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智能化选矿 2024-09-30 18:36:56

废电池的回收与利用(废旧电池物理回收)

一、废电废旧物理学中废旧电池如何处理

一、回收回收锌锰干电池的利用处理

(1)湿法冶金法

该法基于Zn、MnO2可溶于酸的电池原理,将电池中的物理Zn,MnO2与酸作用生成可溶性盐进入溶液,废电废旧溶液经过净化后电解生产金属锌和电解MnO2或生产其它化工产品、回收回收化肥等。利用

湿法冶金又分为焙烧-浸出法和直接浸出法。电池

焙烧-浸出法是物理将废电池焙烧,使其中的废电废旧氯化铵、氯化亚汞等挥发成气相并分别在冷凝装置中回收,回收回收高价金属氧化物被还原成低价氧化物,利用焙烧产物用酸浸出,电池然后从浸出液中用电解法回收金属,物理焙烧过程中发生的主要反应为:

MeO+C→Me+CO↑A(s)→A(g)↑

浸出过程发生的主要反应:

Me+2H+→Me2++H2↑MeO+2H+→Me2++H2O

电解时,阴极主要反应:

Me2++2e→Me

直接浸出法是将废干电池破碎、筛分、洗涤后,直接用酸浸出其中的锌、锰等金属成分,经过滤,滤液净化后,从中提取金属并生产化工产品。反应式为:

MnO2+4HCl→MnCl2+Cl2↑+2H2OMnO2+2HCl→MnCl2+H2OMn2O3+6HCl→2MnCl2+Cl2↑+3H2OMnCl2+NaOH→Mn(OH)2+2NaClMn(OH)2+氧化剂→MnO2↓+2HCl

电池中的Zn以ZnO的形式回收,反应式如下:

Zn2++2OH-→ZnO2-→Zn(OH)2(无定型胶体)→ZnO(结晶体)+H2O

(2)常压冶金法该法是在高温下使废电池中的金属及其化合物氧化、还原、分解和挥发以及冷凝的过程。方法一:在较低的温度下,加热废干电池,先使汞挥发,然后在较高的温度下回收锌和其它重金属。方法二:先在高温下焙烧,使其中的易挥发金属及其氧化物挥发,残留物作为冶金中间产品或另行处理。湿法冶金和常压治金处理废电池,在技术上较为成熟,但都具有流程长、污染源多、投资和消耗高、综合效益低的共同缺点。1996年,日本TDK公司对再生工艺作了大胆的改革,变回收单项金属为回收做磁性材料。这种做法简化了分离工序,使成本大大降低,从而大幅度提高了干电池再生利用的效益。近年来,人们又开始尝试研究开发一种新的冶金法--真空冶金法:基于废电池各组分在同一温度下具有不同的蒸气压,在真空中通过蒸发与冷凝,使其分别在不同温度下相互分离从而实现综合利用和回收。由于是在真空中进行,大气没有参与作业,故减小了污染。虽然目前对真空冶金法的研究尚少,且还缺乏相应的经济指标,但它明显克服了湿法冶金法和常压冶金法的一些缺点,因而必将成为一种很有前途的方法。

二、铅蓄电池的处理

铅蓄电池体积较大且铅的毒性较强,所以在各类电池中,最早进行回收利用,故其工艺也较为完善并在不断发展中。

在废铅蓄电池的回收技术中,泥渣的处理是关键,废铅蓄电池的泥渣物相主要是PbSO4,PbO2,PbO,Pb等。其中PbO2是主要成分,它在正极填料和混合填料中所占重量为41%~46%和24%~28%。因此,PbO2还原效果对整个回收技术具有重要的影响,其还原工艺有火法和湿法两种。火法是将PbO2与泥渣中的其它组分PbSO4,PbO等一同在冶金炉中还原冶炼成Pb。但由于产生SO2和高温Pb尘第二次污染物,且能耗高,利用率低,故将会逐步被淘汰。湿法是在溶液条件下加入还原剂使PbO2还原转化为低价态的铅化合物。已尝试过的还原剂有许多种。其中,以硫酸溶液中FeSO4还原PbO2法较为理想,并具有工业应用价值。

硫酸溶液中FeSO4还原PbO2,还原过程可用下式表示:

PbO2(固)+2FeSO4(液)+2H2SO4(液)→PbSO4(固)+Fe2(SO4)3(液)+2H2O此法还原过程稳定,速度快,还可使泥渣中的金属铅完全转化,并有利于PbO2的还原:

Pb(固)+Fe2(SO4)3(液)→PbSO4(固)+2FeSO4(液)Pb(固)+PbO(固)+2H2SO4(液)→2PbSO4(固)+2H2O

还原剂可利用钢铁酸洗废水配制,以废治废。Ni-MH电池、新型的锂离子电池随着近年手持电话和电子设备的发展得到了大量的应用。在日本,Ni-MH电池的产量,1992年达1800万只,1993年达7000万只,到2000年已占市场份额的近50%。可以预计,在不久的将来,将会有大量的废Ni-MH电池产生。这些废Ni-MH电池的正、负极材料中含有许多有用金属,如镍、钴、稀土等。因此,回收Ni-MH电池是十分有益的,有关它们的再生利用技术亦在积极开发中。

三、锂离子电池的处理

锂离子电池处理工艺为先将电池焚烧以除去有机物,再筛选去铁和铜后,将残余粉加热并溶于酸中,用有机溶媒便可提出氧化钴,可用作颜料、涂料的制作原料。

二、废旧锂电池需要什么设备处理回收

锂电池回收处理设备主要有物理破碎拆解系统、气流分选系统、和粉尘收集系统、空气净化系统等配套组成,最终成品,隔膜回收率95%左右,铜、铝、不锈钢回收99%左右,正负极材料回收率98%左右,是当前较为主流的动力电池回收设备。

锂电池回收处理设备可以处理三元锂电池、圆柱锂电池、18650电池、软包电池、钢壳电池等;

从废旧动力锂电池中回收钴、镍、锰、锂及铁和铝等金属,这套生产线采用干式物理分离技术,通过撕碎、破碎、筛分、分选等工序,可以分选出98%以上的可回收资源;

不仅具有显著的环境效益而且具有良好的经济效益。工艺成熟,回收效果好。

锂电池回收处理设备可以把电池里面碳、铅、铁、锌、锰、镉和镍以及锂电池包装的铜,铝,铁等常用金属分离出来,整个回收过程实现了工业自动化,高回收效率和强大的再加工能力,把废旧锂电池破碎分离,其中的有价值成分回收率达99%以上。

三、废电池的回收处理

如果按某些报道呼吁的那样,在中国建造一个专业的、能够批量处理废电池的工厂,是否可行呢?国家环保总局污控司固体处彭德富工程师介绍说,建设一个废电池回收处理厂,需要投资1000多万元人民币,而且还要每年至少回收4000多吨废旧电池,工厂才能运转起来。而实际上要回收这样大数量的废电池十分困难。以首都北京为例,在大力宣传和鼓励下,3年才回收了200多吨。在环保模范城杭州市,废电池的回收率也只有10%。据了解,目前瑞士和日本已建好的两家可加工利用废旧电池的工厂,现在也因无人进行加工利用废电池处于停产状态。这不得不让我们慎重考虑投资建回收厂的问题。

彭德富还介绍说,处理这些集中存放废电池的另一个办法是按照危险废弃物的处理方法集中填埋或存放,但是这样处理一吨需要三四千元的费用,又面临着费用无着落的问题。据了解,四川省有一家小企业打着“环保”的旗号,动用小学生在周六周日帮他们把收集的废电池用锤子敲开,回收其中有价值的电池外壳当废铁卖,而将残渣随意抛弃。废电池不会对环境构成威胁,很重要的一点是电池包了不锈钢或碳钢外包皮,有效地防止了汞的外漏。把废电池外面的不锈钢或碳钢外包皮砸开了,里面所含的汞极易渗出,结果电池中的有害物质污染了环境,损害了小学生的身体健康。这是绝对不能允许的,必须严格禁止。 1.废镍氢电池

1.1失效负极合金粉的回收处理

将失效MH/Ni电池外壳剥开,从电池芯中分选出负极片,用超声波震荡和其它物理方法,得到失效负极粉,再经化学处理得到处理后的负极粉,将此负极粉压片,在非自耗真空电弧炉中反复熔炼3~4次。除去熔炼铸锭表面的氧化层,将其破碎,混合均匀后,用ICP方法测其混合稀土、镍、钴、锰、铝各元素的百分含量,根据储氢合金元素流失的不同,以镍元素的含量为基准,补充其它必要元素,再进行冶炼,最终得到性能优良的回收合金。

1.2失效MH/Ni电池负极合金的回收

将失效负极粉采用化学处理的方法,利用处理液对合金表面的浸蚀,破坏合金表面的氧化物,但又要使合金中未氧化的其它元素及导电剂受到的浸蚀影响降至最小。采用0 5mol·L-1的醋酸溶液,将失效合金粉在室温下处理0.5h,再用蒸馏水洗涤、真空条件下干燥。结果看出,AB5型储氢合金的主体结构没有变,仍属于CaCu5型六方结构,但负极粉中Al(OH)3和La(OH)3的杂相基本完全消失,说明这些氧化物经化学处理后,表面的氧化物几乎完全被溶解掉。将化学处理后的失效负极粉与制作电池用的原合金粉以及未经化学处理的失效合金粉,做充放电性能对比,经过化学处理的失效负极粉的放电比容量比未经化学处理的失效负极粉高23mAh·g-1,说明经过化学处理以后,由于表面氧化物被大部分除去,使失效负极粉中储氢合金的有效成分增加。XPS测试结果表明,负极粉表面镍原子的浓度由化学处理前的6.79%升高到9.30%,这说明经过化学处理以后,合金的表面形成了具有较高电催化活性的富镍层,这不但提高了储氢电极的电催化活性,而且也提供了氢原子的扩散途径,因而使电极的放电性能提高。但经过化学处理的失效负极粉与制作电池用的原合金粉相比较,放电比容量仍低90mAh·g-1,一方面可能是由于合金的氧化不仅仅是局限于表面,也可能会深入到合金的内部,化学处理仅仅是将表面的氧化物除去,颗粒内部的深层氧化并没有被完全除去;另一方面可能是由于合金的粉化使比表面积增大,同时使合金与O2反应以及受电解液的腐蚀更加容易,两方面原因共同作用导致合金的放电性能下降。所以,仅仅通过化学处理的方法并不能使失效负极恢复功能,还需进行熔炼处理。

将上述经过化学处理的负极粉,于非自耗电弧炉中进行第一次冶炼。将所得合金铸锭抛光,去除表面杂质后,分析各元素含量,结果可以看出合金中的元素含量偏离原合金,镍含量远大于原合金粉中的镍含量,这是因为在制作电极的过程中加入镍粉做导电剂,为了有效的利用它,以它为基准,调整其它元素的含量使其符合组成为MmNi3.5Co0.7Mn0.4Al0.3的各元素的配比,进行第二次冶炼。冶炼后,将得到的合金铸锭破碎,研磨后,测其结构,为CaCu5型,没有其它杂相生成。

将回收的合金粉做充放电性能测试,可以看出,回收合金粉的放电容量比失效负极粉高约100mAh·g-1,与原合金粉的放电容量相比基本相同,并且回收合金粉的放电平台压比原合金粉的放电平台压高约20mV左右,这可能是由于合金回收的过程中经过数次熔炼,使合金的成分和微观结构得到了改善的原因。

2.废锂离子二次电池

采用碱溶解→酸浸出→P204萃取净化→P507萃取分离钴、锂→反萃回收硫酸钴和萃余液沉积回收碳酸锂的工艺流程,从废旧锂离子二次电池中回收钴和锂。实验结果表明:碱溶解可预先除去约90%的铝,H2SO4+H2O2体系浸出钴的回收率达到99%以上;P204萃取净化后,杂质含量为Al3.5mg/L、Fe0.5mg/L、Zn0.6mg/L、Mn2.3mg/L、Ca<0.1mg/L;用P507萃取分离钴和锂,在pH为5.5时,分离因子βCo/Li可高达1×105;95℃以上用饱和碳酸钠沉积碳酸锂,所得碳酸锂可达零级产品要求,一次沉锂率为76.5%。

锂离子二次电池由外壳和内部电芯组成,外壳为不锈钢、镀镍金属钢壳或塑料外壳;电池的内部电芯为卷式结构,主要由正极,负极,隔离膜,电解液组成。一般电池的正极材料由约90%钴酸锂活性物质,7%~8%乙炔黑导电剂和3%~4%有机粘和剂,均匀混合后涂抹于厚度约20μm铝箔集流体上;电池的负极由约90%负极活性物质碳素材料,4%~5%乙炔黑导电剂和6%~7%粘和剂均匀混合后涂抹在厚度为15μm铜箔集流体上。正负极的厚度约0.18~0.20mm,中间用厚度约10μm隔离膜隔开,隔离膜一般用聚乙烯或聚丙烯膜,电解液为六氟磷酸锂的有机碳酸酯溶液。将废旧锂离子二次电池除去包装及外壳,取出电芯,分离出正极材料。

分离技术

1、USP及大容量免维护铅酸蓄电池再生保护补充液。

2、除化物铅酸蓄电池。

3、处理含金属废料的方法。

4、从废电池中去除和回收汞的方法。

5、从废二次电池回收有价金属的方法。

6、从废二次电池回收有价值物质的方法。

7、从废干电池中提取锌和二氧化锰的方法。

8、从废干电池中提取锌和二氧化锰的方法。

9、从废旧的锂离子电池回收制备纳米氧化钴的方法。

10、从废旧锂电池中回收负极材料的方法。

11、从废锂离子电池中回收金属的方法。

12、从废锌锰干电池中提取二氧化锰及锌的方法。

13、从废蓄电池获取富集物质的方法与设备。

14、从垃圾中分离出电池、纽扣电池和金属的方法和设备。

15、从用过的镍-金属氢化物蓄电池中回收金属的方法。

16、从用过的镍-金属氢化物蓄电池中回收金属的方法。

17、电池破碎机及其电池破碎方法。

18、二次电池的再利用方法。

19、废电池处理装置。

20、废电池的无害化生物预处理方法。

21、废电池的综合利用。

22、废干电池的回收利用方法。

23、废干电池无害化回收工艺。

24、废旧电池处理方法。

25、废旧电池的无害化回收处理工艺。

26、废旧电池回收处理机。

27、废旧电池回收分解头。

28、废旧电池回收用的真空蒸馏装置。

29、废旧电池铅回收的方法。

30、废旧电池热解气化焚烧处理设备及其处理方法。

31、废旧电池综合处理中锌和二氧化锰分离、提纯方法。

32、废旧电池综合利用处理工艺。

33、废旧干电池的碱性浸出。

34、废旧干电池回收处理装置。

35、废旧锂离子电池的回收处理方法。

36、废旧锂离子二次电池正极材料的再生方法。

37、废旧手机电池综合回收处理工艺。

38、废旧蓄电池绿色提铅方法。

39、废旧蓄电池铅清洁回收方法。

40、废旧蓄电池铅清洁回收技术。

41、废铅酸蓄电池生产再生铅、红丹和硝酸铅。

42、废铅蓄电池回收铅技术。

43、废铅蓄电池泥渣的还原转化方法。

44、废铅蓄电池熔炼再生炉。

45、废蓄电池含铅物料反射炉连续熔炼。

46、废蓄电池含铅物料反射炉连续熔炼的方法。

47、镉镍电池废渣废液的治理及利用。

48、含汞废电池的综合回收利用方法。

49、含汞废干电池的综合回收利用方法。

50、化学电源电池的原料及循环再生利用技术。

51、还原蒸馏回收镉的方法及其装置。

52、回收电池、特别是干电池的方法。

53、回收密封型电池的部件的方法和设备。

54、碱性电池用的锌粉。

55、碱性电池用高比能无汞合金锌粉和其制备方法及其所用装置。

56、碱性锌锰电池用无汞无隔锌粉及其生产方法。

57、金属—空气电池的废料回收装置。

58、浸出法回收干电池。

59、净化处理废旧电池或含汞污泥的组合物及其处理方法。

60、垃圾处理厂废电池及重金属分选机械手。

61、垃圾废电池及重金属分选装置。

62、锂电池工业废气处理中n-甲基吡咯烷酮的回收工艺。

63、锂离子二次电池正极边角料及残片回收方法。

64、锂离子二次电池正极残料的回收方法。

65、利用废干电池制备锰锌铁氧体颗粒料和混合碳酸盐的方法。

66、利用废旧锌锰干电池生产金属化合物的方法。

67、镍镉废电池的综合回收利用方法。

68、镍镉蓄电池用氧化镉粉末的制造方法。

69、镍氢二次电池正负极残料的回收方法。

70、铅酸蓄电池回生源及生产方法。

71、铅酸蓄电池失效的再生技术。

72、去除废铅蓄电池极板中硫酸根的方法。

73、失效镍氢二次电池负极合金粉的再生方法。

74、水泥熟料煅烧处理废干电池技术方法。

75、锌—二氧化锰原电池电解液快速处理工艺。

76、蓄电池废极板再生多性剂及处理工艺。

77、蓄电池脱硫剂再生方法。

78、一种掺杂改性的锂二氧化锰电池用电解二氧化锰。

79、一种从废蓄电池回收铅的方法。

80、一种废电池资源化处理方法。

81、一种废旧干电池的破碎装置。

82、一种废蓄电池无污染反射炉熔炼方法。

83、一种火法精练精铅的方法。

84、一种蓄电池脱硫剂的再生方法。

85、一种用于锂电池的改进的二氧化锰。

86、以废旧电池为原料生产污水处理剂的方法。

87、以废蓄电池渣泥生产活性铅粉的方法。

88、用废旧碱性二氧化锰电池制备锰锌铁氧体的方法。

89、用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体的方法。

90、用离子筛从废旧锂离子电池中分离回收锂的方法。

91、用于镍和镉回收的装置和方法。

92、由废旧锌锰电池制备铁氧体的方法。

93、在中性介质中用电解还原回收废蓄电池中的铅方法。

94、自废锌锰干电池中回收硫酸锰、二氧化锰、石墨、复用石墨电极及其专用备设。废电池的处理方法也可以从电池的结构入手,首先是表面的皮,它的主要成分是锌。在初三的实验中也有这样的一个实验:

1、用废弃电池锌皮制取硫酸锌晶体。

实验用品:烧杯、铁架台(带铁圈)、酒精灯、蒸发皿。

稀硫酸、干电池锌皮。

实验步骤:

(1)、把干电池锌皮表面的杂质除掉后把它们放在烧杯里。

(2)、向烧杯倒进适量稀硫酸,以浸没锌皮为度,待锌皮溶解。

(3)、把反应后的溶液进行过滤。

(4)、把滤液倒入蒸发皿,把蒸发皿放在铁架台的铁圈上,用酒精灯加热。待蒸发皿析出较多晶体时停止加热,用蒸发皿的余热把滤液蒸干,把硫酸锌晶体回收,放入指定的容器内。

2、第二层的化学物质中的成分很复杂,只有用先进的机器才能从中提取出有关成分,再制成有用的东西。日本也曾经有一间这样的工厂,把废电池回收,从中提取出汞,但一吨废电池最多可以提取几十千克的汞,所以这间工厂最后由于投资大,回收小而破产倒闭。虽然政府鼓励发展这种实业,但很多厂家也不敢以身犯险。最内一层当然是石墨电极啦。

3、电池的最里面的是石墨碳棒,其也有很大的作用,回收后有很大的经济价值。如果从石墨上削下一些粉末,用手摸一下,有滑腻的感觉。石墨的这个性质决定了它可以被用作润滑剂。有些在高温下工作的机器就用石墨粉作润滑剂,这除了应用石墨粉的润滑性外,还应用了它的熔点高,能耐高温的性质。其实石墨还有另一种重要的用途,就是用来制造人造金刚石,也许很少人知道石墨和金刚石是由碳元素构成的单质,但它们的原子排列顺序不同,导致它们之间的差异很大,把石墨加热到 20000C,加压到 5×109帕~1×1010帕和有催化剂存在条件下,可以制造出那闪闪发亮的人造金刚石。人们看到那美丽的金刚石,怎么也不会想到它是由那墨黝黝的石墨制成的。

参考资料:镍钴分离