废旧铅酸电池回收利用：技术工艺与环保效益

废旧铅酸电池回收利用：技术工艺与环保效益

废旧电池回收及废旧电池处理相关知识

废旧铅酸电池回收

自19世纪50年代由法国人发明以来，广泛应用于汽车等领域。鉴于铅的毒性及体积较大、容易回收的特点，很早就开始回收利用。后经过不断改进和完善，20世纪90年代初采用的回收工艺技术如下：

拆解，放出硫酸单独回收，用破碎机拆下壳体，用比重法选出塑料，然后分成极板、极板柱、电池槽及盖板等。

将除塑后的含铅件破碎成小块（60 mm），分为4类：（a）铅粉，按重量计占64%，约含Pb总量的70%；（b）铅泥，占5%，约含Pb 3%；小块铅合金，占7%，约含Pb 26.5%；（d）铅渣，占14%，约含Pb 0.5%。

再生：(a)与铅厂的烟尘一起处理，制成含锑1.7%至1.9%的电池用软铅；(b)在转炉中加工；(d)用作金属成分；(d)填埋。

目前回收利用率已达90%~95%，主要原因如下：

结构简单，铅含量高，易于回收；耐腐蚀性好，易于回收为金属；已建立完善的回收再生处理体系；烟气容易控制，即使与锑混用，也可作为电池软铅使用。下一步要稳步提高回收率，改善回收过程中硫酸和铅尘的污染。

废旧镍氢电池回收的意义及技术

回收废旧镍氢电池的意义：

虽然镍氢电池不含对环境造成严重污染的镉、汞、铅等重金属离子，但废旧镍氢电池中却含有有色金属镍和钴；每1亿只镍氢电池中含有2000多吨的电极活性物质。随着镍氢电池消耗量的增加，矿产资源日益枯竭，有色金属资源的回收利用迫在眉睫。从资源和环保两方面考虑，充分利用镍和钴在正极材料中具有十分重要的意义！

废旧镍氢电池回收技术

文献：[从废旧镍氢电池中回收有色金属镍、钴2003]用硫酸回收废旧镍氢电池中的镍、钴，生成硫酸镍和硫酸钴。研究了氧化剂用量、浸出时间、浸出温度、硫酸初始浓度对浸出率的影响，确定了最佳浸出工艺参数：氧化剂0.38mL/g正极材料，浸出时间60分钟，浸出温度80摄氏度。硫酸初始浓度为3.0mol/L。在此条件下，镍、钴的浸出率分别为99.1%和99.7%，可重复用于电池正极活性材料的生产。

废旧镍镉电池回收

自19世纪末由瑞典人发明以来，推动了密封电池的研究和发展，并于1960年投入实用，现已广泛用于消防、家用电器、办公机器、通讯设备、电动工具等的多次充电。其单体有圆柱形、钮扣形、硬币形和方形等，也可根据用户需要串联并置于收缩树脂和模压树脂中。镍镉电池的主要金属是镍、镉和钢。

由于镍是钢铁、电器、有色合金、电镀、催化剂、铝镍钴电磁铁等的重要原料，而镉是用于电池、颜料、塑料稳定剂、电镀、合金等的稀有金属，且是相关环保法严格控制的有害金属，因此日本很早就对废旧镍镉电池的回收利用进行了研究和开发，目前成熟的工艺有两类：

1、干法，主要是利用镉及其氧化物的高蒸气压来分离镍。其工艺流程如下：

（a）电池表面涂层剥落；

(b)在900～1200℃温度下氧化焙烧，分离镍渣与氧化镉精矿；

镍渣作为炼钢原料；

(d)氧化镉精矿经浸出、提纯，生产各种镉盐或金属供出口。另外，日本回收中心采用650-1200℃间歇真空加热，使镉蒸发并与镍分离；将电池拆开加热，除去镉蒸气，日处理量达100-200t。

2、湿法，将废旧电池剥层后打碎，连同污泥一起用硫酸浸出，除去铁等杂质。再将H2S吹入镍镉溶液中，形成CdS进行分离；镍不溶于酸液，因此可加入NaCO3，形成NiCO3作为成品出售。关于镍镉电池的回收体系，根据1993年颁布的《回收支援法》，从消费者到回收厂，有三个渠道：

(a) 通过地方政府进行废物分类和收集及转运；

（b）由电池销售商或制造商转让；

转送至配套机器销售店或服务中心。

其他旧电池处理技术

北京科技大学及有关科研单位经过20多年的研究，开发出一种废旧电池“物理分离—化学处理”新工艺，属国内首创。与国外火法处理新方法不同，湿法工艺能充分对废旧干电池进行无害化处理并回收利用，从而提高废旧电池的利用率。此法可回收废旧电池中82%的有用成分，其中锌的总回收率达83.54%，二氧化锰的总回收率为81.91%，含汞废渣可送专门工厂处理。新工艺通过对废旧电池进行物理分离，得到铁片、锌片、铜针、铜帽以及二氧化锰、锌粉和石墨的混合中间产品，再通过化学方法净化处理，工业废水经处理后可循环使用，不产生二次污染。采用该新工艺建设的新工艺目前正在黟县建设，将有效解决我国废旧电池的环境污染问题。

废旧锌锰干电池的危害及回收利用

锌锰电池使用后一般都作为垃圾丢弃，不仅浪费了贵重金属资源，而且对环境造成严重的侮辱，破坏了生态环境，危害了人类的健康。锌锰电池中的重金属包括：汞、铅、镉、锰、铜、镍和铁，其中汞、铅、镉及其化合物的危害最大。例如，一节1号电池烂在地里，可使一平方米的土地永久无法使用。一粒纽扣电池可污染600吨水[郭莉，废旧干电池回收的障碍与对策.环境保护]。我国锌锰干电池产量、废旧电池回收利用及1号电池含量见表：我国年产锌锰电池金属量/T

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目前废旧锌锰干电池综合处理技术有火法冶金和湿法冶金处理方法。日本在锌锰干电池综合利用研究方面处于世界领先水平，并已申请多项专利。废旧锌锰干电池经过破碎、焙烧、磁选后进行高温冶金，得到氧化物原料。采用真空冶炼技术可回收废电池中的汞、锌、镉。采用真空蒸馏技术可除去废电池中的汞和塑料。残渣用酸浸出，再经中和或氧化得到铁氧体。经浸出、净化、电解可回收锌和二氧化锰。

废旧锌锰干电池中锌、锰的回收流程如图所示：

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单质汞可直接转化成汞蒸气，再通过冷凝直接回收；汞盐可通过加入锌粉还原成单质汞来回收。

另外，利用废旧锌锰干电池还可制备高磁导率软磁铁氧体，其工艺流程如图所示：

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其技术特点为：1、充分利用废旧锌锰电池中各种成分，生产出市场容量大、畅销的锌锰软磁铁氧体产品，其经济效益远高于传统湿法、火法工艺。2、得到两种工业级氨盐和石墨粉，可作为电池原料。3、多余的锌可制成原生锌锭出售。

废旧锂离子电池的危害及回收利用

1、废旧锂离子电池的危害：

随着锂离子电池消耗量的快速增加，废旧锂离子电池的数量也将大幅增加，锂离子电池中除了铝箔、铝箔等金属外，还含有大量由钴和锂组成的复合氧化物、有机溶剂、碳材料等，重金属钴会对环境造成危害，妥善处理回收将具有很高的经济价值，还可以减少废旧锂离子电池对环境的污染。

2. 废旧锂离子电池回收利用

在废旧锂离子电池回收综合利用中，基本流程是：

1.废旧锂离子电池回收利用；

2、出料后，脱壳及金属材料回收；

3、电池芯与焦炭、石灰石混合后送入电炉进行焙烧，在此过程中，有机物燃烧成二氧化碳，钴酸锂被还原成金属钴和氧化锂，大部分氧化锂以水蒸气形式逸出并被水吸收，金属铜和钴形成碳化合物，氟、磷被沉淀固定，铝被氧化成炉渣和水等；

4、将金属铜与钴生成的含碳金溶解于硝酸和硫酸的混合溶液或碳酸铵溶液中，使其转化为铜、钴、镍离子等，并调节溶液的酸性，使铜、铁离子沉淀分离。再用萃取、离子交换等方法将钴、镍分离。萃取分离具有操作温和、能耗低、分离效果好等优点。可得到高纯度的镍盐和钴盐。

据文献[浮选回收废旧锂离子电池中钴酸锂]显示，锂、钴含量大于93%，回收率高达92%。