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  • 1 # 南風微涼南巷靜待

      廢電池中含有許多重要的化學物質如銅、鋅、二氧化錳、氯化銨等,若能很好處理,可從中獲得許多有用物質。根據電池的結構,可按以下方法進行處理。

      1、收集銅帽:取下廢電池蓋,用小刀除去瀝青,用鉗子慢慢把碳棒拔出,取下銅帽集存,可做為實驗或生產硫酸銅等化工產品的原料。

      2、提純氯化銨(NH4CI):用小刀把廢電池外殼剝開,取出裡邊的黑色物質(它是由二氧化錳MnO2、炭粉、氯化銨、氯化鋅等組成的混合物),然後加水(每節電池的黑色物質加水約50毫升),攪拌溶解,澄清後,進行過濾。把濾液加熱蒸發,至濾液中有晶體出現時,改用小火加熱,並不斷攪拌(以防區域性過熱致使氯化銨分解)。待容器中剩下少量氯化鋅(ZnCI2),如欲獲得較純的NH4CI,可利用NH4CI在350℃時昇華的性質,把它和ZnCI2分開。

      3、提純二氧化錳:把在過濾時所剩餘的黑色沉澱物,用水沖洗5-6次後放入鐵瓢中。先用小火烘乾,再在攪拌下用強火灼燒,以除去其中所含炭粉和有機物。到不冒火星時,再灼燒5-10分鐘,冷卻後即得MnO2。

      4、製取鋅粒:把從廢電池剝下的鐵殼,用水浸,洗去漿糊狀物質。然後把鋅殼敲扁。集中放在鐵瓢中,加熱至500℃左右(鋅的熔點為419.4℃),鋅即熔化,氧化物等雜質浮在表面,用鐵絲把它颳去後,迅速地倒在一個打有許多小孔的鐵彭瓢中,並不斷地來回振搖鐵瓢。液鋅穿過鐵瓢小孔,流入盛有冷水的缸內冷卻,立即形成光亮的鋅粒沉積在缸底。取出曬乾,裝備用或出售。

      廢電池回收利用技術簡介

      1.鋅錳乾電池

      (1)溼法冶金法

      該法基於Zn,MnO2可溶於酸的原理,將電池中的Zn,MnO2與酸作用生成可溶性鹽進入溶液,溶液經過淨化後電解生產金屬鋅和電解MnO2或生產其它化工產品、化肥等。溼法冶金又分為焙燒-浸出法和直接浸出法。

      焙燒-浸出法是將廢電池焙燒,使其中的氯化銨、氯化亞汞等揮發成氣相併分別在冷凝裝置中回收,高價金屬氧化物被還原成低價氧化物,焙燒產物用酸浸出,然後從浸出液中用電解法回收金屬,焙燒過程中發生的主要反應為:

      MeO+C→Me+CO↑

      A(s)→A(g)↑

      浸出過程發生的主要反應:

      Me+2H+→Me2++H2↑

      MeO+2H+→Me2++H2O

      電解時,陰極主要反應:

      Me2++2e→Me

      直接浸出法是將廢乾電池破碎、篩分、洗滌後,直接用酸浸出其中的鋅、錳等金屬成分,經過濾,濾液淨化後,從中提取金屬並生產化工產品。

      反應式為:

      MnO2+4HCl→MnCl2+Cl2↑+2H2O

      MnO2+2HCl→MnCl2+H2O

      Mn2O3+6HCl→2MnCl2+Cl2↑+3H2O

      MnCl2+NaOH→Mn(OH)2+2NaCl

      Mn(OH)2+氧化劑→MnO2↓+2HCl

      電池中的Zn以ZnO的形式回收,反應式如下:

      Zn2++2OH-→ZnO2-→Zn(OH)2(無定型膠體)→ZnO(結晶體)+H2O

      (2)常壓冶金法

      該法是在高溫下使廢電池中的金屬及其化合物氧化、還原、分解和揮發以及冷凝的過程。

      方法一:在較低的溫度下,加熱廢乾電池,先使汞揮發,然後在較高的溫度下回收鋅和其它重金屬。

      方法二:先在高溫下焙燒,使其中的易揮發金屬及其氧化物揮發,殘留物作為冶金中間產品或另行處理。

      溼法冶金和常壓治金處理廢電池,在技術上較為成熟,但都具有流程長、汙染源多、投資和消耗高、綜合效益低的共同缺點。1996年,日本TDK公司對再生工藝作了大膽的改革,變回收單項金屬為回收做磁性材料。這種做法簡化了分離工序,使成本大大降低,從而大幅度提高了乾電池再生利用的效益。近年來,人們又開始嘗試研究開發一種新的冶金法--真空冶金法:基於廢電池各組分在同一溫度下具有不同的蒸氣壓,在真空中透過蒸發與冷凝,使其分別在不同溫度下相互分離從而實現綜合利用和回收。由於是在真空中進行,大氣沒有參與作業,故減小了汙染。雖然目前對真空冶金法的研究尚少,且還缺乏相應的經濟指標,但它明顯克服了溼法冶金法和常壓冶金法的一些缺點,因而必將成為一種很有前途的方法。

      2.鎳鎘電池

      Ni-Cd電池含有大量的Ni,Cd和Fe,其中Ni是鋼鐵、電器、有色合金、電鍍等方面的重要原料。Cd是電池、顏料和合金等方面用的稀有金屬,又是有毒重金屬,故日本較早即開展了廢鎳隔電池再生利用的研究開發,其工藝也有幹法和溼法兩種。幹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。溼法則是將廢電池破碎後,一併用硫酸浸出後再用H2S分離出鎘。

      3.鉛蓄電池

      鉛蓄電池的體積較大而且鉛的毒性較強,所以在各類電池中,最早進行回收利用,故其工藝也較為完善並在不斷髮展中。

      在廢鉛蓄電池的回收技術中,泥渣的處理是關鍵,廢鉛蓄電池的泥渣物相主要是PbSO4,PbO2,PbO,Pb等。其中PbO2是主要成分,它在正極填料和混合填料中所佔重量為41%~46%和24%~28%。因此,PbO2還原效果對整個回收技術具有重要的影響,其還原工藝有火法和溼法兩種。火法是將PbO2與泥渣中的其它組分PbSO4,PbO等一同在冶金爐中還原冶煉成Pb。但由於產生SO2和高溫Pb塵第二次汙染物,且能耗高,利用率低,故將會逐步被淘汰。溼法是在溶液條件下加入還原劑使PbO2還原轉化為低價態的鉛化合物。已嘗試過的還原劑有許多種。其中,以硫酸溶液中FeSO4還原PbO2法較為理想,並具有工業應用價值。

      硫酸溶液中FeSO4還原PbO2,還原過程可用下式表示:

      PbO2(固)+2FeSO4(液)+2H2SO4(液)→PbSO4(固)+Fe2(SO4)3(液)+2H2O

      此法還原過程穩定,速度快,還可使泥渣中的金屬鉛完全轉化,並有利於PbO2的還原:

      Pb(固)+Fe2(SO4)3(液)→PbSO4(固)+2FeSO4(液)

      Pb(固)+PbO(固)+2H2SO4(液)→2PbSO4(固)+2H2O

      還原劑可利用鋼鐵酸洗廢水配製,以廢治廢。Ni-MH電池、新型的鋰離子電池隨著近年手持電話和電子裝置的發展得到了大量的應用。在日本,Ni-MH電池的產量,1992年達1800萬隻,1993年達7000萬隻,到2000年已佔市場份額的近50%。可以預計,在不久的將來,將會有大量的廢Ni-MH電池產生。這些廢Ni-MH電池的正、負極材料中含有許多有用金屬,如鎳、鈷、稀土等。因此,回收Ni-MH電池是十分有益的,有關它們的再生利用技術亦在積極開發中。

      科技尤其是資訊科技的發展,使得世界對電池的需求只會增多而不會減少,隨之造成的電池汙染和天然能源的消耗也將大大增加。各種回收利用技術雖日臻完善但畢竟治標不治本。因此科學家們提出了發展有利於環境保護與可持續發展的新型綠色環保電池。新型綠色環保電池是指近年來已投入使用或正在研製開發的一類高效能、無汙染的電池。目前已經大量使用的金屬氫化物鎳蓄電池、鋰離子蓄電池、正在推廣應用的無汞鹼性鋅錳原電池和可充電電池都屬於這一範疇;正在研製開發的聚合物鋰或鋰離子蓄電池、燃料電池、電化學貯能超級電容器等也可列入這一範疇。

      從普萊德發明第一隻鉛蓄電池以來,化學電池已經有了140年的歷史,其家族也日益壯大。但是,大量生產電池而造成的資源消耗和廢電池所帶來的環境汙染也是有目共睹的。早在1992年,巴西召開的世界環境發展大會上透過的21世紀議程中就已明確提出了可持續發展的方針。與地球和諧相處,走保護環境和可持續發展的道路,是工業發展的大勢所趨。加強廢電池的環境管理:出臺相應的法規政策並不斷完善和發展廢電池回收技術,擴大回收範圍,即使尚無能力處理的也要有相應的措施,如填埋處理等。回收技術應朝著降低成本、儘量避免二次汙染的方向發展。同時走發展新型綠色環保電池之路:發展高能量、無汙染的綠色電池,在製造之初就將環境汙染和資源消耗控制在最小。從而使生產和再生利用形成一個良性迴圈,才能真正做到利於民又無害於民、無害於自然。

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