高中化学第四章保护生存环境第三节垃圾资源化废旧电池的回收利用素材新人教版选修1

废旧电池的回收利用一、基本信息小型二次电池使用较多的有镍镉、镍氢和锂离子电池，镍镉电池中的镉是环保严格控制的重金属元素之一，锂离子电池中的有机电解质，镍镉、镍氢电池中的碱和制造电池的辅助材料铜等重金属，都构成对环境的污染。小型二次电池目前国内的使用总量只有几亿只，且大多数体积较小，废电池利用价值较低，加上使用分散，绝大部分作生活垃圾处理，其回收存在着成本和管理方面的问题，再生利用也存在一定的技术问题。二、危害1.锌锰电池 锌锰干电池的危害，主要是其中所含的汞和酸、碱等电解质溶液在废弃后可能进入环境中所造成的危害。重金属汞能够引发中枢神经系统疾病，是日本“水俣病”的罪魁祸首。2.钮扣电池 钮扣式锌银电池广泛地用于电子钟表、计算器、助听器等，是人们比较熟悉的电池品种。这类电池的危害也主要是由汞、镉和银造成的危害。据有关资料显示，一颗钮扣电池产生的有害物质能污染60万升水。3.锂电池 ，锂电池（Lithium battery）是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。包括一次电池和金属锂、锂离子二次电池。因其具有性价比高、储存寿命长、工作温度范围宽等优点，被应用于手表、照相机、计算器、后备电源、心脏起搏器、安全报警器等。这类电池危害相对较小，对其回收利用，主要是回收有用成分金属锂。4. 碱性蓄电池 碱性蓄电池有锌银、镉镍、铁镍、镍氢等系列电池。镉镍蓄电池是目前使用范围最广的电池系列，也是环境污染问题所重点关注的一种电池，镉是毒性很大的物质，具有致癌性，而镍也同样具有致癌性，对水生物有明显的危害性。据美国EPA调查，废弃镉镍电池的镉占城市固体垃圾中镉总量的75%。5.铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是目前世界上产量最大、用途最广的一种电池。销售额占全球电池销售额的30%以上。我国铅酸蓄电池年产量近3000万kWh。这类电池的污染主要是重金属铅和电解质溶液的污染。铅能够引起神经系统的神经衰弱、手足麻木，消化系统的消化不良，血液中毒和肾损伤等症状。废电池大量丢弃于环境中，其中的酸、碱电解质溶液会影响土壤和水系的pH，使土壤和水系酸性化或碱性化，而汞、镉等重金属被生物吸收后， 通过各种途径进入人类的食物链，在人体内聚集，使人体致畸或致变，甚至导致死亡。一粒纽扣电池可污染60万升水，相当于一个人一生的饮水量。一节电池烂在地里，能够使一平方米的土地失去利用价值。对自然环境威胁最大的5种物质中,电池里就包含了3种。民用干电池是目前使用量最大、也是最分散的电池产品，国内年消费80亿只。主要有锌锰和碱性锌锰两大系列，还有少量的锌银、锂电池等品种。锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池一般都使用汞或汞的化合物作缓蚀剂，汞和汞的化合物是剧毒物质。废电池作为生活垃圾进行焚烧处理时，废电池中的Hg、Cd、Pb、Zn等重金属一部分在高温下排入大气，一部分成为灰渣，产生的二次污染。三、处理方式国际上通行的废旧电池处理方式大致有三种：固化深埋、存放于废矿井、回收利用。1.固化深埋废电池一般都运往专门的有毒、有害垃圾填埋场，但这种做法不仅花费太大而且还造成浪费，因为其中尚有不少可作原料的有用物质。2.回收利用（1）热处理瑞士有两家专门加工利用旧电池的工厂，巴特列克公司采取的方法是将旧电池磨碎后送往炉内加热，这时可提取挥发出的汞，温度更高时锌也蒸发，它同样是贵重金属。铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金。该工厂一年可加工2000吨废电池，可获得780吨锰铁合金，400吨锌合金及3吨汞。另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素，并将氧化锰、氧化锌、氧化铜和氧化镍等金属混合物作为金属废料直接出售。不过，热处理的方法花费较高，瑞士还向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费。（2）“湿处理”马格德堡近郊区正在兴建一个“湿处理”装置，在这里除铅蓄电池外，各类电池均溶解于硫酸，然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属，用这种方式获得的原料比热处理方法纯净，因此在市场上售价更高，而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来。湿处理可省去分拣环节（因为分拣是手工操作，会增加成本）。马格德堡这套装置年加工能力可达7500吨，其成本虽然比填埋方法略高，但贵重原料不致丢弃，也不会污染环境。（3）真空热处理法德国阿尔特公司研制的真空热处理法还要便宜，不过这首先需要在废电池中分拣出镍镉电池，废电池在真空中加热，其中汞迅速蒸发，即可将其回收，然后将剩余原料磨碎，用磁体提取金属铁，再从余下粉末中提取镍和锰。这种加工一吨废电池的成本不到1500马克（现约合6345.18元人民币）！四、处理技术铅蓄电池行业由于“血铅污染事件”引发的国家加紧采取重金属污染治理、淘汰落后产能的相关措施，导致用铅行业震荡，铅价下跌，作为电池行业主体的铅蓄电池行业受此影响增长放缓，从而影响到整个行业进入发展滞缓期。“血铅污染事件”的起因一方面是部分用铅行业企业长期忽视污染治理、淘汰落后产能，导致生产过程中产生的铅污染物未经处理流入大气、水、土壤，造成严重的铅污染；另一方面，大量的废旧铅蓄电池缺乏较完备环保无公害的处理方法，在处理过程中极容易造成铅酸外泄，造成严重的环境污染。现如今，一项无公害处理车用铅酸蓄电池新技术的问世，将极有可能改变这种现状。这种由波兰科学家新近开发出的无公害处理车用铅酸蓄电池技术，采用湿法冶金和火法冶金相结合，可以把铅酸蓄电池中的硫酸加工成洗衣粉原料。在使用过程中可以将铅金属和电池中的涂膏在旋转的熔炉中熔化后转化为粉末，铅蓄电池外壳的聚乙烯的板栅和聚丙烯的外壳则被加工成颗粒，可以二次使用，在整个生产过程中不会造成二次污染。该技术不仅极大地减轻了环境污染，还变废为宝，其产品为其他行业提供了重要原料，真正做到了“一箭双雕”。该项技术已经在布鲁塞尔2011创新研究和新技术展览上获得金奖。此项技术正在波兰推广使用。废旧电池对环境的污染问题正逐渐为世人所重视，废电池的回收、处理利用是一项系统工程，人们一直在寻求技术上可行、经济上可取的科学处理方法。废旧电池的无害化处理和综合利用对保护环境、节约资源意义重大，是功在当代，利在千秋的壮举。五、废旧电池的回收与二次利用的方法废旧电池回收处理过程大致有以下的几点：1.分类：可以将回收的废旧电池砸烂，剥去锌壳和电池底铁，取出铜帽和石墨棒，对于余下的黑色物则是作为电池芯的二氧化锰和氯化铵的混合物，将上面物质分别集中收集后加工进行处理后，我们就可以得到一些有用的物质。当中的墨棒经过水洗、烘干可再用作电极。2.制锌粒：将剥去的锌壳洗净后置于铸铁锅当中，加热过后并保温2个小时，除去了上面的一层浮渣，倒出进行冷却，然后滴在铁板之上，等等到凝固之后很可以得到锌粒。3.回收铜片：我们可以将铜帽展平后再用热水洗净的，再加入一定量的10%的硫酸煮沸30分钟，以除去表面的氧化层，捞出洗净，烘干使可以得到铜片。4.回收氯化铵：我们把黑色物质放到缸当中，再加入60的温水进行搅拌一个小时，这样就会使得氯化铵全部的溶解于水中，静止、过滤、水洗滤渣2次，收集母液。5.回收二氧化锰：我们将过滤后的滤渣水洗3次，过滤，滤饼置入锅中蒸干除去少许的碳和其它的有机物，再放入到水中充分的进行搅拌30分钟，过滤，再将过滤的饼于100-110烘干，这样我们便可以得到二氧化锰。