外蓄电池回收体系及其先进技术

国外蓄电池回收体系与先进的回收技术

摘要：

铅酸蓄电池是世界上各类电池中产量最大、用途最广H勺一种电池，在消费产品中铅

酸电池是回收率最高的。出于环境保护等方面的规定，发达国家都十分重视废蓄电池回

收和再生铅生产。同步，废铅酸蓄电池回收运用可以带来较大日勺经济效益。

本文简介了美国、德国、口本以及巴西等国日勺废旧二次电池回收体系，和除政府以

法定形式外，世界各大著名企业日勺回收制度与技术。描述了较有代表性的意大利安奇泰

克（Engitec）湿法回收破碎分选系统和意大利新萨明企业（8万tPb/年）回收铅技术。

先进的全湿法技术既可提高各组分的回收率，又消除了深入处理时的二次污染。作者认

为目前我国工业发展迅速，建立全国性回收网络和地区性回收网络，借鉴国外再生铅技

术和回收管理经验，采用世界先进技术来改造和发展我国日勺再生铅工业是必要的。

一、引言

铅酸蓄电池是世界上各类电池中产量最大、用途最广的一种电池，它所消耗的铅占

全球总耗铅量的82%0根据回收率比较，在消费产品中铅酸电池是回收率最高口勺，回

收率不小于97%o

出于环境保护等方面的规定，发达国家都十分重视废蓄电池回收和再生铅生产。同

步，废铅酸蓄电池回收运用也可以带来经济效益，使用废铅酸蓄电池回收铅的成本比从

矿石中提取铅的成本低38机能耗减少1/3。铅酸电池中的铅和塑料可以持续不停的多

次回收使用，这使得铅酸电池在环境保护和低成本方面获得了成功。

近年来美国年再生铅产量占总铅产量的76.2%,德国、法国、瑞典等国家再生铅产

量比率都超过50%o铅酸电池的高回收率得益于闭环的物质循环优势，新铅酸电池可

具有60%-80%的再生铅和塑料。图1[1]比较了采用原铅与二次铅生产电池的产量

图1采用原铅与二次铅生产日勺电池产量

对于环境来说蓄电池/、J循环运用非常重要。第一家从旧铅酸电池中回收铅的工厂建

立于123年前，至今各国铅酸蓄电池企业已经进行了数年这样的循环再运用工作。回收

企业的强大不只为减少成本，提高质量，也为环境保护，治理污染和蓄电池行业的可持

续性发展提供了保证。所有这些表目前成功的废旧电池回收体系和回收技术的不停进

步。

一、国外较成功的废旧电池回收体系

发达国家的废旧二次电池回收已经建立了非常完善的体系。他们一般是通过制定严

格的法律或对消费者征税等措施来保证废旧二次电池口勺回收。各国详细作法有如下几

种:

1、美国

美国是废电池环境管理方面立法最多最细的国家之一，例如：为以便可充电电池产

品制造商搜集和回收电池，美国国会表决通过了1996年电池管理行动法[2],对于小型

可充电池的搜集与回收，贮存与运送和电池有害物质含量均作出详细规定。还通过法律

确定（铅酸电池）汽车销售商回收所销售的废旧铅酸电池，汽车商店或地方机构可以回

收废电池。

美国不仅建立了完善的废电池回收体系，并且建立了多家废电池处理厂，同步坚持

不懈地向公众进行宣传教育，让公众自觉地支持和配合废电池回收工作。美国许多州都

采用让消费者在购置新蓄电池时先付押金的措施。消费者“持旧换新”才可不再预交押

金，否则此前的押金就由政府“扣留”，转为支持专门的废铅回收企业之用。这样，形

成了一种覆盖广泛的闭环铅循环运用系统，使全国废铅酸蓄电池H勺回收和废铅运用率到

达近95%的高水平。

2、德国：

德国从1998年开始以法律形式规定对电池进行叵收。2023年口勺废电池再运用率到达

了82%[3]o立法规定只有可以被回收的电池才能在市场上发售，消费者要将使用过的多

种类型H勺电池交送商店或者废品回收站，商店和回收站也必须无条件接受这些电池。电

池生产厂家必须对废电池进行再运用。废电池回收运用也是其目前行业管理工作的重

点。德国政府明确规定：对于毒性大日勺铅酸蓄电池、含汞电池、镉锲电池等必须标有再

生运用标识；电池生产厂家和经销商必须搜集所有废电池；经销商必须将有标识和无标

识的电池加以分类；电池生产企业必须建立电池再生运用和处理设施：对于所有日勺废电

池必须优先考虑再生运用，并对电池的生产提出减少电池口勺重金属含量，积极开发对环

境危害小I向新产品欧I规定C

3、日本:

日本回收处理废弃电池一直走在前列，据简介日本政府实行日勺是“3R”计划，变化

过去“大量生产、大量消费、大量废弃”为目前日勺“循环、减少、再运用“，日本目前

回收的废电池93%由社团嗖集，7%由电池生产厂搜集。汽车用铅蓄电池己实现所有回

收，并有较成熟日勺处理措施。

4.巴西和比利时：

巴西的环境保护与废品回收方面日勺规定极其严格又详细。除市政，国家和联邦法外,

尚有法令，决策，政府指示和法典。1995年，比利时通过电池工业协会建立了搜集回收

系统，所有消费者在购置电池时，必须支付“环境税”给回收废旧电池的机构。目前该

系统电池回收量到达了销售量的58%”］。

各国除政府以法定形式管理之外，各大著名企业则是实行回收的主力军，各企业都

在重视便捷其回收程序，保证电池处理和回收操作不破坏环境和可持续性发展。例如几

家大企业的作法：

1、江森自控

世界著名企业江森自控日勺回收体系被称作“简易的再循环措施”，它只需发送或

电子邮件，直接搜集不管是由谁制造口勺旧电池。江森控制集团在德国开办了先进口勺电池

回收工厂。并使整个回收过程原则化和易操作，保证电池处理和回收与环境口勺可兼容性,

重视可持续性。简易的再循环措施防止了挥霍，在回收措施上也重视不停完善回收工艺

技术。

2、Datacenter对废电池/、J回收程序[4]

Dalacenter企业所建立的回收制度是与电池制造商，供货商和回收企业协作建立了

一种成熟高效的铅酸电池回收系统。铅酸电池也是该企业所回收日勺最一般电池，是成功

H勺回收系统之一。他们的详细做法是：

（1）征集规范的电池处埋合作伙伴

（2）通过UPS供货商提供多种寿命结束选择业务

UPS制造商提供日勺寿命结束选择业务，这样的业务性价比高且易操作。业务选择

取决于电池所有人的详细规定状况（见图2）。

SOtdUPSandbatteryshippedtoUPSsupplier

N'andrecycledatnocosttobatteryowner

O

d二

oSpentbaneryshippedtoUPSsuppiterand

recycledatnocosttobatteryowner

出

n

UPSmanufacturerarrangesforconvenient

u.o

-returnofUPSsandbauenesforrecycling

aatnominalornocost.

N

UJ

■Lead-acidbatteriesshouldneverbe

discardedinthetrashorinadumpster.

♦

图2UPS供货商提供的I多种寿命结束业务

寿命结束选择性业务根据电池所有人需要，分别为购置整机，替代电池的所有人制

定了多种鼓励和奖励措施，免除运费和处理费，和折价购置新设备。更大某些内电池

（VRLA电池和富液式与开口式电池）则是与电池制造商合作提供电池结束寿命业务。

3、Eastpenn（东宾）企业

东宾企业的回收与操作业务使企业的环境健康和安全到达了最高原则。企业日勺U.S.

EPA”Part-B”执照包括了铅酸电池回收日勺原则。除进行电池回收外，企业也进行回收加

工操作业务。此外尚有如B.B.蓄电池，也建立了密封铅蓄电池代回收体系等。

除政府以法定形式管理，各大企业实行回收业务口勺两方面努力外，国外行业协会在

废旧电池管理上的作用更是不可忽视，行业协会口勺工作弥补了国家法律与制造商之间的

空白区域，例如：由BCI提议并通过国家立法机构制定［5］和确定的蓄电池回收立法模

式。该模式有关铅酸蓄电池回收第1部分内容包括了铅处理禁令，规定：

(1)任何人不得将废铅酸蓄电池放入市政固体混合废品，垃圾，或都市生活垃圾焚

烧炉中。

(2)任何人不得处置使用过的废铅酸蓄电池，应交付给冬售商或批发商，或再生铅

冶炼厂，或环境保护局授权的搜集或回收处。

(3)零售商不得处理使用过的旧铅酸电池，应交付给批发商或再生铅熔炼工厂和代理

机构，尚有可对不合适处理旧电池的当事人处以罚款和拘禁等。

第2部分在有关铅酸蓄电池日勺搜集再循环规定中，规定了零售商应：

(1)在销售点接受由客户提供日勺旧铅酸电池，旧电池的数量至少与购置日勺新电池数量

相等。

(2)假如没有收回相似类型的旧铅酸电池，每销售一只电池收取至少$10.00美元押

金，押金由零售商支付，30日内退回同样数量的旧铅酸电池时返还押金；

(3)规定销售点张贴宣传布告等。

在第3、第4部分都规定对电池零售商，批发商进行检查等。

综上所述，国外对废旧电池管理，是通过政府，各大企业与行业协会共同进行日勺管

理。三个体系共同发挥作用。在回收废铅蓄电池过程中：一是制造商通过其零售网络回

收废电池；二是通过政府注许的专业联盟和专业回收企业搜集；三是经同意建立特定日勺

废铅蓄电池回收企业搜集c

总的来说国外废电池回收详细操作方式有：

（1）由电池制造销售商付定金。例如：APC集团为北美和每个欧盟国家的回收企

业付定金，为北美和欧盟各国消费人提供回收服务。

（2）由制造商或销售商所指定的第三方在规定权限内搜集，这样简化了电池回收

过程。

（3）行业协会，例如轻便可充电电池协会（PRBA）,为组员提供远程搜集和回收。

国外由于建立了完善的回收基础，因此废铅酸电池从不会不合适丢弃，并且已做到废电

池所有搜集和分类处理。

废电池日勺回收是一项系统T程.同步也一直是一种世界性难题.迄今得到普遍接受

和运用日勺、经济型的综合措施就是建立完善的回收体系。建立完整的回收体系是一种技

术上可行、经济上可取H勺科学处理措施。完善的回收体系是通过多种渠道、多种方式、

集合多种社会资源体所共同搭建起的一种可以将废旧电池有效回收、资源化再生，并能

持续循环运用的模式。

三、国外先进的铅电池回收技术

废铅酸蓄电池处理的工艺流程重要有3种：（1）废铅蓄电池经去壳倒酸等简朴处

理.；（2）经破碎分选后分出金属部分和铅膏部分；（3）分选后铅膏部分脱硫转化，然后金

属和铅膏再分别进行火法冶炼，得到铅睇合金和软铅。冶炼措施有3种，一是在原生铅

冶炼厂把蓄电池碎料与铅精矿混合处理。二是火法冶炼。三是固相电解法冶炼。此外也

有其他某些（基夫赛特法、澳斯麦特法、艾萨法和QSL法等）直接炼铅日勺处理措施。

数年来鼓风炉曾经是回收铅日勺重要熔炉。用于回收矿渣、浮渣和其他残留物。在许

多地方，旋转炉（长，短，顶吹）已经取代了鼓风炉成为回收铅日勺重要冶炼器具。

经数年技术进步，铅酸蓄电池口勺奏部件，电极板，聚丙烯容器以及硫酸电解液等组

分均可以被回收运用。20世纪70年代后来，废铅蓄电池再生铅生产技术也得到了发

达国家政府的高度重视，陆续开发出了火法工艺、湿法一火法联合工艺及全湿法工艺，

并全面推进了清洁生产。铅酸蓄电池采用H勺回收技术不妥也会产生严重的环境污染，因

此开发新工艺和新技术十分必要。

对铅回收生产技术的不停关注和研究使得铅酸蓄电池回收处理技术不停发展更新。

老式时干法破碎技术存在如下缺陷：一是工作区域内污染严重（铅尘），危及工厂空气

质量；二是产出的板栅和塑料受到铅膏的严重污染；三是干燥器排放的废气含大量二氧

化硫和铅尘C

由于干燥筛不能精确分离粗粒物质（塑料和板栅），并且水中悬浮物也许形成难以

排除的泥浆，而必须采用湿式筛网，因此产出的铅膏不适于除硫。针对■以上缺陷所带来

日勺S02（二氧化硫）污染、铅粉尘二次污染、能耗高等缺陷，国外冶炼工作者开发了湿

法工艺，这是目前较为前沿的回收技术。

湿法冶炼技术是在溶液中加入还原剂，使PbO2还原转化成低价态的二价铅化合物,

以便深入电解回收金属铅c湿法工艺可将二氧化硫排放量降至最低，也减少了空气中口勺

铅尘含量。另首先，除硫工艺也可减少冶炼工厂二氧化硫的排放量。由于铅尘含量的减

少，厂区内空气质量将会得到很大的I改善，湿法回收技术中较有代表性技术包括意大利

安奇泰克（Engilec）企业开发的XC破碎分选系统⑺和新萨明企业（NUOVASAMIMSPA）技

术⑻等。

1、安奇泰克企业的综合回收系统

安奇泰克企业的I综合回收系统是通过SLI和工业用铅酸蓄电池回收粗铅和铅合金日勺

最新工艺。通过该技术可到达绿色铅冶炼操作。该系统基本操作环节如图3。

图3基本操作环节

该系统基本操作包括蓄电池粉碎和分离，铅膏除硫，硫酸钠产出和铅生产。合用于

SLI和工业蓄电池（塑料或硬橡胶壳）H勺破碎和处理,设备可根据顾客的详细需要进行

设计，蓄电池处理量范围为2.5-50U小时。

该技术日勺基本操作环节是：

1）对蓄电池进行破碎，并对各零部件、碎片进行分离

将完整口勺带酸蓄电池堆存在防酸水料仓中进行预破碎、排酸，然后通过抓斗抓至送

料斗。震动给料机将蓄电池传送到装配有磁性分离器的传播带上，清除残留的铁质，然

后在特制的锤头粉碎器中将蓄电池进行粉碎。

粉碎后日勺蓄电池块进行彻底的湿法漉筛（这是该技术H勺一种关键环节），将膏体物

质和铅金属以及其他成分分离。膏体物质流入到存储槽中，然后除硫，其他成分传播到

水力分离系统。

通过震动筛分离出口勺铅以及其他物质直接进入循环性水力分离系统，在该系统中,

铅、聚丙烯、硬橡胶和PVC/纸板进行分离，聚丙烯浮在水上层而回收。

金属铅沉入水底后FI收，隔板物质、硬橡胶和循环水通过水闸流至震动筛，隔板物

质和硬橡胶深入由循环水分离，待作最终处理，循环水进入沉淀池，可重新运用。

2）膏体除硫及产出硫酸钠

膏体排到反应池中，与从蓄电池存储仓搜集H勺废酸混合起来。采用针对性选用的反

应物，通过除硫反应过程将硫酸铅转化为碳酸铅或氧化铅。通过本环节，膏体中含硫量

只剩余不到0.5%,而最初含量不小于6%,除去率达91机反应后日勺膏体进行过滤脱水，

然后储存，待作炉子进料用。过滤后的硫酸钠溶液排入储存槽，以进入结晶循环。伴随

不停的技术进步除硫率到达＞97%,残留量低干0.2%,同步运用除硫媒质Na2CQ3到达除

去钠的双重成果，（根据老式设计一次成功除硫反应钠含量为1.8-2.5%）。同老式设计

相比，这种措施反应效果好，低硫和钠含量使出渣量低于产量的5%,废料减少炉子内

节余出更大日勺空间，利于铅的生产。此外炉中温度较低可节省燃料，并有助于改善操作

条件。

酸钠溶液排到蒸发结晶器中，盐水在套筒隔板式结晶器抽取并离心处理，结晶粒以

气动方式输送并以暖空气干燥，后储放在卸料罐，同步母液回流至程序。净化处理可产

出一种非常纯净的盐类。由结晶器中的饱和水蒸汽进入热互换器，以待凝结。冷凝器冷

却水通过冷却塔进行循环再运用。膏体除硫及产出硫酸钠环节如图4所显示。

______PASTEDESULPHURIZATIONand

SU,SODIUMSULPHATEPRODUCTION

图4膏体除硫及产出硫酸钠

3）熔炼、精炼和气体过滤

分离处理可促使电极和板栅轻易熔化，在回转炉中以低温产出硬铅。去硫铅膏可熔

化产出软铅。搜集袋内的残渣和烟尘可与去硫铅膏加湿过滤，进入熔炼操作。产出H勺铅

通过精炼和铸锭，即成为成品。运用气体过滤铅到达原则指标。熔炼、精炼和气体过滤

如图5。

SMELTING-REFININGand

GASFILTRATIONUNIT

图5熔炼、精炼和气体过滤

4）该技术所产出口勺产品质量

电池破开后碎片成分含量如表1所显示

金属铅（板栅、电极）25%

铅膏PbSO4：50-60%38%

PbO2：15-35%

PbO：5-10%

金属铅：2-5%

其他：2-4%

聚丙烯5%

隔板、硬橡胶等10%

硫酸（约15%）22%

该系统分离碎片后：

板栅和电极：精炼或用特制回转炉进行熔化后金属含量＞96%。

去硫膏体纯度较高，可以分别熔炼，进行软铅生产。

硫酸钠（Na2s04）结晶纯度较高，可以到达清洁剂原料的等级。

聚丙烯纯度为98-99%,其中铅含量低于1000ppm,可再运用作为新电池壳或其他

聚丙烯物质用。硬橡胶和隔离物清洁度可满足处理规定。

与老式技术相比该系统操作在工艺和环境保护方面，有如下优势：

（1）分离了金属铅（含睇）与氧化铅、硫酸铅，使板栅和电极金属可以轻易熔化,

可以在低温回转炉中生产便铅。

（2）完毕除硫后，膏体分别熔化，生产软铅。

（3）聚丙烯与其他聚合物质分离，可再运用率高。此外，减少了硬橡胶、PVC和

隔板的处理。

（4）膏体除硫工艺可减少助熔剂消耗；二氧化硫的排放降到最低，生产率提高30%。

（5）由于炉中温度减少可节省10%的能量。

（6）电池中的酸有效中和，转变为硫酸钠（Na2so4）,不需要处理硫酸钙碎片。

（7）产出的硫酸钠晶体可销售或使用。

（8）富氧炉熔炼除硫技术可促使残渣率减少70%。

安奇泰克回收技术是目前较先进工艺，生产工艺实现了水的循环运用。另一种先进

性是蓄电池膏体除硫和采用富氧炉熔炼。通过这样日勺处理膏体含硫量低、熔炼座高，二

氧化硫排放量较低；由于富氧技术和铅膏除硫提高了生产能力，并可使用小型熔炉，因

此愈加环境保护。采用富氧技术减少了燃料消耗量（按产出的粗铅单位计算减少率为

30-40%）：产量平均提高30%°经除硫后烟囱中SO2（二氧化硫）及微粒口勺浓度,从每8

小时800Ppm降至U80Ppm,半小时流量从470|>ig/m3降到67）ig/m3,即SO2（二氧化硫）

H勺排放量低于原则数值H勺10%o气体中日勺平均微粒浓度约1.5-2.5mg/m3,控制在5

mg/m3如下。采用了有效日勺气体净化系统，使工作面环境铅含量到达了0.05mg/m3的J限

制原则。噪音约70-80dbA。新日勺除硫措施大大减少了粗铅渣的产出率，减少了粗铅渣

日勺铅含量，出渣率也大大减少。由于设备欧I合理设计，含PVC的碎片通过谨慎清洗，减

少了膏体粉尘率，减少了污染等。

2.新萨明企业（NUOYASAMIMSPA）技术[8]

新萨明企业回收生产过程为：

1）破碎工序

原料废铅蓄电池由专用车运到再生铅厂日勺料仓。用爪斗行车将原料装入给料斗，并

由此自动进入不锈钢锤式破碎机，蓄电池被解离，被机械输送进入分选工序。

2）水力分选工序

解离料进入不锈钢水力振动筛装置，在水力和机械振动两种作用力下，膏泥经筛孔

（①0.6mm）与塑料和板栅分开，筛下膏泥去转化工序。筛上物料继续在水力作用下通过

斜坡分离槽，分离出大块料和中小块料•，大块料返回破碎机，中小块料进入柱式水力分

级机。柱式水力分级机由工程塑料焊接而成，上部为扩大段，下部是直通园管，水从底

部泵入，控制上升水流速度，使聚氯乙烯轻质物料上浮经三个放置牙棒翻动后由螺旋输

送机送出，并由皮带送至露天堆放场。合金板栅重质物料落入底部，经螺旋输送机送出,

后运到短窑熔炼工序。而密度稍重的塑料混合物从该设备日勺上部侧口随水流出，经沉降

处理，水可以返回使用，塑料混合物运送至塑料再分工序。

3）塑料再分T序

中等密度的塑料混合物在水力压碎分离装置内深入处理，分离出聚丙烯，硬胶木及

少许的聚乙烯混合碎屑。

4）转化工序

筛下膏泥浆料先进入卧式离心机过滤，然后在浆化槽内进行碳酸钠的碳酸化脱硫处

理。所得碳酸铅浆料进行厢式压滤机过滤，合成滤液和废酸、浓缩结晶，产出硫酸钠。

工序实行自动化控制机械作'I匕

5）短窑熔炼工序

置有两座回转式短窑，以天然气和工业氧气为燃料和还原剂，一座处理合金板栅料,

另一座处理碳酸铅料•，采用布袋收尘器处理烟气，得到的粗铅经精炼后铸成铅锭。

6）废水处理工序

厂区雨水和废液集中处理，采用硫化沉淀法，实现废水无污染排放。

该技术日勺先进性体现为:

1）先用不锈钢锤式破碎，后用全湿法水力解离技术，使废铅蓄电池充足解离，并

使这些不一样物料间互含率降到最低，可到达0.5%。既提高了各组分口勺回收率，又消除

了它们深入处理时的二次污染（睇的挥发和SO2的产生，以及有机物塑料的再生）。（在

此，筛孔中0.6mm的水力一机械振动筛起着关键作用。）

2）采用碳酸化转化技术，使膏泥中打勺PbS04变成碳酸铅（PbCO3）,并产出硫酸钠。

从而彻底清除了二氧化硫（S02）的污染。电池破碎时得到日勺废硫酸液也一并生成硫酸

钠。

3）采用短窑熔炼技术分别处理合金板栅料和碳酸铅（PbC03）料，使用天然气和工

出氧作为燃料和还原剂,其中板栅料直接生成铅锅合金,这叱都使烟气烟尘量大大减少.

4）解离工序实现机械化持续操作，膏泥转化工序实现全自动化遥控操作，短窑熔

炼炉前密闭操作室可人工遥控操作。

5）厂区废水废液所有集中进行硫化沉淀处理，实现废水无污染排放。

6）无污染化工艺，实现了金属回收率达95%以上，塑料回收率达95机

其他有代表性日勺全湿法工艺技术尚有美国Rolla研究中心的电解精炼和电积沉积工

艺，和意大利“G.S”法工艺等。

五、结语

伴随时代的发展，各国环境保护政策日勺严格化和规范化及各国自身经济实力的增

强，发达国家通过立法建