废旧干电池湿法回收工艺和汞的无害化处理

废旧干电池湿法回收工艺和汞的无害化处理严逊(重庆钢铁研究所,重庆400025)摘要:介绍了全湿法工艺处理废旧锌锰干电池的技术方案。研究了锌的湿法浸出和汞的无害化处理的可行性。选择氨浸工艺可以较好地解决废旧干电池中锌和二氧化锰的分离问题,而添加剂的加入则解决了锌的浸出速度和汞的脱除问题。该方法可降低废旧干电池的综合回收成本,且具有良好的操作性。关键词:废电池;综合回收;湿法工艺中图分类号:X781文献标识码:A文章编号:1673-1980(2006)01-0040-06随着各种轻便电器的大量普及,干电池的消耗量迅速增长。据悉,自1995年以来,我国电池产销量一直以15%的速度增长,至90年代中期,电池产量就已达到了80亿只。目前,我国已成为世界锌锰干电池第一生产大国。随着干电池用量的增加,其造成的环境污染也愈来愈严重。而另一方面,组成干电池的主要物质在电池放电过程中仅有很少一部分参加了反应,且也只是形态发生了变化,完全可以回收利用。据统计,我国每年用于干电池生产的锌约15万t、MnO2约为25万t,若能回收利用将可产生巨大社会经济效益。日本、瑞士、奥地利等国对干电池的回收利用采取了一系列措施,有专门的公司、机构进行干电池的回收利用,废旧干电池处理量占总销售量的20%～80%。1国内外现有工艺干电池回收处理的技术在国外已比较成熟,但工艺较复杂,设备要求较高。我国从20世纪70年代就开始了废电池的回收利用技术的研究,提出了多种工艺流程,但至今还没有能够投入工业生产的清洁工艺。现将我们调研的国内外现有工艺技术介绍如下:1.1焙烧-浸出-电积废旧干电池经破碎、物理分选后,将锌皮熔解铸锭。锌粉在焙烧炉中汽化后用冷凝装置回收(回收成金属氧化物),焙烧产物加酸浸出,回收MnO2;汞也在焙烧时汽化,通过烟道回收。1.2多步酸浸法用破碎机破碎废电池,然后进行三级逆流浸出,锌和锰进入浸出液,通过同槽电解,分别回收电解锌和二氧化锰,汞等杂质留在浸出渣中待回收。1.3生产锌锰复合肥机械破碎,物理分选后,将锌和二氧化锰混合物用酸浸出,浸出液结晶得到锌锰复合肥。此复合肥主要是ZnSO4、MnSO4和(NH4)2SO4等物质,对农作物生长有重要作用。1.4生产饲料级硫酸锌及碳酸锰仍须采用物理方式,将废电池破碎分级,锌单独酸浸,深度净化后得到硫酸锌产品;锰粉则在850℃温度下还原焙烧,得到MnO2,经H2SO4浸出后产出MnSO4,再用NH4HCO3转化成MnCO3;汞在焙烧时汽化,经烟道冷凝后回收。1.5选矿法处理废干电池应用选矿工艺,分别回收其中的有价元素。1.6物理破解-化学提纯全湿法工艺该工艺经过物理破解和分选、化学浸出将锌和锰的浸出液进行同槽电解,分别得到电解锌和电解二氧化锰。汞等杂质富集在电解渣中,密封贮存。而以HgCl2形态存在于电极糊中的汞,则以难溶的HgS的形式脱除。以上所列各工艺,基本上都为湿法工艺。这些工艺技术各有其特点,但也存在着明显的不足之处。而最为重要的问题就是汞的处理及无害化问题没解决好。废干电池回收最基本的要求是要消除它对环境的污染,所以有害物质特别是汞的无害化处理技术是衡量废干电池回收技术的重要指标。除了无二次污染以外,废干电池的回收利用还必须控制收稿日期:2005-12-12作者简介:严逊(1950-),男,重庆人,高级工程师。第8卷第1期重庆科技学院学报(自然科学版)2006年3月40··成本。这也是上述各工艺长期以来难以进行工业化操作的重要原因。一直以来,汞的无害化处理和锌的回收再利用,其工艺技术的成本太高,工业化生产的成本大大高于所回收产品的销售额。另外,工艺流程长、所需设备多、消耗多种试剂且量大,因而前期投入大,运转费用高。这些都是阻碍我国废干电池回收利用技术难以推广的主要原因。2001年,我所成立了废旧干电池综合回收利用项目攻关小组,经多次研究和筛选,结合干电池的物质构成和性质,研制出废旧干电池的碱性浸出技术,浸出后锌、铜进入溶液中,氧化锰、乙炔黑以粉状物存在。汞以HgS的形式沉出;通过物理分级,可分别回收铁壳、塑料、纸、石墨等物资;再通过过滤,将锌与固体物分离,主要含锌的浸出液,经净化后,即可制得纯净的锌产品。固体物中含有大量的锰粉(MnO2),通过化学洗涤后,经焙烧既可再生MnO2,返回电池生产线,也可通过硫酸溶解以其它形式回收。该工艺具有以下系列优点:各种元素分离简单、工艺路线合理有效;设备要求不高(不需耐高温、高压、强酸、强碱等),投资少,操作安全、简单;有害元素汞在处理过程中始终得到有效控制或回收,避免造成二次污染;干电池中的大多数有益元素均能有效回收利用,其中锌的回收率达92%,锰的回收率达95%;无粉尘、有毒有害气体等产生;所有废弃物均可达标排放以及处理成本较低等。在废干电池浸出处理中也可采用酸性浸出