廢舊電池的環(huán)境危害及其回收利用.docVIP

廢舊電池的環(huán)境危害及其回收利用1前言隨著社會經濟的發(fā)展，各種電子產品和通訊器材大量涌現(xiàn)，且更新?lián)Q代速度不斷加快，例如手機在人們中的迅速普及，電動自行車的大量推廣使用。從而使人們在日常生活中使用的電池數量和種類急劇增加。據中國電池工業(yè)協(xié)會提供的數據，2002年，目前我國的電池生產企業(yè)約有350家，電池年產量為180億只，約占世界總產量的三分之一，出口約100億只，國內年消費量約80億只，消費量平均每年仍以10的幅度增長，但回收率卻不足2%。廢電池對環(huán)境的危害主要問題是電池中有害成分在電池廢棄后造成的環(huán)境污染。電池中的有害成分主要有汞、鎘、鎳、鉛等重金屬，此外還有酸、堿等電解質溶液，對人體及生態(tài)環(huán)境有不同程度的危害。據了解，其中對人體健康和生態(tài)環(huán)境危害較大、列入危險廢物控制名錄的廢電池主要有：含汞電池，主要是氧化汞電池；鉛酸蓄電池；含鎘電池，主要是鎳鎘電池。除了有害成分，干電池中還有大量鋅、錳、銅、鎳、銀、碳棒等有用成分可以回收利用。2廢舊電池的環(huán)境危害2.1電池的種類及其危害2.1.1鋅錳電池我國是世界鋅錳干電池第一生產大國，但在系列、品種、性能以及生產技術水平上，與國外和市場需要的差距很大。我國仍以普通糊式鋅錳干電池為主（占70以上），且R20型電池占一半以上。對于這類電池的危害，主要是其中所含的汞和酸、堿等電解質溶液，在廢棄后可能進入環(huán)境中所造成的危害。重金屬汞能夠引發(fā)中樞神經系統(tǒng)疾病，是日本“水俁病”的罪魁近年來，這類電池已應用了無汞鋅粉，因此使這種電池成為一種綠色電池，并成為原電池中的主流產品。工業(yè)發(fā)達國家的鋅錳電池日趨向小型化、高功率化、高能化、無汞化發(fā)展，并開發(fā)成能全充放的堿錳電池，美國一家公司已推出可充堿錳電池，產品應用緩慢增長中。這種電池保持了原電池的放電特性，而且能再充電使用幾十次至幾百次（深充放電循環(huán)壽命約25次）。2.1.2鈕扣電池扣式鋅銀電池廣泛地用于電子鐘表、計算器、助聽器等，已成為人們熟悉的電池品種。這類電池的危害也主要是汞、鎘和銀的危害。據有關資料，一顆鈕扣電池產生的有害物質能污染60萬升水。2.1.3鋰電池是用鋰作為負極材料各類系列電池的統(tǒng)稱，包括一次電池和金屬鋰、鋰離子二次電池。具有比較量高、儲存壽命長、工作溫度范圍寬等優(yōu)點。用于手表、照相機、計算器、計算機存儲器后備電源、心臟起搏器、安全報警器等。一些廠商紛紛推出不同的吸鋰材料，開發(fā)和生產了鋰離子蓄電池。鋰離子蓄電池是1990年索尼推出的新型電池，1992年才商品化。我國已研制成個別系列的鋰蓄電池，還不能商品化，對鋰離子蓄電池研制也僅僅開始。對于這類電池，危害相對較小，對其的回收利用，主要是回收其有用成分鋰。2.1.4堿性蓄電池堿性蓄電池有鋅銀、鎘鎳、鐵鎳、鎳氫等系列電池。鋅銀電池我國能正式生產的有高、中、低放電率蓄電池、密封蓄電池、干荷式蓄電池、人工和自動激活式電池。鎘鎳蓄電池是目前使用面最廣的電池系列。近十年世界鎘鎳電池發(fā)展很快，銷售額達30億美元，家用的占60；僅移動通信年需即15億只以上。鎳氫蓄電池包括高壓鎳氫蓄電池和金屬氫化物鎳蓄電池發(fā)展異常迅速，正在逐步取代鎘鎳。鎘鎳電池是環(huán)境污染問題所重點關注的一類電池，鎘是毒性很大的物質，具有致癌性，主要危害腎毒性，其后繼發(fā)骨疾骨質疏松、軟骨病和骨折，即所謂的“痛痛病”。鎳也具有致癌性，對水生物具有明顯危害性，鎳鹽能引起過敏性皮膚炎。據美國EPA調查，廢棄鎘鎳電池的鎘占城市固體垃圾中鎘總量的75。美國1996年通過電池法案，要求淘汰在電池中使用汞和建立有效的回收方法回收鎘鎳電池2.1.5鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池是目前世界上產量最大，用途最廣的一種電池。銷售額占全球電池銷售額的30以上。我國鉛酸蓄電池年產量近3000萬KWH。這類電池的污染主要是重金屬鉛和電解質溶液的污染。鉛能夠引起神經系統(tǒng)的神經衰弱、手足麻木，消化系統(tǒng)的消化不良，血液中毒和腎損傷。2.2廢電池中的重金屬污染物在環(huán)境中的遷移廢棄以后的鎘鎳電池和含汞電池等含有有害物質，進入環(huán)境后，會因長期腐蝕作用而破損，導致重金屬和酸堿電解液逐漸泄漏出來，污染環(huán)境，長期作用，可能直接或間接危及人們健康。廢電池中的重金屬污染物在環(huán)境中的遷移途徑，主要是首先廢電池進入城市生活垃圾，隨生活垃圾進入填埋、焚燒、堆肥的過程中。我國目前填埋處置水準較低，許多垃圾處于簡單堆放狀態(tài)，廢電池的重金屬會通過滲漏作用直接污染水體和土壤。在土壤和水體中的重金屬離子會被植物的根系吸收，當牲畜以植物為食料時，體內就積累了重金屬，經過這條食物鏈的生物放大作用，重金屬就會在人體內富集，在某些器官中積蓄造成慢性中毒，損害人的神經系統(tǒng)及肝臟功能。而在焚燒的過程中，廢電池中的重金屬會因高溫揮發(fā)而被煙氣帶走，進入空氣中的重金屬可通過呼吸直接進入人體。3廢舊電池的回收利用3.1廢舊電池回收現(xiàn)狀據了解，我國目前廢舊電池回收率卻不足2%。北京市每年產生廢電池近6000噸，約占垃圾總量的0.15。1998年北京市垃圾回收中心成立，近4年來共回收廢電池400多噸，集中放置。每年回收來的廢電池僅占年度產生廢電池的1.7，遠遠低于發(fā)達國家近50的回收利用率。上海市從1998年5月開始啟動廢電池回收工作，廢電池回收點也是逐年遞增，迄今為止全市已設置了四五千個廢電池回收點，共回收廢電池100余噸，但這與全市每年產生的大約3000多噸廢電池相比相去甚遠。美國是在廢電池污染管理方面立法最多最細的一個國家，不僅建立了完善的廢電池回收體系，而且建立了多家廢電池處理廠。美國規(guī)模最大的電池回收組織是RBRC，這是一家非盈利的民間環(huán)保機構，RBRC的主要兩大任務是公眾教育運動和電池回收計劃。它得到300多家電池生產商的贊助。2002年，回收了3百40萬磅的可充電池，較2001年上長了12。到2003年，RBRC在美國和加拿大設立了30000多家電池回收點，以回收可充電電池。僅在2003年上半年，就回收了2百萬多磅的可充電電池，較2002年同一時期，上漲了30。日本從事廢舊電池回收的最大組織是北海道的野村興產株式會社，其每年由全國回收的廢舊電池達13000噸，占日本廢棄電池量的20。奧地利1967年就建立了廢干電池回收體系，回收量占銷售量80以上。3.2廢舊電池的回收利用管理和宣傳教育3.2.1宣傳教育在廢電池回收宣傳教育方面，歐盟提出了電池銷售商、生產和進口商有教育公眾的責任，同時每年應向環(huán)保部門匯報當年的回收協(xié)議實施情況。美國除在法令中規(guī)定有教育公眾的要求外，RBRC通過電視臺和廣播電臺進行電池回收公益宣傳，總的接受公益宣傳人次達222百萬次。RBRC還聘請無線電電力專家作為形象代言人進行宣傳，并在互聯(lián)網上建立了公司宣傳網站，設立了免費熱線電話。RBRC還特地制作了一套有關電他的科普材料與錄像帶，免費贈結各地中小學校，供三、四年級的小學生上科技常識課時使用。我國目前對廢舊電池回收利用方面的宣傳教育非常少，居民對廢舊電池危害認識不足，沒有形成普遍的自覺收集、自覺上交的意識，所以廢舊電池回收還是難以形成不了規(guī)模，也不利于對廢舊電池形成產業(yè)化經營。3.2.2立法管理世界發(fā)達國家對電池低汞化生產和廢棄后分類回收的責任進行了立法管理。德國1998年4月頒布了廢干電池及蓄電池回收處理法令。法令對電池的設計、生產和銷售提出了要求：降低堿性錳電池的汞含量；電池生產商必須建立對電池中所含危險物質的再生利用處理設施；生產商和銷售商負有回收所有廢干電池和對民眾進行回收利用宣傳教育的責任，同時要求生產商必須向銷售商和回收商支付因回收和轉運舊電池所發(fā)生的費用。日本從1986年起要求降低含汞電池產量和一次電池中的汞含量。目前已禁止在一次電池中使用汞。美國1996年頒布了含汞電池和可充電電池管理法令，法令要求分階段禁止含汞電池的使用；建立有效的方法來回收利用和處理鎳鎘電池、鉛酸蓄電池和其他規(guī)定的電池；教育公眾關心對各類廢電池的收集、回收利用和合理處置；可充電池的外表上須貼上統(tǒng)一規(guī)定的標簽，標簽上須印有“電池不得任意丟棄，須妥善處置”字樣。香港環(huán)保署在2002年4月組織發(fā)起了手機電池回收和再利用項目，設立了75個回收點，放置手提電話電池收集箱。我國目前還沒有專門針對廢電池的法令，只有行業(yè)性的規(guī)定。原中國輕工總會等9部門于1997年12月31日曾聯(lián)合下發(fā)了關于限制電池產品汞含量的規(guī)定，根據規(guī)定，自2001年1月1日起，禁止在國內生產各類汞含量大于電池重量0.025%的電池；2001年1月1日起，凡進入國內市場銷售的國內、外電池產品(含與用電器具配套的電池)，在單體電池上需標注汞含量(如：注明低汞或無汞)，未標注汞含量的電池不準進入市場銷售；自2002年1月1日起，禁止在國內市場經銷汞含量大于電池重量0.025%的電池；自2005年1月1日起，禁止在國內生產汞含量大于電池重量0.001%的堿性鋅錳電池；自2006年1月1日起，禁止在國內經銷汞含量大于電池重量0.001%的堿性鋅錳電池。2001年，上海市自行車行業(yè)協(xié)會向所有電動自行車工商企業(yè)發(fā)出了行業(yè)自律公約。公約要求所有生產企業(yè)必須與廢舊電池回收單位簽署相關協(xié)議；在產品說明和銷售指南等資料上必須設立廢舊電池回收的具體條款；所有生產銷售企業(yè)必須杜絕買賣漏液、漏電、性能低劣的鉛酸電池等。3.2.3回收網絡體系美國建立了采用不同顏色的收集箱收集不同類別的電池。美國電池回收組織RBRC采用三條途徑來回收廢舊電池：零售商回收，零售商與RBRC簽訂協(xié)議，RBRC負責廢舊電池的回收成本和運輸成本，這是一條簡單、方便的回收途徑；社區(qū)和公共服務機構回收，RBRC向社區(qū)提供如何進行回收家用電池方面的信息，并且免費提供回收容器和其他材料；商業(yè)回收，RBRC向回收商提供非家用便攜式可充電池方面的信息，RBRC負責所有的回收費用，發(fā)貨人只需負責運輸成本。日本在再生支援法中明確了鎳鎘電池和干電池由消費責回收至再生企業(yè)的三個渠道：通過分類收集后由地方自治體集中轉交；由電池的銷售商、生產商轉交。由配套機器的銷售商和服務中心轉交，從而完善了回收渠道。此外，日本通產省發(fā)動各地方自治體試行干電池分類回收，以保證再生單位的需要。為加強對廢電池的回收管理，德國實施了廢電池回收管理新規(guī)定。規(guī)定要求消費者將使用完的干電池、鈕扣電池等各種類型的電池送交商店或廢品回收站回收，商店和廢品回收站必須無條件接受廢電池，并轉送處理廠家進行回收處理。同時，他們還對有毒性的鎳鎘電池和含汞電池實行押金制度，即消費者購買每節(jié)電池中含有一定的押金，當消費者拿著廢舊電池來換時，價格中可以自動扣除押金。我國至今還沒有建立一套完善的廢電池回收體系，廢電池回收還是難成氣候。即使回收的電池也面臨尷尬境地，因為人們不知道這些廢電池如何妥善處理。例如，據報道河南省新鄉(xiāng)市一位50多歲的普通婦女田桂榮已經積攢的50多噸廢電池，卻面對不知如何處理的困境。大連開發(fā)區(qū)東泰產業(yè)廢棄物處理有限公司回收的近百噸廢電池，也處于同樣的困境。據了解，我國到目前為止還沒有一家專業(yè)的、能夠批量處理廢電池的企業(yè)，全國各地收集廢電池的地區(qū)都遇到類似的不知如何處理的難題。目前，很多地區(qū)和部門只能采取堆放的辦法。使廢舊電池處理形成產業(yè)化已成為當務之急。3.3各種廢舊電池回收技術及其優(yōu)缺點目前，廢舊電池的回收利用技術主要有濕法和火法兩種冶金處理方法。廢舊電池的濕法冶金回收過程是基于鋅、二氧化錳、鎳、鎘、鉛、鋰等可溶于酸的原理，所用方法有焙燒一浸出法和直接浸出法。我國有人研究利用濕法冶金回收鎳鎘電池、鋰電池和鉛酸蓄電池。荷蘭、德國、奧地利等國主要采用濕法冶金工藝處理和綜合回收有價成分。濕法與火法相比較，具有投資少、成本低、建廠速度快、利潤高、工藝靈活等優(yōu)勢?；鸱ㄒ苯鹛幚韽U于電池，是在高溫下使皮干電池中的金屬及其化合物氧化、還原、分解和揮發(fā)、冷凝?；鸱ㄓ址譃槌阂苯鸱ê驼婵找苯鸱?。目前，瑞土、日本、瑞典、美國等國主要采用火法冶金工藝，火法具有回收利用效率高，無二次污染的優(yōu)點，但是一次性投資大，技術要求及運行成本都比較高。瑞士有兩家專門加工利用舊電池的工廠，其中一家工廠采取的方法是將舊電池磨碎，然后送往爐內加熱，這時可提取揮發(fā)出的汞，溫度更高時鋅也蒸發(fā)，錳和鐵熔合后成為煉鋼所需的錳鐵合金。這家工廠一年可加工噸廢電池，可獲得噸錳鐵合金、噸鋅和噸汞。另一家工廠則是直接從電池中提取鐵元素，并將氧化錳、氧化鋅、氧化銅和氧化鎳等金屬混合物作為金屬廢料直接出售。迄今為止，所有廢干電池再生利用技術尚不能保障有害成分的百分之百回收。可以通過修建危險廢物處置場，采用安全掩埋法處理廢舊電池。4總結和建議成功地回收利用廢舊電池，防止電池對環(huán)境的污染，需要分三步走。第一步需要人們建立起廢電池回收意識，主要有兩個方法，一是通過宣傳教育，使越來越多的人樹立廢舊干電池必須回收利用的觀念，從而自覺參與回收活動；二是制定相關的政策法規(guī)，對電池生產商和銷售商作出規(guī)定，廢舊