廢舊電池回收利用技術及對策

目前，全球的電池產(chǎn)量以每年近20%的速度增長。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國電池的年消費量高達70億～80億只，約占世界總量的1/3。隨意丟棄廢舊電池不僅污染環(huán)境、危害人體健康，而且浪費資源。因此，開展廢舊電池回收利用研究對保護環(huán)境和人類健康、有效利用資源、建設資源節(jié)約型社會等都具有現(xiàn)實意義。 
1廢舊電池的危害 
一般而言，電池中的主要成分有鋅、汞、鎘、鎳、鉛、錳、銅、鐵等金屬和各種酸性或者堿性電解質溶液。廢舊電池的危害主要集中在其所含的少量重金屬和堿性電解液上。據(jù)專家測試，1節(jié)鋅銀紐扣電池能污染600t水；1節(jié)廢棄的1號電池的溶出物足以使1m2土壤失去農(nóng)用價值。 
廢舊電池中含有的重金屬物質溶出后能夠污染土壤和地下水，并在魚類、農(nóng)作物等動植物體內(nèi)累積，經(jīng)過食物鏈最后被人體吸收。這些有害物質如果長期在人體蓄積，會損害神經(jīng)系統(tǒng)、造血功能、腎臟和骨骼，甚至致癌。 
2廢舊電池回收利用的必要性 
1）有利于我國經(jīng)濟社會的發(fā)展。進入21世紀以后，我國正從電池生產(chǎn)和消費大國向電池廢棄大國發(fā)展，電池的消費量逐年攀升，處置包括廢舊電池在內(nèi)的電子廢物對確保我國經(jīng)濟的快速和持續(xù)增長意義重大。 
2）有利于保護人類賴以生存的環(huán)境。廢舊電池未經(jīng)分類和回收利用而直接丟棄，其中大部分被作為生活垃圾處理。當垃圾焚燒或填埋處理時，電池中的有害物質直接進入大氣或隨著殘渣埋入地下，從而對大氣、地下水及土壤造成污染，給生態(tài)環(huán)境和人民身體健康帶來嚴重的潛在威脅。 
3）有利于保護我國寶貴的資源。電池的生產(chǎn)消耗了大量的有色金屬資源，而且都是不可再生資源，其中包括國內(nèi)緊缺的鎳、鎘、鉆、汞等重金屬成分。如果能夠從廢舊電池中回收利用其中所含的金屬資源，就可以有效地緩解資源稀缺所帶來的壓力。 
3國內(nèi)外廢舊電池回收利用現(xiàn)狀 
3.1國外 
3.1.1德國 
德國制定了《循環(huán)利用與廢物法》，規(guī)定了電池行業(yè)的產(chǎn)供銷責任，并于1998年通過了關于回收與處置廢舊電池的條例，要求消費者將使用后的干電池、紐扣電池等各種類型的電池送交商店或者廢品回收站回收，商店和廢品回收站必須無條件接收廢舊電池，并轉送處理廠進行回收處理。同時，還對有毒性的鎳鎘電池和含汞電池試行押金制度，即消費者購買媒介電池中含有一定的押金，當消費者拿著廢舊電池購買新電池時，在價格上可以自動扣除押金。德國還建有先進的電池分選和處置工廠，年處理量很大且處理成本很低。 
3.1.2日本 
日本在回收處理廢舊電池方面一直走在世界前列。日本電池協(xié)會在20世紀90年代就開展了收集二次電池的活動，收集率超過80%。此外，日本《資源有效利用促進法》要求二次電池或使用二次電池用品的生產(chǎn)者或者進口商必須建立收集和回收系統(tǒng)。針對鎳鎘、氫鎳、鋰離子、小型鉛酸等電池的回收成效顯著。其采用的方法主要是在各大商場和公共場所放置廢舊電池回收箱，依靠電池生產(chǎn)企業(yè)的贊助實施回收。目前，日本國內(nèi)已經(jīng)無含汞電池，主要回收電池的鐵殼和其他金屬原料，并進行二次產(chǎn)品的開發(fā)制造；汽車用鉛蓄電池已全部回收并有成熟的處理工藝技術。 
3.1.3美國 
美國是廢舊電池管理方面立法最多、最細的國家，并建立了完善的回收體系，而且建立了多家廢舊電池回收處理廠，同時堅持不懈地向公眾進行宣傳教育，讓公眾自覺地支持和配合廢舊電池的回收工作。著名的RBRC公司是美國規(guī)模最大的電池回收公司，是一家非盈利性的民間環(huán)保機構，得到了200多家鎳鎘電池生產(chǎn)商的贊助，并且每年都能從北美有害物質管理協(xié)會獲得資金資助，用于管理人員的培訓和其他支出。該公司在美國和加拿大設立大量廢舊電池回收點的同時，還設計制作了專門的電池回收箱和帶拉鏈的塑料回收袋，分發(fā)給各地的電池回收商和社區(qū)的垃圾回收站。為加強對中小學生的教育，培養(yǎng)他們的環(huán)保意識，該公司特地制作了1套有關電池的科普材料和錄像帶，免費贈予中小學校作為科技常識課的教學教材。 
3.2國內(nèi) 
3.2.1公眾對廢舊電池的危害認識不足 
盡管近年來人們的環(huán)保意識逐漸加強，但由于宣傳教育力度不夠，人們對廢舊電池的污染危害認識不足，積極主動地參與廢舊電池回收的意識淡薄，對電池是否符合環(huán)保標準漠然，很多設置的廢舊電池回收裝置形同虛設。目前，我國是世界第一大電池產(chǎn)銷國，年消費量近100億只，但由于廢舊電池的回收通常以民間自發(fā)為主，電池（主要是干電池）的回收率很低，大量的廢舊電池被丟進生活垃圾中。 
3.2.2難以形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)

當前在我國有能力處理廢舊電池的廠家只有少數(shù)幾個，而且規(guī)模都不大。北京市一家電池處理廠，雖然廢舊電池處理技術已取得良好的實驗結果，但全市每年回收的十幾噸電池頂多只夠實驗使用，要使處理技術發(fā)揮更顯著的作用，則需要3000t廢舊電池。低回收率直接導致了回收處理企業(yè)的經(jīng)濟效益低下，進而阻礙了處理規(guī)模的擴大和處理技術的提高，嚴重影響了我國廢舊電池回收利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 
3.2.3缺乏完善的回收體系 
目前還沒有較完善的回收系統(tǒng)，多數(shù)回收的廢舊電池只能堆放在回收箱或垃圾站內(nèi)，并不能得到妥善的處理處置。一些不正規(guī)的小企業(yè)由于缺乏必要的技術支持和處理設備，不但很難有效回收利用，反而會造成更為嚴重的二次污染。 
3.2.4相關法律制度不健全 
近年來，我國陸續(xù)出臺了一些關于電池污染環(huán)境防治方面的法律法規(guī)，如1997年下發(fā)了《關于限制電池生產(chǎn)含汞量的規(guī)定》，2003年出臺了《廢電池污染防治技術政策》，2005年施行了修訂后的《固體廢物污染環(huán)境防治法》等。但上述法律法規(guī)均無針對廢舊電池回收利用的具體措施和詳盡細則，缺乏相應的獎懲機制，政府職能部門不能對生產(chǎn)、回收處置企業(yè)和個人做出有針對性的指導和管理，加大了廢舊電池的回收利用難度。 
4廢舊電池回收處理技術 
4.1無害化填埋 
通常對含汞、鉛等污染嚴重且難以回收利用的廢舊電池采用無害化填埋技術。此法操作簡單方便，處理成本低，但對防滲要求十分嚴格，若處置不當，很容易導致填埋區(qū)域的污染，不利于土地資源的開發(fā)與利用。常用的方法是混凝土固化包埋。 
4.2綜合回收利用技術 
4.2.1濕法 
濕法冶金回收過程是基于電池中的部分金屬、非金屬物質能夠溶于酸的原理。廢舊電池中的部分物質與酸作用產(chǎn)生可溶性鹽而進入溶液，溶液經(jīng)凈化后電解生產(chǎn)金屬單質和金屬氧化物，或生產(chǎn)化工產(chǎn)品及化肥等。該方法相對比較成熟，回收產(chǎn)物純度高。 
德國馬格德堡近郊區(qū)的廢電池濕法冶金流程：各類電池（除鉛酸蓄電池外）均溶解于硫酸，然后借助離子樹脂從溶液中提取各種金屬。該方法處理廢舊電池物質回收率和純凈度均比干法要高，而且可省去分揀環(huán)節(jié)，其成本雖然比填埋方法略高，但貴重原料不致丟失，也不會污染環(huán)境。荷蘭等國也對鎳鎘廢電池濕法冶金回收處理進行了深入研究。 
4.2.2干法 
干法回收處理技術又稱煙法或火法，是對廢舊電池分類篩選后，在600-800℃高溫下焙燒，使廢舊電池中的金屬及其化合物氧化、還原、分解、揮發(fā)及冷凝。此法處理成本一般較濕法高。 
瑞士巴特列克公司采取將舊電池磨碎，然后送往爐內(nèi)加熱，提取揮發(fā)出的汞，溫度更高時鋅也蒸發(fā)出來進行回收。鐵和錳熔合后成為煉鋼所需的錳鐵合金。 
德國阿爾特公司研制的真空熱處理鎳鎘電池成本非常低，廢電池在真空中加熱即可回收其中的氣態(tài)汞，然后將剩余原料磨碎，再采用不同的物理方式分離各類金屬用作原料。 
4.2.3干濕結合法 
干濕結合法回收處理技術是將干法和濕法的優(yōu)點結合起來，先用焙燒的方法回收汞和部分鋅，再用浸取、過濾等方法回收錳和剩余的鋅。此法回收效果較好，但工序較復雜，成本較高。 
澳大利亞Voest-Alpine工程公司的干濕結合法處理流程：首先將紐扣電池和柱形電池進行分選，紐扣電池進入650℃高溫處理，汞被蒸發(fā)、冷凝并回收。剩余的殘渣溶解于硝酸，其中不銹鋼殼不溶解，可使其分離，然后加入鹽酸沉淀出氯化銀。氯化銀用金屬鋅還原為金屬銀。其中產(chǎn)生的廢水用固定電解床回收所有微量汞，然后中和排放。柱形電池首先被粉碎、篩分，通過磁選分離篩上物中的含鐵碎片，剩下塑料和紙片；篩下物中主要有氧化錳、鋅粉和碳，通過熱處理去除其中的汞和鋅。熱處理殘渣通過淋溶除去鈉和鉀，剩下的產(chǎn)物可用于生產(chǎn)電磁氧化物。 
5建立廢舊電池回收利用體系的對策 
5.1完善法律法規(guī)，加強監(jiān)管 
建議政府職能部門盡快出臺相關行業(yè)政策及法律法規(guī)，制定符合我國國情的管理辦法和具體可行的操作管理實施細則，對廢舊電池回收利用加以引導，明確產(chǎn)銷商和消費者回收廢舊電池責任，并在科技創(chuàng)新和資金投入等方面給予一定的扶持，對積極參與廢舊電池回收利用的企業(yè)和科研院所給予政策和資金的傾斜。同時，政府多個部門要聯(lián)合加強對電池生產(chǎn)流通領域的管理，推行產(chǎn)品“環(huán)境標志”制度，鼓勵電池生產(chǎn)企業(yè)積極開發(fā)無害化綠色環(huán)保電池，并按照“誰污染，誰治理”的原則，對電池生產(chǎn)企業(yè)征收環(huán)境稅用于廢舊電池回收處理和綜合利用。 
5.2拓寬廢舊電池回收渠道 
提高廢舊電池的回收率是廢舊電池回收利用產(chǎn)業(yè)化的基礎。目前我國的廢舊電池回收網(wǎng)絡主要由民間組織、個人志愿者組成，要進一步拓寬廢舊電池的回收渠道，為廢舊電池回收利用創(chuàng)造各種便利條件，如在各居民點和公共場所普遍設立專門回收電池的回收箱，推廣普及垃圾分類回收的措施等。同時，改進現(xiàn)有的回收方式，如以舊換新、上門服務、增加回收點等，并建立完善的電池回收運輸體系，使收集站點的廢舊電池及時得到妥善處理。5.3加大對公眾的宣傳教育力度 
要加大宣傳力度，讓越來越多的人認識到廢舊電池的危害，樹立廢舊電池必須回收利用的觀念，改掉隨意丟棄廢舊電池的不良習慣，使大眾普遍形成自覺上交廢舊電池的環(huán)保意識。目前農(nóng)村地區(qū)的廢舊電池回收裝置幾乎為零，人們即使知道廢舊電池是危害環(huán)境的垃圾，也不知如何處置。要通過學校加強對在校學生的教育，通過開設科普課和社會實踐活動，培養(yǎng)人們保護環(huán)境的社會責任感，同時也能起到帶頭和教化的作用，爭取更多的人參與廢舊電池回收利用的社會活動。 
5.4加強技術研究開發(fā)，吸引更多的企業(yè)參與 
廢舊電池回收利用要形成體系，最終回收的廢舊電池被合理處置和利用才是關鍵。因此，在完善立法的同時，還要加大對廢舊電池回收利用技術應用、工程化和產(chǎn)業(yè)化課題的研究。學習借鑒國外先進的處理技術和管理經(jīng)驗，促進廢舊電池回收技術優(yōu)化改進，開發(fā)出適合我國國情的規(guī)模化收集、科學化分類、專業(yè)化處理、資源化利用的廢舊電池回收利用系統(tǒng)工程模式，并吸引更多的企業(yè)進入廢舊電池回收利用行業(yè)，使之形成市場化運作和產(chǎn)業(yè)化體系。 
參考文獻略