅渣中綜合回收錳及電解二氧化錳新工藝，并根據鑒定成果建立了小型生產線。原商業部，內貿部組織物資再生利用研究所進行的“八五”科技攻關項目也取得了重大成果，不僅鉛和鋅的回收率都達到90%以上，而且回收過程中鉛塵和硫酸污染也大為改善[2]。

但是，我國在廢電池的回收管理處理利用方面還處于低水平，基本上還沒有形成一條暢通的廢電池回收處理渠道。雖然廢舊電池對環境的污染也引起了公眾媒體和環保部門的普遍關注，但我國廢電池回收利用的現狀令人堪憂，廢電池回收率低的現狀直接限制了處理規模的擴大和處理技術的提高，阻礙了廢電池回收利用的商業化。已取得的科研成果不能有效地轉為工業化生產，極少數規?；瘡U電池回收處理廠也未能穩定運行，廢電池的回收利用還存在諸多問題。
2.2.1對廢電池的危害認為不足，回收率低
我國是世界第一大電池產銷國，廢電池的回收率卻不足2%，雖然近幾年廢舊電池的回收已引起有關部門重視，指定了專門進行回收的定點單位，同時在學校、商場、社區等一些高密度人群區設立了回收箱，但收效甚微。據不安全統計，北京市年電池消耗量達6000多噸。1998年以來，北京市有用垃圾回收中心共收廢舊電池400余噸，回收率僅為1.7%，大量的廢舊電池被丟棄。上海市從1998年開始共收廢舊電池100多噸，這與全市每年產生的大約3000多噸廢舊電池相比相去甚遠[3]。
2.2.2處理技術與工藝研究不成熟，回收的廢舊電池難處置
盡管我國廢舊電池回收率低，但是已少量回收的廢電池如何處置已成為回收者的一大難題。由于找不到回收處理廢舊電池的部門和企業，回收的廢舊電池往往遭遇“無家可歸”的境地。如濟南銀座商場自1998年開始就義務回收廢舊電池，迄今已回收幾十萬節，除一部分送到一家企業作處理試驗外，其余的仍存放在商場。北京1998年成立的有用垃圾回收中心，幾年來已回收的400多噸廢舊電池，至今大部分仍堆在回收中心的集裝箱里[4]。回收只是讓廢舊電池搬個家，集中到一個地方，但從治理污染本身來說，此法并不可取。回收廢電池難已處理，這是因為目前我國尚未建立一個完善有效的回收網絡和體系，廢舊電池處理行業還沒有建立一套產業化、規?；蛯I化的運作模式。盡管現在處理各類廢電池的技術已經有不少，而且有的還比較成熟，但各種經濟因素制約著廢舊電池處理產業的發展。廢舊電池處理回收率低，效益周期長，難以有太多的經濟效益，甚至無利可圖，還要賠錢，很難吸引投資者，所以也就很難形成產業化規模，而沒有規模就無法實現效益。1997年，北京開始回收廢舊電池時，曾有七八家企業進入廢舊電池處理行業，但后來均退出了。目前在我國有能力處理廢舊電池的廠家還只有少數幾個，但規模都不算大。廢舊電池的回收利用一直處在“紙上談兵”的狀態。
2.2.3立法滯后，缺乏政策的支持
目前，在我國還沒有制訂相關的政策法規，規定生產企業和有關部門廢舊電池必須回收，禁止個人將廢舊電池隨意丟入生活垃圾中，缺乏電池回收利用的詳盡細則，以使有關職能對生產企業、回收部以及個人有針對性的指導。同時，也沒有相應的獎勵、處罰措施，鼓勵和扶持廢舊電池回收處理企業產業經營，不利于廢舊電池回收利用工作的開展。
2.2.4我國廢電池回收利用現狀原因分析
造成我國廢電池目前回收利用狀況原因：（1）人們對廢舊電池污染的認識不足，對廢舊電池的危害沒有引起足夠的重視，環保意識不強。隨意丟棄廢電池的現象十分嚴重。即使有些場所已主動設置了回收箱，很多市民也并不能主動地將廢電池放進去。（2）盡管我國的廢電池回收率很低，但是少量的廢電池應如何處置，已經成為回收者的一大難題。有關環保專家分析認為，目前我國尚未建立一個完善有效的回收網絡和體系，是造成回收率不高處理難的主要原因，即使回收上來的廢電池也無法處置，處于“無家可歸”的境地。（3）缺乏成功的回收和無害的處理廢電池的技術和工藝。專家認為，我國廢電池回收處置面臨的尷尬局面還緣于國內廢電池處理行業還沒有形成一定規模的產業化運作模式。（4）盡管處理技術有的還比較成熟，但在國內回收廢電池的最大問題還在于經濟效益上不劃算，處理廢電池要賠錢。政策法規不健全，缺乏必要的法律依據和政策挾持，回收利用者從回收利用過程中得到的經濟效益很低。這樣，就造成廢電池回收處理企業少，回收的廢電池無法處置，而回收率低，處理企業上不了規模，經濟效益就差，回收利用這項工作難以開展，這使得我國廢電池回收利用的狀況不容樂觀。
3廢電池回收利用價值及處理技術
3.1廢電池回收利用價值
據環保專家介紹，在廢電池中每回收1000克金屬，其中就有82克汞、88克鎘，可以說，回收處置廢電池不僅處理了污染源，而且也實現了資源的回收再利用。以占我國電池總量92.5%的鋅錳電池為例，1號廢舊鋅錳電池的組成，重量70g左右，其中錳棒5.2g、鋅皮7.0g、錳粉0.5g、其他32g，其中有用物質鋅、放電二氧化錳、鐵、銅、汞及石黑，占電池總量的75%，可以作為資源化的主要對象。根據中國電池工業協會提供的2000年我國電池生產的數據計算，僅生產錳鋅電池每年就要消耗鋅金屬15萬噸，放電二氧化錳27萬噸，銅金屬0.8萬噸，鋼16萬噸還有石黑的消耗。這些金屬都取自于我國的礦產資源，把它們都丟到垃圾填埋場，豈不是資源的浪費。據有關部門測算，我國每年產生的廢舊電池可回收12萬噸鋅、2萬噸銅，以及大量的其他可利用物質[4]。發達國家對廢電池的回收與利用極為重視。西歐許多國家不僅在商店，而且直接在大街上設有專門的廢電池回收箱，廢電池中95%的物質均可以回收再利用，尤其是重金屬回收價值很高。我國除了汽車用的鉛酸蓄電池被回收利用之外，其他種類的廢電池都“一扔了之”。3.2廢電池回收利用處理技術
3.2.1鋅錳干電池的處理
有濕法冶金與火法冶金兩種。濕法就是基于Zn、MnO2可溶于酸的原理，將電池中的Zn、MnO2與酸作用生成可溶性鹽進入溶液，溶液經過凈化后電解生產金屬鋅和電解MnO2或生產其他化工產品、化肥等。濕法冶金又分為熔燒—浸出法和直接浸出法?；鸱ㄒ苯鹁褪窃诟邷叵率箯U電池中的金屬及其化學物氧化、還原、分解和揮發及冷凝的過程。它又可分為常壓冶金法和真空冶金法。
3.2.2鎳鎘電池的處理
其處理工藝有干法和濕法兩種。干法主要利用鎘及其氧化物蒸氣壓高的特點，在高溫下使鎘蒸發而與鎳分離。濕法則是將廢電池破碎后，一并用硫酸浸出后，再用H2S，利用硫化鎘和硫化鎳容度的差異，控制一定條件，使鎳鎘分離。
3.2.3鉛蓄電池的處理
鉛酸蓄電池再生工藝主要分為機殼解體、分類（鉛粉、鉛泥、小塊鉛合金、鉛渣）再生等。近年來，我國對廢鉛蓄電池回收利用技術的開發又有了新的突破———火法冶煉再生鉛工藝，此項技術是有回收率高、污染小的特點。
3.2.4鋰離子電池的處理
相對而言，鋰離子電池中最具高回收價值的金屬是鈷、而不是鋰。其工藝為先將電池焚燒以除去有機物再篩選去鐵和銅后，將殘余粉加熱并溶于酸中，用有機溶媒使可提出氧化鈷，可用作顏料、涂料的制作原料。
4廢電池回收利用對策與建議
4.1加大宣傳和教育力度，提高公眾的環境責任意識
目前廢電池回收難成氣候，這與廣大居民對廢舊電池的危害認識不足，沒有形成自覺收集、不隨意亂扔的環境保護意識有關。雖然有一些環保志愿者為此做了大量工作，取得了一定的成績，但是個人能力畢竟有限。必須大力宣傳，使廣大人民群眾了解到廢電池污染環境及對人體健康的危害，提高人們對廢電池回收利用意義的認識，樹立人們對廢電池必須回收利用的觀念，從而使全社會每個公民都積極自覺地參與到廢電池的回收活動中。
4.2建立一套完善的廢電池回收網絡體系，以實現全面有效的管理
目前，人們對廢舊電池造成的危害有所認識，但由于無處存放無處回收，只好隨手丟棄。因此應采取措施，為廢舊電池回收利用創造各種便利條件，加快普及垃圾的分類回收，在各居民點普遍設立專門回收廢電池的垃圾桶，以各單位包括街道居民委員會、物業小區等行政系統為中心建立廢電池回收網，回收本單位、本轄區廢電池并將其送到接納再利用廢電池的責任部門或回收企業，以政府意義明確接納回收及再利用廢電池的責任部門，建立接納回收廢電池的專門機構和管理體系，在各地設立回收點，形成點多、面廣，可運行的網絡，這樣才能使回收廢電池具有可操作性。最近有人提出廢電池回收程序：（1）放置（BCB）廢電池回收桶；（2）定期專人上門收集；（3）電池分類（普通電池、紐扣電池）；（4）市內庫房分類儲存；（5）集中到一定數量后裝入集裝箱內封存，直至國內成熟廢電池回收技術出臺和規模產業化企業收購處理經營。
4.3制定相關的政策法規
通過建立相關的法規將廢電池回收等作為公民應盡的義務和責任來規范，禁止廢舊電池隨意丟棄或扔入生活垃圾中；制訂符合我國實際的管理辦法及可操作的管理實施規則，從而使廢電池的處理在產業政策的軌道上運行；通過立法要求生產者、銷售者必須回收其產品廢棄物；還應建立起完善的廢電池運輸、儲存等管理制度，以防止二次污染；政府應出臺一些鼓勵、支持回收、處置廢舊電池的政策及生產環保電池的政策。從投資、稅收、技術等方面給予扶持，甚至給予財政補貼，使更多的廢舊電池處理企業發展壯大，使回收上來的廢電池“有家可歸”，“找到娘家”?？衫媒洕軛U促進廢電池的回收處理，實施必要的獎懲制度。
4.4加強廢電池回收處理技術的研究與開發
要積極扶持和引導科研單位和相關企業從事廢舊電池回收利用技術的開發工作，早日研制出投資小，處理效益高，無二次污染的新工藝。
4.5要鼓勵環保型電池的生產和開發，倡導綠色消費
從電池設計開始就應棄分考慮原料、結構、外觀包裝等環保需求，從電池生產開始控制，減少重金屬等有害成分含量，力求減少污染、延長電池使用壽命，并對不同類型電池進行標識，加快環保型無汞、無銅可充電電池的開發，從源頭消除汞、鎘等污染物。民眾應盡可能利用太陽能，利用機械能，使用環保型充電電池，減少電池的廢棄量。
5結語
廢電池垃圾污染環境，危害人類健康，必須回收利用。我國是電池生產和消費大國，廢電池的回收利用卻剛剛起步，存在諸多問題。應提高認識，加強該項工作，采取一系列措施，使我國廢電池能夠實現系統的回收利用，造福于人類。參考文獻：
[1]馬瑞新，李國勛，趙建民.廢干電池綜合利用的研究[J].電池，1999（6）：275～277.
[2]陳卉，陳海濱.廢電池的回收利用與處置[J].環境衛生工程，2005，13（2）：12～15.
[3]周金法，尚通明.廢電池與材料的回收利用[M].北京：化學工業出版社，2004：43～44.
[4]蔣莉.廢舊電池回收利用產業化的若干思考[J].再生資源研究，2004（3）：27～29