|
也谈废电池的回收利用
王金良 马扣祥
（轻工业化学电源研究所，江苏 苏州215006）
摘 要 废弃电池对环境的污染正渐为国人所重视。人们一直在寻求技术上可行、经济上可取的科学处理方法。废电池的回收、处理利用是一项系统工程，应根据中国的国情建立有效的无害化管理机制，国家要从政策上给予扶持，建立健全法规，完善回收、处理运行体系，无公害的再利用方法须进一步论证、研究和开发。分析了各种废弃电池对环境的污染；报导了国内外回收、处理废弃电池的情况；结合国情提出了治理电池污染的对策。
关键词 废弃电池;污染;回收;处理与利用;对策
中图分类号:TM911 文献标识码:A
Talk about the recovery and using of waste battery
WANG Jin-liang,MA Kou-xiang
(Light Industry Institute of Electrochemical Power Sources, Suzhou 215006,China)
Abstract:The environmental pollution caused by the obsolete battery had been thought much of. The scientific handling method which feasible in technique and desirable in economics had been seeking always. Recovery , handling and using of the obsolete battery was an systemic engineering.It must establish an effective harmless managing mechanism according to our national situation.The government must support in policy and establish serial law and regulation.Consummate recovery and handling operation system. Harmless reusing method must be proof,research and develop.The environmental pollution caused by all kind of battery was analysed, the situation of recovery and handling the obsolete battery both here and abroad were reported and the countermeasures to father the battery pollution were put forward according to our national situation.
Key Words:Obsolete battery;Pollution;Recovery;Handling and using;countermeasure
1 废弃电池回收、处理刻不容缓
"地球只有一个"，保护环境，爱护地球，给子孙后代留下一片蓝天和碧水，是全世界人民所向往并为之奋斗的共同目标。
废弃电池对环境的污染已是一个不争的事实，关注电池的回收再利用，发展无污染、无公害的“绿色”化学电源产品已是时代要求和大势所趋，也是电池产品可持续发展的必由之路[1]。
随着中国经济国际化程度的加深，随着中国加入WTO进程的加快，国人的环境保护意识越来越强，全社会对电池污染环境、要求回收、处理废弃电池的呼声也越来越高[2～12]，实现废弃电池回收、处理再利用已迫在眉睫，刻不容缓。
2 客观地评价废弃电池对环境的污染
电池产品对环境的污染主要是酸、碱等电解质溶液和重金属的污染。不同类型的电池，污染物也不同。
目前国内使用最多的工业电池为铅蓄电池（亦有少量民用，如摩托车电池等），污染物主要为铅和硫酸，这类电池由于原材料单一，且多为大型电池，处理较方便，占电池总成本50%以上的铅（铅化合物）可以重新回炉提炼，外壳多为塑料，也可再生，均具有较高的利用价值，该系列电池的回收已成为商（厂）家的自觉行动，即使在生活垃圾中偶尔见到，也会被捡垃圾的送往废品收购部门。废电池的再生基本不存在技术问题，对环境的污染主要是管理问题，虽然从事再利用的厂家较多，但专业工厂较少，大多是小型和土法冶炼厂和电池生产厂，这些厂一般只再生价值高的铅，对废酸（含铅的盐）、铅泥等利用价值不高的则弃入环境（一些专业从事废品回收的商业部门也只回收铅和塑料），在再生铅过程中，由于技术落后，还会产生二次污染，如大量SO2和铅蒸汽排入大气中污染空气，处理后的灰渣富集大量重金属，作垃圾处理污染土壤。
小型二次电池目前使用较多的有镉镍、氢镍和锂离子电池，镉镍电池中的镉是环保部门严格控制的重金属元素之一，锂离子电池中的有机电解质，镉镍、氢镍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。这类电池的污染与铅蓄电池相似。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，废弃电池再利用价值较低，加上使用分散，废弃电池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，处理利用也存在一定的技术问题。
民用干电池是目前使用量最大、也是最分散的电池产品，国内年消费量近80亿只。主要有锌锰和碱性锌锰2大系列，还有少量的锌银、锂电池等品种。污染最严重的汞（HgO）电池已于1999年强令淘汰[13]，而被锌-空气电池所取代；锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池和锌空气电池等使用锌电极的电池一般都使用汞或汞的化合物作缓蚀剂，按照国家九部委“关于限制电池产品汞含量的规定”[14]，锌锰电池目前均已达到低汞化的要求，但多数厂家生产的碱性锌锰等电池，其汞含量与低汞化的要求距离还较大，几种常用电池的汞含量（计算值）见附表[15]。
附表锌锰和碱锰电池中的Hg含量
电池种类
含汞载体及Hg含量
R20
R14
R6
R03
糊式锌锰电池
浆糊，HgCl2 0.05%
4.5×10-5
6×10-5
纸板锌锰电池
浆层纸，HgCl2 1.2g/m2
5×10-5
7×10-5
1×10-5
1.3×10-5
碱性锌锰电池
锌粉, Hg 3%～6%
0.5%～1%
0.4%～0.9%
注：因各厂单体电池的质量、工艺参数和配方不尽相同，Hg含量亦有所差别。
由于汞和汞的化合物是剧毒物质，因此，废弃电池对环境的污染引起了公众、媒体和环境管理部门的普遍关注。近期以来，国内的呼声特别强烈，似乎已与治理“白色”污染和汽车尾气等相提并论，从光明日报、科技日报、中国环境报等中央报纸到南方周末、长江日报、苏州日报等地方报纸，电台、电视台、国际互联网，几乎所有的媒体都参与了电池污染和回收的大讨论[2～12]。
锌锰、碱性锌锰电池是用量最大的民用电池，废弃电池除了汞的污染外，还存在锌、锰、铜等其他重金属的污染。由于使用分散，回收难以管理，废弃电池再生成本较大，加上目前还缺少科学、经济的处理方法，废弃电池一般均作为生活垃圾处理。由于生活垃圾的处理方法不尽相同，其污染方式也不一样。垃圾作堆肥时，废弃电池增加了作堆肥作物产品中的重金属含量。其污染程度取决于废电池在生活垃圾中的比例，当废电池很少时，一般不会构成污染。生活垃圾填埋时，主要污染水系和填埋场附近的土壤，污染程度取缺于填埋是否符合标准，如符合标准，一般也不构成对环境的污染。生活垃圾进行焚烧处理时，废电池中的汞、镉、铅、锌等重金属一部分在高温下排入大气，一部分成为灰渣，产生二次污染。
普通民用电池对环境的污染是一个不争事实。但电池对环境的污染程度应客观地分析和评价，夸大或缩小均不利于污染的治理。常用干电池污染物多呈固态，污染物由内部迁移至环境是一个非常缓慢的过程。近期被好多媒体传播的关于“一粒钮扣电池可污染60万升甚至上千万立方米水 [3]”的说法，与事实出入较大，钮扣电池中含汞锌粉的用量平均不足200mg，目前的汞含量为6%～10%，每粒电池的汞按20mg计，即使其中的金属汞全部溶解于水，60万升水中的汞增加量为3×10-11，如果是上千万立方米，那就更低了，显然计算有误，更何况汞难溶于水，汞的化合物大多为难溶物质，另外还有个迁移速度问题，因此其污染的范围和程度是有限的。15年前，日本电池工业会曾委托福冈大学做电池（含汞和镉）掩埋试验，试验结果目前仍未发现汞、镉等重金属的扩散和污染[16]。
当然，强调客观地评价废弃电池对环境的污染，其意不是否定回收利用的必要性，而是为了更好地寻找科学、经济、可行的处理利用捷径。
3 国外电池回收处理概况[16～21]
丹麦：是欧洲最早对电池进行循环利用的国家。丹麦从1996年开始回收镉镍电池，其具体做法是：电池按销售单价＋0.9美元／只电池的回收费用售出，从回收费中按17.6美元/千克支付给电池回收者。该政策的制定，使镉镍电池的售价相对较高，从而改变了消费者的消费行为，小型二次电池的消费重点转向环保型电池。1997年镉镍电池的回收率就已达到了95％。
英国：从1998年开始对电池回收，回收的主要品种为镉镍、氢镍和锂电池。电池的回收、运输、处理等费用由最终用户承担，1999年约回收450吨，2000年的目标为600吨。
法国：回收废弃电池从1999年开始实施，电池回收由企业负责，未成立专门的回收公司，原则上回收采用独立核算，如产生亏损，由生产商和销售商共同负担，目前，法国已有几家大的电池回收企业。计划2001年对所有的电池进行回收。
日本：回收处理废弃电池一直走在世界前列。早在1993年就开始回收，二次电池的回收率较高，但一次电池回收率仍较低。据日本电池工业会介绍，2000年是日本政府实施“3R”计划的第一年，即改过去“大量生产、大量消费、大量废弃”为现在的“循环、降低、再利用”，政府颁布的废物利用法将于2001年4月1日起执行。汽车用铅蓄电池目前已全部回收，并有成熟的处理方法；其他二次电池的回收率也已达84％，采用的方法是在各大商场和公共场所放置回收箱，依靠电池生产企业的赞助实施回收，废弃二次电池一般采用先解剖焙烧，再进行分离的方法，回收有用金属或其化合物；一次电池的回收率仅有20%左右，主要是一次电池已实现无汞化，对环境的污染程度相对较轻，回收的一次电池大部分采用掩埋方式处理。其回收一般不由电池生产厂负责，而是选择具有冶炼能力的工厂（如汞冶炼厂等）负责，目前回收的废电池93%由社团募集，7%由电池生产厂收集（含工厂废次电池）。原来处理废电池的主要目的是回收汞，电池实现无汞化后，主要是为了节约资源，变废为利，金属由冶炼厂重新回炉精炼，正极粉用作显像管的偏磁体材料。几种废弃电池再生技术的工艺流程见附图。
锂离子电池[22]：
电池组—解体—塑料和金属壳回收，
单体电池焙烧—粉碎—分选—筛上物磁选出铁，
筛下物—酸溶解—过滤—加入溴酸反应—过滤—溴酸钴—干燥—热处理—钴化合物
锌锰和碱性锌锰干电池：
电池—解体、分选—铁壳直接送铁冶炼厂冶炼，残余物—焙烧，气体冷凝制成粗汞—精制—汞，焙烧渣—粉碎—磁选—铁渣进铁冶炼厂冶炼，锌渣—加工—锌（电池原料）和锰氧化物（偏磁体材料）
镉镍电池：
电池—解体—粉碎—分选—焙烧—铁镍合金作不锈钢原料，镉再用于镉镍电池
金属氢化物镍电池：
电池—解体—粉碎—分选—焙烧—铁镍合金作不锈钢原料
铅蓄电池：
电池—解体—分选—塑料再生，含铅电解液经处理用于电解铅，
铅电极溶解—（粗铅）—电解—精制—精铅
附图 废弃电池再生技术的工艺流程
电池的收集及运输一般由社会赞助或低价方式，由于一次电池回收处理成本较高，是一种“亏本买卖”，日本政府为促进废弃电池的回收利用，为处理工厂按80日元/㎏废电池提供补贴[16]。
关于建设废电池处理工厂的投资，据日方估计，建1家年处理量为16万吨的废电池处理工厂，约需投资1600万美元，如果加上回收3废、防止二次污染的设施，投资额更大[16]。
美国：目前主要回收可充电电池，由1家可充电池再利用公司具体操作，与销售商签订销售许可合同（含废电池回收条款），这种方式销售的可充电池约占全美可充电池总量的75%，美国镉镍电池的回收率近50%，2005年要求达到90%以上。其回收成本为1～1.5美分/只。
德国：从1998年10月开始以法律形式规定对电池进行回收，但据了解，一次电池的处理方法仍然是深埋。
4 国内废弃电池回收处理概况
对废弃电池回收、处理，国内有关部门曾做过尝试和探讨。环保志愿者和一些厂家、商家的回收尝试全国各地都有，但都因回收的电池无接收之处而不了了之。研究人员也曾提出过好多处理再生方法，但收效都不大。一是回收难，目前大多数国人还不具备自觉回收废旧电池的环保素质。二是仅回收，没有处理和再利用的措施，这好比有饭店无厕所一样，收起来仅仅是将污染搬个家集中起来。三是废弃电池处理技术还没有根本解决，这也是一个世界难题，特别是一次电池，原材料品种太多，增加了处理难度。四是废弃电池回收处理作为一个产业发展是一项复杂的工程，除了在技术上和管理上可行外，还必须在经济上可取，亏本买卖难以可持续发展。
在还没有可操作的再利用方法之前，将电池收集集中的方法仅仅起到了制造声势的作用，从治理污染本身来说，此法不可取。集中堆放废电池，会加速电池污染物的释放、扩散和造成对局部地区的严重污染。集中堆放的电池中，当有电池发生腐烂后，由于受电化学腐蚀的作用，会加剧其他废电池的腐蚀（电池行业称为传染），乱丢的电池可导致相互短路，引起剧烈反应，造成电解液泄漏，甚至爆炸，如堆放在露天，雨淋会造成污染水系和土壤，还会腐蚀存放容器和场地。构成局部严重污染。
废弃电池处理再利用，除铅蓄电池外，经济上并不像有些人想象的那样乐观，好多报刊曾引用了某报1篇报导，某著名高校1位博士“曾为废旧电池处理的经济效益算了一笔帐，每天处理10万只电池，除去费用可盈利1.9～2.1万元，以70亿只电池50%的回收率计算，1年的利润达6.6亿元”。显然，这位博士对电池的成本构成根本不了解，国内消费的电池70%以上为低档的锌锰电池，碱锰电池和其它高档电池不足30%，各种电池的平均出厂价估算宽余一点只有0.4～0.5元/只，其中材料成本不超过0.3元/只，按照这位博士的算法，每处理1只材料成本仅有0.3元的电池就可盈利0.2元，显然是不可能的（废旧电池中还有好多不能再利用或利用价值极低的材料，如占总成本10%以上的包装材料、2～3万元1吨的锌粉变成只有几千元1吨的粗锌等），如真有这么高的利润回报，那么，电池回收和处理也不需要全社会大声疾呼了。
5 治理废弃电池污染之我见
5.1 铅蓄电池实行以旧换新
铅蓄电池的回收可以借鉴美国的经验，实行销售许可证制度。具体做法是由政府的某个执法部门（如环保局）或由批准成立专门的公司对销售铅蓄电池的商业部门（包括工厂）发放销售许可证，同时签订以旧换新的合同，所有铅蓄电池实行以旧换新。新购电池时必须交纳较大数额的押金，换购电池时返还押金。
废弃铅蓄电池的处理由指定的工厂进行，在全国分区域指定几家具有一定规模、技术先进的铅冶炼厂，完善处理设施进行集中处理。
5.2 小型二次电池强制回收镉镍电池，引导消费“环保型”电池
小型二次电池的回收可学习丹麦的经验，对镉镍电池征收回收费，回收费的一部分用于支付给电池回收者，一部分用于补贴废电池处理厂。回收费的征收使镉镍电池售价相对较高，以此来改变消费者的消费行为，使小型二次电池的消费重点转向氢镍、锂离子电池等污染相对较小的“环保型”电池。小型二次电池的再生利用应先选择有条件的单位进行资源化示范工程的研究，开发经济、科学、可行的环境无害化处理技术，成功后再向全国推广，一哄而上，浪费财力，弄不好还会造成更大的污染。在没有成熟的处理技术前，建议采用“深埋”的办法。
5.3 普通民用干电池重点落实无汞化
锌锰和碱性锌锰等民用干电池目前的再生技术尚不成熟，废弃电池的回收处理完全依靠企业行为实现自负盈亏难度较大。借鉴发达国家做法，一方面应重点抓好污染源的控制，普通电池的污染主要是汞污染，应从电池设计和生产着手，重点抓好电池无汞化的实施，国家经贸委等九部委关于“限制电池产品汞含量的规定”从2001年将开始实施，2001年实现电池生产低汞化（汞含量低于电池总质量的0.025%），2005年实现碱性锌锰电池生产无汞化（汞含量低于电池总质量的0.0001%）。能否有效减轻废弃电池对环境的污染，关键是抓执法的力度。另一方面，要抓紧开发环境无害化处理技术，废电池收集后的出路在于环境无害化的处理，处理技术的先进性、经济性直接影响治理污染的最终效果。现阶段，废弃民用电池的回收应抓紧制定有关法规和可操作的实施细则，同时加强电池回收的宣传力度，使公民养成自觉回收电池的习惯。回收的电池，建议采用集中“深埋”的办法。
5.4 电池产品应标注回收标识
为提高全民的环保意识，使消费者自觉养成分检垃圾、回收电池的习惯，建议厂家在包装物或单体电池上用文字标注环保宣传内容，如不能作生活垃圾处理、注意回收等。适当的时候，环保部门应提出规定的废弃电池回收标识。
5.5 建立有效的废弃电池管理体系
减轻和治理废弃电池的污染关键是要尽快建立废电池回收再生体系。说来说去，搬来搬去都无济于事，关键在于实际、有效的措施。首先，国家必须明确管理废电池回收利用的第一职能部门，否则，“一个和尚挑水吃，两个尚抬水吃，三个和尚没水吃”。其次，应组织有关部门，根据不同的电池研究制定回收、再生、运行实施细则，还要研究一套完善的监督机制，要求强制执行的应报国家有关部门制定法规，这在国外也不无先例。废电池的无害化处理再生技术要尽快落实有关部门研究开发。
5.6 回收处理废弃电池，国家应从政策上给予扶持
废电池的回收再利用是一项较复杂的系统工作，其管理过程应根据国情综合考虑环境、经济、技术水平和行业发展等多方面的因素。不能走向极端，治理污染要循序渐进，也不能一蹴面就。
可以肯定，废弃电池，特别是小型二次电池和民用干电池，回收处理按照一般项目的政策操作，盈利的难度较大。废电池处理要在产业经济的轨道上运行，必须获得政府的支持，否则，回收再利用永远是“纸上谈兵”。为了环境保护的百年大计，建议政府在政策、税收和投资方面给予扶持，特别是项目投资，政府应给予一定补贴或作为公益事业来办。废弃电池处理再利用投资较大，全国铺开浪费过大，也无必要，可在处理技术成熟的基础上按区域建成几个处理站集中处理。
废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，出台支持废电池回收再生的政策已迫在眉睫。
参 考 文 献
1 夏熙,郭再萍,高瑞芝.碱性锌-二氧化锰电池的技术进步及发展潜力[J],电池工业,1998,(5):134-137.
2 余亚仕.废旧电池回收不可忽视[N],光明日报,1999-10-14.
3 甄茜.我们的废旧电池哪儿去了[N].南方周末,2000-07-20:7.
4 张俊启.你把废电池往哪儿扔[N].苏州日报,2000-08-15:3.
5王娅.废电池不能一扔了之[N].环境教育,2000-09-05.
6 宗建材.废旧干电池如何“充电”[N].中国环境报,2000-09-05.
7 张俊喜,陈健,乔亦男等.废电池的危害及回收利用[J].电池世界,1999,(4):3-7.
8 黄飞,何虹.废电池的污染不可小视[J].电源技术,2000,(4):199.
9废旧电池“变废为宝”为期不远[Z].南京新闻热线2000-09-30.
10废旧电池处理难在哪里[N].地球周刊,2000-09-30.
11张东操.回收电池陷入尴尬[N].中国青年报,2000-08-29.
12 张可佳.个人如何处理废旧电池[N].青年参考,2000-03-16.
13淘汰落后生产能力、工艺和产品目录[Z].中华人民共和国经济贸易委员会令第6号,1999-01-22.
14《关于限制电池汞含量的规定》的通知[Z].中国轻工总会等.轻总行管[1997]4号文件,1997-12-31.
15 王金良.加快电池无汞化步伐[R].中国电池工业协会2000年学术交流会论文,2000-09-17.
16中国电池工业协会.访日考察报告[J].电池工业,2000,(6):243.
17 1998年汉堡电池再利用国际会议[J].电池世界,1999,(2):40-41.
18 第10届国际电池回收利用研讨会[J].电池商讯,1999,(6):37-39.
19 电池工业会(日).努力推广废镉镍电池回收[Z](宣传资料).
20野村兴产株式会社(日).废干电池再资源化处理[Z](宣传资料).
21 王金良.记第三次中日电池工业协会交流会[J].电池工业,1998,(5):161-162.
22 森田,大久保.特开平11-185834[P].1997-12-29.
|
|
