国内外失效电池的回收处理现状.pdf

国内外失效电池的回收处理现状 王成彦， 邱定蕃， 陈永强， 江培海 （北京矿冶研究总院， 北京 “ “ “ ） 摘要 介绍了失效干电池和锂离子电池的国内外回收技术与现状， 指出我国在失效电池收集及回收处理 方面的不足。回收处理失效干电池虽然经济效益差， 但社会效益巨大， 需要政府的大力扶持并制定相应 的法律法规。相反， 回收锂离子电池则可以产生很好的经济效益。 关键词 干电池， 锂离子电池， 回收利用 中图分类号 . A 3 4 5 B A 0以上， 主要产品为-号电锌和电解二氧化 锰。但由于污染治理和经济效益等问题未能完全实 现工业应用。原则流程见图-。 马口铁、 铜帽 含碳渣 溢流回收氯化铵 滤液净化 电解 二氧化锰 B “ “ “ “ “ “ “ “ ““ “ 锌 失效干电池 湿式球磨 筛分 稀酸一段浸出 浓酸二段还原浸出 水溶 净化除杂 结晶硫酸锰 图失效干电池湿法冶炼回收试验原则工艺流程 * , - . / 0 1 2 3 1 4 5 6 7 2 2 8 4 3 6 0 2 . 8 - A B 8 8 2 - 2 6 7 - 4 C 2 8 B 1 1 D - * / B 1 0 - 4 / 2 6 6 该冶炼工艺存在的缺点是工艺流程复杂， 废水 处理困难， 废水中的铵盐、 C 5 A （生化需氧量） 、 5 D （化学需氧量） 等项目难以达标， 造成富营养 化， 易形成废水的二次污染。 针对目前国内外失效干电池回收处理技术普遍 存在的操作费用和运行费用偏高、 经济上不合理的 缺点， 北京矿冶研究总院在吸收有关工艺精髓的基 础上， 提出了失效干电池无害化处理的 “一步法” 工 艺技术方案， 失效电池经一步高温还原挥发， 使电池 中的锌、 汞、 镉及有机物在高温下或分解或还原挥 发， 然后分步冷凝回收锌、 汞、 镉等， 电池中的铁和 , 有色金属 （冶炼部分）- . . 年A期 万方数据 “ 则被熔炼成锰铁合金， 取消了 ’ *工艺 中电耗高的感应炉还原熔炼工艺， 只保留一套辅助 烟尘、 废气、 废水的处理系统， 具有投资省、 操作成本 和运行成本低、 经济效益较好的特点。初步试验表 明， 该工艺技术经济可行。 此外， 北京科技大学、 西安冶金建筑大学、 武汉 大学、 物资再生利用研究所、 中南大学等单位也开展 了失效电池处理的研究工作， 并取得了一定的进展。 国内外失效镍氢和锂离子电池回收 处理技术 由于失效镍氢和锂离子电池的回收价值相对 较高， 人们对其回收利用的兴趣和重视程度也很大。 目前对失效锂离子电池的处理， 主要有化学法和机 械法 （物理方法） ， 化学处理方法中比较典型的流程 为 破碎、 电解液处理、 焙烧、 磁选、 细磨、 分类和筛 分、 再经熔炼， 产出高品位的钴合金， 再经湿法处理， 产出金属钴或碳酸钴和碳酸锂。机械法 （物理方法） 比较典型的流程为 破碎、 电解液处理、 热处理、 磁 选、 细磨， 再经分类筛分和分离， 产出含铜废料和精 制钴料。韩国矿产资源科学研究院回收研究所研究 开发了从失效锂离子电池中再生钴酸锂的湿法冶金 方法 非晶型柠檬酸盐沉淀法。工艺流程为 失 效锂离子电池 热预处理 （电池解离、 硬化塑 料） 一次破碎 一次筛分 二次热处理 二次筛分 高温焙烧 硝酸介质还原浸出 （, 作还原剂） 净化除杂 柠檬酸沉淀 高温焙烧 钴酸锂。国内有关单位研究了采 用硫酸介质还原浸出 （, 作还原剂） 萃取除 杂生产氯化钴的工艺。 日本索尼公司和住友金属矿山公司合作开发了 从失效锂离子电池中回收钴等元素的技术。其工艺 为先将电池焚烧， 以除去有机物， 再筛选去铁和铜， 将残余的粉末溶于热的酸溶液中， 用有机溶剂提取 钴。 由于锂离子电池的结构比较特殊， 外壳为镀镍 钢壳， 内部为卷式结构， 正负极之间有塑料薄膜， 主 要有价物质 钴酸锂和铝箔集流体粘合紧密， 不 仅不易解体和破碎， 而且在筛分和磁选时， 钴酸锂的 机械夹带损失严重， 回收率很低， 这是导致整个工艺 钴、 铜、 锂综合回收率低的主要原因。以非晶型柠檬 酸盐沉淀法为例， 其有价金属钴、 铜、 锂的综合回收 率只有 - . /， 且由于处理工序较多， 所用的还原剂 比较昂贵， 生产成本较高。 国内有关单位研究了采用硫酸介质还原浸出生 产草酸钴的工艺。主要工艺流程为 破碎解体 分选出塑料外壳、 铜铁连接件、 石墨负极和正极正 极废料碱浸除铝 碱浸渣硫酸还原浸出 （, 作 还原剂） 净化 草酸沉钴。 和国外的有关处理工艺类似， 由于需要分选， 虽 然浸出工序* 0的浸出率很高， 但由于分选困难 （实 际生产过程中， 要实现电池正负极的完全分离几乎 没有可能） ， 回收率低， 导致整个工艺钴的回收率很 低 （ - . /） 。该处理工艺的另一个缺点是不能回收 锂， 且试剂昂贵， 消耗较高， 另外， 采用1 2 ,浸出 回收价值不高的铝， 其经济上也存有不合理的地方。 针对失效锂离子电池的回收利用并借鉴上述有 关工艺的优缺点， 北京矿冶研究总院提出了火法和 湿法相结合的工艺流程， 并进行了系统的小型试验 研究， 取得了满意的结果， * 3、* 0、1 4、 5和6 4的综 合回收率均达到7 - /以上。 8 结语 我国作为世界上最大的电池生产国和消费国， 失效电池的收集和回收处理问题尚未引起有关部门 的足够重视， 由于长期以来在失效干电池回收工艺 方面的科研经费投入较少， 以及关于失效干电池的 收集、 回收等相关政策尚未制定， 我国失效干电池的 回收率不到 /， 基本处于停顿状态。西方发达国 家制定的有关法律、 法规和开发的成熟技术， 很值得 我们借鉴。北京矿冶研究总院提出的失效干电池无 害化处理的 “一步法” 工艺技术方案， 是很值得关注 的一项新技术。 8 有色金属 （冶炼部分） . . 8年-期 万方数据