廢舊手機(jī)電池資源

廢舊手機(jī)電池資源

一、廢舊手機(jī)電池的危害

廢舊手機(jī)電池對(duì)環(huán)境和人體健康造成的危害主要來(lái)自于其中含有的酸、堿等電解質(zhì)溶液和重金屬。目前我國(guó)廢舊手機(jī)電池主要是與生活垃圾一起采用填埋、焚燒、堆肥等方法進(jìn)行處理,而廢電池若隨生活垃圾共同處理將會(huì)給環(huán)境和人類帶來(lái)極大的潛在危害。

當(dāng)廢舊電池被丟棄在自然界或者是與生活垃圾混在一起填埋堆放時(shí),外層金屬被腐蝕后內(nèi)部的重金屬和酸堿等泄露出來(lái),進(jìn)入土壤或水體,然后通過(guò)各種途徑進(jìn)入人的食物鏈。廢舊電池對(duì)人體健康的危害主要表現(xiàn)在其所含的少量重金屬元素,進(jìn)入土壤的重金屬的遷移過(guò)程為:重金屬→土壤→微生物→農(nóng)作物→食物→人體神經(jīng)系統(tǒng)→沉積發(fā)病。表1簡(jiǎn)要說(shuō)明了廢電池中主要重金屬對(duì)人體健康的危害。

二、廢舊手機(jī)電池的回收現(xiàn)狀

國(guó)外廢舊手機(jī)電池的回收現(xiàn)狀

目前,一些發(fā)達(dá)國(guó)家在廢舊手機(jī)電池回收方面有著非常完善的體系。通過(guò)制定嚴(yán)格的法律、對(duì)消費(fèi)者征稅等措施來(lái)保證廢舊手機(jī)電池的回收。丹麥?zhǔn)菤W洲最早對(duì)廢舊電池進(jìn)行循環(huán)利用的國(guó)家,從1996年丹麥就開(kāi)始回收鎘鎳電池,其具體做法是:電池按銷售單價(jià)美元/只電池的回收費(fèi)用售出,從回收費(fèi)中按美元/千克支付給電池回收者。1997年鎘鎳電池的回收率就已達(dá)到了95%。日本回收處理廢棄電池一直走在世界前列,早在1993年就開(kāi)始回收電池。其中二次電池的回收率也已達(dá)84%。采用的方法是在各大商場(chǎng)和公共場(chǎng)所放置回收箱,依靠電池生產(chǎn)企業(yè)的贊助實(shí)施回收。目前回收的廢電池93%由社團(tuán)募集方的垃圾清掃公司從事電池回收業(yè)務(wù)。美國(guó)是廢舊電池管理方面立法最多最細(xì)的國(guó)家,并建立了完善的回收體系,擁有多家廢舊電池回收公司,其中著名的當(dāng)推RBRC公司。該公司是美國(guó)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(jī)構(gòu),得到了200多家鎳鎘電池生產(chǎn)商的贊助。一方面它在美國(guó)和加拿大設(shè)立大量的回收點(diǎn),回收用過(guò)的鎳鎘電池。該公司還設(shè)計(jì)制作了專門(mén)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。另一方面,加大對(duì)中小學(xué)生的教育,培養(yǎng)他們的環(huán)保意識(shí)。為此,該公司特地制作了一套有關(guān)電池的科普材料和錄像帶,免費(fèi)贈(zèng)給中小學(xué)校,供上科技常識(shí)課時(shí)用。

國(guó)內(nèi)廢舊手機(jī)電池的回收現(xiàn)狀

而目前,在我國(guó)對(duì)于廢舊手機(jī)電池的回收沒(méi)有制定具體的政策和法規(guī),我國(guó)至今還沒(méi)有建立一套完整的廢電池回收體系。對(duì)于任何種類的廢電池都沒(méi)有按照危險(xiǎn)廢物來(lái)管理,絕大部分廢舊手機(jī)電池被當(dāng)作普通生活垃圾來(lái)處理。其次,居民們對(duì)廢舊電池危害認(rèn)識(shí)不足,沒(méi)有形成普遍的自覺(jué)收集、自覺(jué)上交的意識(shí),廢舊手機(jī)電池回收率低。

隨著人們環(huán)保意識(shí)的進(jìn)一步加強(qiáng),廢舊電池的無(wú)害化處理和資源化利用逐漸得到重視,目前廢電池的回收網(wǎng)絡(luò)基本上是某些單位、個(gè)人自發(fā)建成的,回收工作也僅限于在部分城市開(kāi)展,如北京、上海、杭州和深圳等地。這些城市均加強(qiáng)了廢電池的收集管理,并出臺(tái)了一系列環(huán)保法規(guī),其廢電池回收途徑基本形成,但回收上來(lái)的廢舊電池不及已銷售電池的十分之一。除了回收數(shù)量難以保證之外,廢舊電池回收后還存在難處理的問(wèn)題。由于缺乏合理的后續(xù)處理和處置措施,收集到的廢電池只能由有關(guān)部門(mén)簡(jiǎn)單堆存起來(lái),或者重新混入生活垃圾中進(jìn)行填埋處理,不僅不能解決其潛在的環(huán)境污染問(wèn)題,還增加了城市生活垃圾的處理和處置難度,因此急需相關(guān)的處理政策和處理技術(shù)來(lái)解決廢舊電池污染問(wèn)題。

三、廢舊手機(jī)電池的處理技術(shù)現(xiàn)狀

Cd-Ni電池的回收處理技術(shù)

這幾年淘汰的Cd-Ni電池?cái)?shù)量巨大。廢鎳-鎘電池有多方面的用途,回收涉及面很廣,Cd-Ni電池回收工處理藝主要有火法冶金回收和濕法冶金回收兩種。但應(yīng)用較廣泛的是濕法回收。濕法回收工藝如下:

火法冶金回收工藝是利用各種金屬的沸點(diǎn)不同,將廢電池溫度升高到900℃～1000℃,鎘開(kāi)始揮發(fā),鎳留下來(lái),最后產(chǎn)品為Fe-Ni合金,它可以作為不銹鋼原料。此工藝只能粗略地將鎘回收,工藝簡(jiǎn)單,但能耗太大,如回收不當(dāng)還會(huì)造成環(huán)境污染。

MH-Ni電池的回收處理技術(shù)

因?yàn)锳B2和AB5合金成為電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用中最好的選材之后,一直都在研究,所以這方面的技術(shù)也相對(duì)比較成熟。

型MH-Ni電池的回收

AB2型MH-Ni電池由于含有的元素比較多,宜采用直接法回收金屬。此法是將廢電池加入硝酸中浸出,浸出的渣再放入鹽酸中進(jìn)行第二段浸出,硝酸浸出液進(jìn)行溶液萃取和碳酸鹽沉淀以除去鐵和痕量的金屬,之后再回收草酸鎳和草酸鈷。鹽酸浸出液用DLEHPA萃取,萃取之后萃余液用碳酸鉀使鐵沉淀,之后回收草酸鎳和草酸鈷,兩種流液的最終溶液可以通過(guò)其他工藝回收鐵和鎘。

型MH-Ni電池的回收

AB5型MH-Ni電池的材料為多組分金屬間化合物,主要是典型化合物L(fēng)aNi5。而且稀土與其它元素在鹽酸系統(tǒng)中能達(dá)到最佳效果,所以AB5浸出液選用鹽酸。用鹽酸浸出液除去稀土磷酸鹽之后,用溶劑萃取法,沉淀法或兩者結(jié)合的方法回收剩下的鎳和鈷。

鋰離子電池的回收處理技術(shù)

鈷是一種稀有的貴重金屬,在鋰離子電池中的含量相對(duì)較高,因此對(duì)廢舊鋰離子電池,主要是回收其中的鈷等金屬。近年來(lái),我國(guó)在廢舊鋰離子電池回收浸出處理技術(shù)方面的研究,也取得了一些進(jìn)展,目前廢舊鋰離子電池的回收技術(shù)可歸為三類:浸出回收技術(shù);煅燒與浸出相結(jié)合的回收技術(shù);其它的回收方法。

1.浸出回收技術(shù)

主要包括電池破碎或剝離、酸浸出和分離

等過(guò)程。操作條件溫和,浸出溫度一般低于80℃,但浸出液成分復(fù)雜,分離步驟較多。其主要的工藝流程如圖1所示。

2.煅燒與浸出相結(jié)合的回收技術(shù)

主要包括破碎、焚燒、熱處理和浸出分離等過(guò)程,特點(diǎn)是工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,但該方法的熱處理能耗較高,電解液和電極中其他成分通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸嫉葰怏w及其他有害成分,會(huì)造成二次污染。Sony公司采用的工藝有所改進(jìn),先在較高的溫度下焚燒廢舊鋰離子電池,再用濕法回收鈷,燃燒產(chǎn)物隨煙氣排放。廢舊鋰離子電池回收技術(shù)存在成本高、廢液廢氣二次污染、電解質(zhì)回收和資源回收率不高等問(wèn)題,應(yīng)向降低成本、無(wú)二次污染和資源回收率高的方向發(fā)展。

3.其它的回收方法

直接回收鈷酸鋰

用特定的有機(jī)溶劑使鋰電池正極材料中的鈷酸鋰從鋁箔上溶解下來(lái),直接分離鈷酸鋰和鋁箔,鋁箔經(jīng)清洗直接回收,所用的有機(jī)溶劑通過(guò)蒸餾方法脫除粘結(jié)劑,實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。從正極上分離下來(lái)的正極活性材料在高溫下去除極片中的聚偏氟乙烯和碳粉等雜質(zhì),直接回收鈷酸鋰。

電化學(xué)還原法

用電化學(xué)還原法使LiCoO2和碳粉分離。由于LiCoO2中的Co3+被還原為Co2+,使得鋰從LiCoO2中釋放出來(lái),嵌入在碳粉中的鋰也得以釋放。鈷和鋰分別以固體CoO和LiOH溶液的形式分離出來(lái),可作為制備新電極材料使用。

電解質(zhì)的回收

童東革、賴瓊鈺等提出采用碳酸丙烯脂回收電解質(zhì):在液氮的保護(hù)下,將廢電池切開(kāi),取出活性物質(zhì),將活性物質(zhì)置于碳酸丙烯脂等電解質(zhì)溶劑中浸泡一段時(shí)