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废旧电池的环境危害及其回收利用1.前言随着社会经济的发展,各种电子产品和通讯器材大量涌现,且更新换代速度不断加快,例如手机在人们中的迅速普及,电动自行车的大量推广使用。从而使人们在日常生活中使用的电池数量和种类急剧增加。据中国电池工业协会提供的数据,2002年,目前我国的电池生产企业约有350家,电池年产量为180亿只,约占世界总产量的三分之一,出口约100亿只,国内年消费量约80亿只,消费量平均每年仍以10%的幅度增长,但回收率却不足2。废电池对环境的危害主要问题是电池中有害成分在电池废弃后造成的环境污染。电池中的有害成分主要有汞、镉、镍、铅等重金属,此外还有酸、碱等电解质溶液,对人体及生态环境有不同程度的危害。据了解,其中对人体健康和生态环境危害较大、列入危险废物控制名录的废电池主要有含汞电池,主要是氧化汞电池铅酸蓄电池含镉电池,主要是镍镉电池。除了有害成分,干电池中还有大量锌、锰、铜、镍、银、碳棒等有用成分可以回收利用。2.废旧电池的环境危害2.1电池的种类及其危害2.1.1锌锰电池我国是世界锌锰干电池第一生产大国,但在系列、品种、性能以及生产技术水平上,与国外和市场需要的差距很大。我国仍以普通糊式锌锰干电池为主(占70%以上),且R20型电池占一半以上。对于这类电池的危害,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近年来,这类电池已应用了无汞锌粉,因此使这种电池成为一种绿色电池,并成为原电池中的主流产品。工业发达国家的锌锰电池日趋向小型化、高功率化、高能化、无汞化发展,并开发成能全充放的碱锰电池,美国一家公司已推出可充碱锰电池,产品应用缓慢增长中。这种电池保持了原电池的放电特性,而且能再充电使用几十次至几百次(深充放电循环寿命约25次)。2.1.2钮扣电池扣式锌银电池广泛地用于电子钟表、计算器、助听器等,已成为人们熟悉的电池品种。这类电池的危害也主要是汞、镉和银的危害。据有关资料,一颗钮扣电池产生的有害物质能污染60万升水。2.1.3锂电池是用锂作为负极材料各类系列电池的统称,包括一次电池和金属锂、锂离子二次电池。具有比较量高、储存寿命长、工作温度范围宽等优点。用于手表、照相机、计算器、计算机存储器后备电源、心脏起搏器、安全报警器等。一些厂商纷纷推出不同的吸锂材料,开发和生产了锂离子蓄电池。锂离子蓄电池是1990年索尼推出的新型电池,1992年才商品化。我国已研制成个别系列的锂蓄电池,还不能商品化,对锂离子蓄电池研制也仅仅开始。对于这类电池,危害相对较小,对其的回收利用,主要是回收其有用成分锂。2.1.4碱性蓄电池碱性蓄电池有锌银、镉镍、铁镍、镍氢等系列电池。锌银电池我国能正式生产的有高、中、低放电率蓄电池、密封蓄电池、干荷式蓄电池、人工和自动激活式电池。镉镍蓄电池是目前使用面最广的电池系列。近十年世界镉镍电池发展很快,销售额达30亿美元,家用的占60%仅移动通信年需即15亿只以上。镍氢蓄电池包括高压镍氢蓄电池和金属氢化物镍蓄电池发展异常迅速,正在逐步取代镉镍。镉镍电池是环境污染问题所重点关注的一类电池,镉是毒性很大的物质,具有致癌性,主要危害肾毒性,其后继发骨疾-骨质疏松、软骨病和骨折,即所谓的痛痛病。镍也具有致癌性,对水生物具有明显危害性,镍盐能引起过敏性皮肤炎。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%。美国1996年通过电池法案,要求淘汰在电池中使用汞和建立有效的回收方法回收镉镍电池2.1.5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。2.2废电池中的重金属污染物在环境中的迁移废弃以后的镉镍电池和含汞电池等含有有害物质,进入环境后,会因长期腐蚀作用而破损,导致重金属和酸碱电解液逐渐泄漏出来,污染环境,长期作用,可能直接或间接危及人们健康。废电池中的重金属污染物在环境中的迁移途径,主要是首先废电池进入城市生活垃圾,随生活垃圾进入填埋、焚烧、堆肥的过程中。我国目前填埋处置水准较低,许多垃圾处于简单堆放状态,废电池的重金属会通过渗漏作用直接污染水体和土壤。在土壤和水体中的重金属离子会被植物的根系吸收,当牲畜以植物为食料时,体内就积累了重金属,经过这条食物链的生物放大作用,重金属就会在人体内富集,在某些器官中积蓄造成慢性中毒,损害人的神经系统及肝脏功能。而在焚烧的过程中,废电池中的重金属会因高温挥发而被烟气带走,进入空气中的重金属可通过呼吸直接进入人体。3.废旧电池的回收利用3.1废旧电池回收现状据了解,我国目前废旧电池回收率却不足2。北京市每年产生废电池近6000吨,约占垃圾总量的0.15%。1998年北京市垃圾回收中心成立,近4年来共回收废电池400多吨,集中放置。每年回收来的废电池仅占年度产生废电池的1.7%,远远低于发达国家近50%的回收利用率。上海市从1998年5月开始启动废电池回收工作,废电池回收点也是逐年递增,迄今为止全市已设置了四五千个废电池回收点,共回收废电池100余吨,但这与全市每年产生的大约3000多吨废电池相比相去甚远。美国是在废电池污染管理方面立法最多最细的一个国家,不仅建立了完善的废电池回收体系,而且建立了多家废电池处理厂。美国规模最大的电池回收组织是RBRC,这是一家非盈利的民间环保机构,RBRC的主要两大任务是公众教育运动和电池回收计划。它得到300多家电池生产商的赞助。2002年,回收了3百40万磅的可充电池,较2001年上长了12%。到2003年,RBRC在美国和加拿大设立了30000多家电池回收点,以回收可充电电池。仅在2003年上半年,就回收了2百万多磅的可充电电池,较2002年同一时期,上涨了30%。日本从事废旧电池回收的最大组织是北海道的野村兴产株式会社,其每年由全国回收的废旧电池达13000吨,占日本废弃电池量的20%。奥地利1967年就建立了废干电池回收体系,回收量占销售量80%以上。3.2废旧电池的回收利用管理和宣传教育3.2.1宣传教育在废电池回收宣传教育方面,欧盟提出了电池销售商、生产和进口商有教育公众的责任,同时每年应向环保部门汇报当年的回收协议实施情况。美国除在法令中规定有教育公众的要求外,RBRC通过电视台和广播电台进行电池回收公益宣传,总的接受公益宣传人次达222百万次。RBRC还聘请无线电电力专家作为形象代言人进行宣传,并在互联网上建立了公司宣传网站,设立了免费热线电话。RBRC还特地制作了一套有关电他的科普材料与录像带,免费赠结各地中小学校,供三、四年级的小学生上科技常识课时使用。我国目前对废旧电池回收利用方面的宣传教育非常少,居民对废旧电池危害认识不足,没有形成普遍的自觉收集、自觉上交的意识,所以废旧电池回收还是难以形成不了规模,也不利于对废旧电池形成产业化经营。3.2.2立法管理世界发达国家对电池低汞化生产和废弃后分类回收的责任进行了立法管理。德国1998年4月颁布了废干电池及蓄电池回收处理法令。法令对电池的设计、生产和销售提出了要求降低碱性锰电池的汞含量电池生产商必须建立对电池中所含危险物质的再生利用处理设施生产商和销售商负有回收所有废干电池和对民众进行回收利用宣传教育的责任,同时要求生产商必须向销售商和回收商支付因回收和转运旧电池所发生的费用。日本从1986年起要求降低含汞电池产量和一次电池中的汞含量。目前已禁止在一次电池中使用汞。美国1996年颁布了含汞电池和可充电电池管理法令,法令要求分阶段禁止含汞电池的使用建立有效的方法来回收利用和处理镍镉电池、铅酸蓄电池和其他规定的电池教育公众关心对各类废电池的收集、回收利用和合理处置可充电池的外表上须贴上统一规定的标签,标签上须印有电池不得任意丢弃,须妥善处置字样。香港环保署在2002年4月组织发起了手机电池回收和再利用项目,设立了75个回收点,放置手提电话电池收集箱。我国目前还没有专门针对废电池的法令,只有行业性的规定。原中国轻工总会等9部门于1997年12月31日曾联合下发了关于限制电池产品汞含量的规定,根据规定,自2001年1月1日起,禁止在国内生产各类汞含量大于电池重量0.025的电池2001年1月1日起,凡进入国内市场销售的国内、外电池产品含与用电器具配套的电池,在单体电池上需标注汞含量如注明低汞或无汞,未标注汞含量的电池不准进入市场销售自2002年1月1日起,禁止在国内市场经销汞含量大于电池重量0.025的电池自2005年1月1日起,禁止在国内生产汞含量大于电池重量0.001的碱性锌锰电池自2006年1月1日起,禁止在国内经销汞含量大于电池重量0.001的碱性锌锰电池。2001年,上海市自行车行业协会向所有电动自行车工商企业发出了行业自律公约。公约要求所有生产企业必须与废旧电池回收单位签署相关协议在产品说明和销售指南等资料上必须设立废旧电池回收的具体条款所有生产销售企业必须杜绝买卖漏液、漏电、性能低劣的铅酸电池等。3.2.3回收网络体系美国建立了采用不同颜色的收集箱收集不同类别的电池。美国电池回收组织RBRC采用三条途径来回收废旧电池零售商回收,零售商与RBRC签订协议,RBRC负责废旧电池的回收成本和运输成本,这是一条简单、方便的回收途径社区和公共服务机构回收,RBRC向社区提供如何进行回收家用电池方面的信息,并且免费提供回收容器和其他材料商业回收,RBRC向回收商提供非家用便携式可充电池方面的信息,RBRC负责所有的回收费用,发货人只需负责运输成本。日本在再生支援法中明确了镍镉电池和干电池由消费责回收至再生企业的三个渠道通过分类收集后由地方自治体集中转交由电池的销售商、生产商转交。由配套机器的销售商和服务中心转交,从而完善了回收渠道。此外,日本通产省发动各地方自治体试行干电池分类回收,以保证再生单位的需要。为加强对废电池的回收管理,德国实施了废电池回收管理新规定。规定要求消费者将使用完的干电池、钮扣电池等各种类型的电池送交商店或废品回收站回收,商店和废品回收站必须无条件接受废电池,并转送处理厂家进行回收处理。同时,他们还对有毒性的镍镉电池和含汞电池实行押金制度,即消费者购买每节电池中含有一定的押金,当消费者拿着废旧电池来换时,价格中可以自动扣除押金。我国至今还没有建立一套完善的废电池回收体系,废电池回收还是难成气候。即使回收的电池也面临尴尬境地,因为人们不知道这些废电池如何妥善处理。例如,据报道河南省新乡市一位50多岁的普通妇女田桂荣已经积攒的50多吨废电池,却面对不知如何处理的困境。大连开发区东泰产业废弃物处理有限公司回收的近百吨废电池,也处于同样的困境。据了解,我国到目前为止还没有一家专业的、能够批量处理废电池的企业,全国各地收集废电池的地区都遇到类似的不知如何处理的难题。目前,很多地区和部门只能采取堆放的办法。使废旧电池处理形成产业化已成为当务之急。3.3各种废旧电池回收技术及其优缺点目前,废旧电池的回收利用技术主要有湿法和火法两种冶金处理方法。废旧电池的湿法冶金回收过程是基于锌、二氧化锰、镍、镉、铅、锂等可溶于酸的原理,所用方法有焙烧一浸出法和直接浸出法。我国有人研究利用湿法冶金回收镍镉电池、锂电池和铅酸蓄电池。荷兰、德国、奥地利等国主要采用湿法冶金工艺处理和综合回收有价成分。湿法与火法相比较,具有投资少、成本低、建厂速度快、利润高、工艺灵活等优势。火法冶金处理废于电池,是在高温下使皮干电池中的金属及其化合物氧化、还原、分解和挥发、冷凝。火法又分为常压冶金法和真空冶金法。目前,瑞土、日本、瑞典、美国等国主要采用火法冶金工艺,火法具有回收利用效率高,无二次污染的优点,但是一次性投资大,技术要求及运行成本都比较高。瑞士有两家专门加工利用旧电池的工厂,其中一家工厂采取的方法是将旧电池磨碎,然后送往炉内加热,这时可提取挥发出的汞,温度更高时锌也蒸发,锰和铁熔合后成为炼钢所需的锰铁合金。这家工厂一年可加工2000吨废电池,可获得780吨锰铁合金、400吨锌和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。迄今为止,所有废干电池再生利用技术尚不能保障有害成分的百分之百回收。可以通过修建危险废物处置场,采用安全掩埋法处理废旧电池。4.总结和建议成功地回收利用废旧电池,防止电池对环境的污染,需要分三步走。第一步需要人们建立起废电池回收意识,主要有两个方法,一是通过宣传教育,使越来越多的人树立废旧干电池必须回收利用的观念,从而自觉参与回收活动二是制定相关的政策法规,对电池生产商和销售商作出规定,废旧干电池必须回收,禁止将废旧干电池随意丢入生活垃圾之中。第二步是建立废旧电池的回收体系。销售电池时,实行抵押金制度,确保废旧干电池的回收其次为废旧干电池回收利用创造各种便利条件,如在公共场所设置废旧干电池回收箱,加快普及垃圾的分类回收,在各居民点普遍设立专门回收电池的垃圾桶。第三步是有处理废旧电池的成熟技术,使废旧电池处理形成产业化。电池生产厂家有义务承担起处置废旧电池回收利用责任,投资兴建具有一定规模的废旧电池循环再利用工厂与此同时,国家应出台支持废旧电池处理企业的新政策,吸引更多的资金和科研人员投向开发新技术,促使循环再利用废旧电池形成产业化经营。
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liyun上传于2013-11-21

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