濕法綜合回收廢干電池的必要性和工藝-瑞達國際集團

　　濕法綜合回收廢干電池的必要性和工藝

　　綜合回收近年來，各類小型電器如收音機、錄音機、電動玩具，以及鄉(xiāng)村常用的手電筒的廣泛使用，帶來了大量的廢干電池，隨處可見，其數(shù)量驚人。大量的廢干電池作為生活垃圾遺棄，不僅是資源的浪費，而且由于電池中含有大量的重金屬元素如鎘汞等也給環(huán)境造成嚴重的污染。因此，廢干電池的回收利用是現(xiàn)代文明生活中的一個不可缺少的組成部分。

　　干電池的組成和結構干電池的種類很多，根據(jù)負極的化學組成成分，可分為鋅電池、鎂電池、鋁電池、鋰電池、銀電池等;根據(jù)電解質(zhì)的酸堿性又分為酸性電池和堿性電池;根據(jù)電化學反應的對極分為鋅-錳、鋅-空氣、鎂-錳、鋁-空氣、銀-空氣等電池;根據(jù)外形分為圓柱形電池、塊形電池、片形電池、紐扣電池等;根據(jù)電化學的可逆性，分為充電電池(可逆)和一次性電池(不可逆)，等等。在日常生活中消耗最大的電池是圓柱形的鋅-錳一次性電池(又名勒克朗謝電池)，即常見的手電筒，電動玩具所用電池。本文工藝就是針對此類廢干電池而設計的，該類電池私結構組成如所示w.其主要結構件的材質(zhì)成分如下：金屬蓋排氣孔墊片空氣室瀝青密封層支撐墊片碳包(電芯)正極集流體(碳棒)負極(鋅筒)外套pi離層絕緣杯狀物金屬底圓柱形鋅-錳干電池剖面圖金屬蓋：通常為黃銅或鍍錫鋼板。

　　排氣孔墊片：由塑科制成。

　　瀝青密封層：由瀝青組成。

　　支撐墊片：硬紙板或塑料制成。

　　及少量的阻蝕劑Hg或HgCh、有機表面活性劑組成。

　　正極集流體(碳棒)：由石墨制成。

　　負極(鋅筒)：含有少量的鎘或鉛的鋅。，(8)外套：用于使金屬層與外界隔離，常見組成為紙、塑料、聚酯薄膜、涂有瀝青襯里的紙板，部分種類電池還有金屬殼。

　　隔離層：由凝膠化的漿糊或涂有谷物漿糊(或其它凝膠劑)的紙板制成。

　　絕緣杯狀物：涂有瀝青襯里紙板或塑料制成。

　　金屬底：通常為黃銅或鍍錫鋼板。

　　工藝路線在進入回收工藝之前，根據(jù)重量把酸性電池(較輕)與堿性電池(較重)進行粗略分離。

　　機械粉碎機械粉碎的目的是使電池的外殼及金屬殼破裂，以便酸浸液進人電池內(nèi)部，但粉碎不破壞碳棒、排氣孔墊片和金屬蓋。本實驗中設計了專用粉碎機。

　　三次酸浸機械粉碎后的酸性干電池，直接使用二次酸浸分離液進行浸溶，使含有較高鋅濃度的二次酸浸液的濃度進一步提k，降低溶液的酸度;同時保證在浸溶過程中含有過剩的金屬鋅，使酸浸溶液中較鋅不活潑的金屬，如汞、鐵等被置換出來，有利于三次酸浸液的電解。懸浮物為電池的紙、塑料等，打撈回收。

　　二次酸浸二次酸浸的溶液來源于一次酸浸液，目的是使電池的金屬鋅進一步溶解。

　　一次酸浸一次酸浸的溶液來源于電解后的電解液，并加硫酸(98%)使其酸度保持在10%(wt)，最少不低于8%，該濃度可使電池中的鋅完全溶解，且不會附著在碳棒，碳粉上。酸浸也可以采用其它酸，如鹽酸、硝酸等，但必須設計相應的電解工藝，采用硫酸可使用傳統(tǒng)的電解鋅工藝。如果采用副產(chǎn)酸或含酸廢液，該工藝生產(chǎn)成本將大大降低。每次酸浸時間至少在24h以上。

　　分離工藝中的所有分離步驟都是待浸出液澄清后，將澄清的浸出液移至下一步工藝處理。

　　水洗、分類回收一次酸浸后的殘留渣主要是碳棒、碳粉、排氣孔墊片、金屬蓋及少量的泥。經(jīng)分類回收后，完整的碳棒、金屬蓋、排氣孔墊片等可直接返回電池生產(chǎn)商使用。碳粉及泥中含有其它金屬及余屬鹽如汞、化汞、結晶氯化銨等，甚至會有貴金屬，根據(jù)其組成不同，采用不同的處理方法將它們進一步分離。最簡單的方法是將碳粉、汞或氯化汞、氯化銨，與新加入的化鋅按特定電池的碳包組成進行組分比例調(diào)整或補充，用于電池生產(chǎn)(7)鐵磁分離由于部分電池的外金屬蓋是鐵制的，通過鐵磁場，使其從酸浸液中直接分離。

　　pH值調(diào)整三次酸浸后的溶液的pH值仍較酸性，通過加人已粉碎的酸、堿電池進一步降低溶液的酸性直至符合電解所需酸度，同時進一步提高了溶液中的鋅含量。

　　過濾將調(diào)整后的浸出液經(jīng)三層以上防酸濾布或濾紙進行過濾，濾渣返至三次酸浸，濾液用于電解。

　　電解三次酸浸過程中由于鋅過量，使酸浸溶液中較鋅不活潑的金屬，如汞、鐵等被置換出來。過濾后酸浸液含有Zn2+、NH4+、Cl-、SO〗―等離子，大量的NH4+離子有利于提高溶液的導電能力，從而有利于提高溶液覆蓋能力，對電解過程無不利影響，但要防止銨鹽在低溫時的結晶析出。傳統(tǒng)的電解工藝或電鍍工藝，在過濾液中加人電解添加劑及其它輔助試劑后，即可進行電解。陽極通常采用碳板，套有防酸型陽極布套，用以收集陽極析出物二氧化錳。若用鉑板作陽極，則二氧化錳的純度較高，可達99.9%.陰極為母板鋅，溶液中的鋅離子通過陰極還原沉積在母板鋅上使其加厚加重，其純度在98%以上。當電解液的濃度下降至電沉積困難或效率較低時，電解液返至一次酸浸。

　　結論本工藝經(jīng)過一個月的實驗驗證，處理廢干電池lkg，得到電解鋅2.784kg(純度為98.6%)，二氧化錳0.4841kg(純度為96.3%，折合錳0.375kg)，鐵1.081kg.碳棒，排氣孔墊片，金屬蓋合重4.037kg，碳粉和渣泥約3kg.可見本工藝有效地綜合處理了廢干電池，且整個工藝為循環(huán)作業(yè)，無三廢，具有較強的實用性。