廢舊電池的環(huán)境危害及其回收利用.doc

廢舊電池的環(huán)境危害及其回收利用1前言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種電子產(chǎn)品和通訊器材大量涌現(xiàn)，且更新?lián)Q代速度不斷加快，例如手機(jī)在人們中的迅速普及，電動(dòng)自行車的大量推廣使用。從而使人們?cè)谌粘Ｉ钪惺褂玫碾姵財(cái)?shù)量和種類急劇增加。據(jù)中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)提供的數(shù)據(jù)，2002年，目前我國(guó)的電池生產(chǎn)企業(yè)約有350家，電池年產(chǎn)量為180億只，約占世界總產(chǎn)量的三分之一，出口約100億只，國(guó)內(nèi)年消費(fèi)量約80億只，消費(fèi)量平均每年仍以10的幅度增長(zhǎng)，但回收率卻不足2%。廢電池對(duì)環(huán)境的危害主要問題是電池中有害成分在電池廢棄后造成的環(huán)境污染。電池中的有害成分主要有汞、鎘、鎳、鉛等重金屬，此外還有酸、堿等電解質(zhì)溶液，對(duì)人體及生態(tài)環(huán)境有不同程度的危害。據(jù)了解，其中對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境危害較大、列入危險(xiǎn)廢物控制名錄的廢電池主要有：含汞電池，主要是氧化汞電池；鉛酸蓄電池；含鎘電池，主要是鎳鎘電池。除了有害成分，干電池中還有大量鋅、錳、銅、鎳、銀、碳棒等有用成分可以回收利用。2廢舊電池的環(huán)境危害2.1電池的種類及其危害2.1.1鋅錳電池我國(guó)是世界鋅錳干電池第一生產(chǎn)大國(guó)，但在系列、品種、性能以及生產(chǎn)技術(shù)水平上，與國(guó)外和市場(chǎng)需要的差距很大。我國(guó)仍以普通糊式鋅錳干電池為主（占70以上），且R20型電池占一半以上。對(duì)于這類電池的危害，主要是其中所含的汞和酸、堿等電解質(zhì)溶液，在廢棄后可能進(jìn)入環(huán)境中所造成的危害。重金屬汞能夠引發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，是日本“水俁病”的罪魁近年來(lái)，這類電池已應(yīng)用了無(wú)汞鋅粉，因此使這種電池成為一種綠色電池，并成為原電池中的主流產(chǎn)品。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的鋅錳電池日趨向小型化、高功率化、高能化、無(wú)汞化發(fā)展，并開發(fā)成能全充放的堿錳電池，美國(guó)一家公司已推出可充堿錳電池，產(chǎn)品應(yīng)用緩慢增長(zhǎng)中。這種電池保持了原電池的放電特性，而且能再充電使用幾十次至幾百次（深充放電循環(huán)壽命約25次）。2.1.2鈕扣電池扣式鋅銀電池廣泛地用于電子鐘表、計(jì)算器、助聽器等，已成為人們熟悉的電池品種。這類電池的危害也主要是汞、鎘和銀的危害。據(jù)有關(guān)資料，一顆鈕扣電池產(chǎn)生的有害物質(zhì)能污染60萬(wàn)升水。2.1.3鋰電池是用鋰作為負(fù)極材料各類系列電池的統(tǒng)稱，包括一次電池和金屬鋰、鋰離子二次電池。具有比較量高、儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。用于手表、照相機(jī)、計(jì)算器、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器后備電源、心臟起搏器、安全報(bào)警器等。一些廠商紛紛推出不同的吸鋰材料，開發(fā)和生產(chǎn)了鋰離子蓄電池。鋰離子蓄電池是1990年索尼推出的新型電池，1992年才商品化。我國(guó)已研制成個(gè)別系列的鋰蓄電池，還不能商品化，對(duì)鋰離子蓄電池研制也僅僅開始。對(duì)于這類電池，危害相對(duì)較小，對(duì)其的回收利用，主要是回收其有用成分鋰。2.1.4堿性蓄電池堿性蓄電池有鋅銀、鎘鎳、鐵鎳、鎳氫等系列電池。鋅銀電池我國(guó)能正式生產(chǎn)的有高、中、低放電率蓄電池、密封蓄電池、干荷式蓄電池、人工和自動(dòng)激活式電池。鎘鎳蓄電池是目前使用面最廣的電池系列。近十年世界鎘鎳電池發(fā)展很快，銷售額達(dá)30億美元，家用的占60；僅移動(dòng)通信年需即15億只以上。鎳氫蓄電池包括高壓鎳氫蓄電池和金屬氫化物鎳蓄電池發(fā)展異常迅速，正在逐步取代鎘鎳。鎘鎳電池是環(huán)境污染問題所重點(diǎn)關(guān)注的一類電池，鎘是毒性很大的物質(zhì)，具有致癌性，主要危害腎毒性，其后繼發(fā)骨疾骨質(zhì)疏松、軟骨病和骨折，即所謂的“痛痛病”。鎳也具有致癌性，對(duì)水生物具有明顯危害性，鎳鹽能引起過(guò)敏性皮膚炎。據(jù)美國(guó)EPA調(diào)查，廢棄鎘鎳電池的鎘占城市固體垃圾中鎘總量的75。美國(guó)1996年通過(guò)電池法案，要求淘汰在電池中使用汞和建立有效的回收方法回收鎘鎳電池2.1.5鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池是目前世界上產(chǎn)量最大，用途最廣的一種電池。銷售額占全球電池銷售額的30以上。我國(guó)鉛酸蓄電池年產(chǎn)量近3000萬(wàn)KWH。這類電池的污染主要是重金屬鉛和電解質(zhì)溶液的污染。鉛能夠引起神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)衰弱、手足麻木，消化系統(tǒng)的消化不良，血液中毒和腎損傷。2.2廢電池中的重金屬污染物在環(huán)境中的遷移廢棄以后的鎘鎳電池和含汞電池等含有有害物質(zhì)，進(jìn)入環(huán)境后，會(huì)因長(zhǎng)期腐蝕作用而破損，導(dǎo)致重金屬和酸堿電解液逐漸泄漏出來(lái)，污染環(huán)境，長(zhǎng)期作用，可能直接或間接危及人們健康。廢電池中的重金屬污染物在環(huán)境中的遷移途徑，主要是首先廢電池進(jìn)入城市生活垃圾，隨生活垃圾進(jìn)入填埋、焚燒、堆肥的過(guò)程中。我國(guó)目前填埋處置水準(zhǔn)較低，許多垃圾處于簡(jiǎn)單堆放狀態(tài)，廢電池的重金屬會(huì)通過(guò)滲漏作用直接污染水體和土壤。在土壤和水體中的重金屬離子會(huì)被植物的根系吸收，當(dāng)牲畜以植物為食料時(shí)，體內(nèi)就積累了重金屬，經(jīng)過(guò)這條食物鏈的生物放大作用，重金屬就會(huì)在人體內(nèi)富集，在某些器官中積蓄造成慢性中毒，損害人的神經(jīng)系統(tǒng)及肝臟功能。而在焚燒的過(guò)程中，廢電池中的重金屬會(huì)因高溫?fù)]發(fā)而被煙氣帶走，進(jìn)入空氣中的重金屬可通過(guò)呼吸直接進(jìn)入人體。3廢舊電池的回收利用3.1廢舊電池回收現(xiàn)狀據(jù)了解，我國(guó)目前廢舊電池回收率卻不足2%。北京市每年產(chǎn)生廢電池近6000噸，約占垃圾總量的0.15。1998年北京市垃圾回收中心成立，近4年來(lái)共回收廢電池400多噸，集中放置。每年回收來(lái)的廢電池僅占年度產(chǎn)生廢電池的1.7，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家近50的回收利用率。上海市從1998年5月開始啟動(dòng)廢電池回收工作，廢電池回收點(diǎn)也是逐年遞增，迄今為止全市已設(shè)置了四五千個(gè)廢電池回收點(diǎn)，共回收廢電池100余噸，但這與全市每年產(chǎn)生的大約3000多噸廢電池相比相去甚遠(yuǎn)。美國(guó)是在廢電池污染管理方面立法最多最細(xì)的一個(gè)國(guó)家，不僅建立了完善的廢電池回收體系，而且建立了多家廢電池處理廠。美國(guó)規(guī)模最大的電池回收組織是RBRC，這是一家非盈利的民間環(huán)保機(jī)構(gòu)，RBRC的主要兩大任務(wù)是公眾教育運(yùn)動(dòng)和電池回收計(jì)劃。它得到300多家電池生產(chǎn)商的贊助。2002年，回收了3百40萬(wàn)磅的可充電池，較2001年上長(zhǎng)了12。到2003年，RBRC在美國(guó)和加拿大設(shè)立了30000多家電池回收點(diǎn)，以回收可充電電池。僅在2003年上半年，就回收了2百萬(wàn)多磅的可充電電池，較2002年同一時(shí)期，上漲了30。日本從事廢舊電池回收的最大組織是北海道的野村興產(chǎn)株式會(huì)社，其每年由全國(guó)回收的廢舊電池達(dá)13000噸，占日本廢棄電池量的20。奧地利1967年就建立了廢干電池回收體系，回收量占銷售量80以上。3.2廢舊電池的回收利用管理和宣傳教育3.2.1宣傳教育在廢電池回收宣傳教育方面，歐盟提出了電池銷售商、生產(chǎn)和進(jìn)口商有教育公眾的責(zé)任，同時(shí)每年應(yīng)向環(huán)保部門匯報(bào)當(dāng)年的回收協(xié)議實(shí)施情況。美國(guó)除在法令中規(guī)定有教育公眾的要求外，RBRC通過(guò)電視臺(tái)和廣播電臺(tái)進(jìn)行電池回收公益宣傳，總的接受公益宣傳人次達(dá)222百萬(wàn)次。RBRC還聘請(qǐng)無(wú)線電電力專家作為形象代言人進(jìn)行宣傳，并在互聯(lián)網(wǎng)上建立了公司宣傳網(wǎng)站，設(shè)立了免費(fèi)熱線電話。RBRC還特地制作了一套有關(guān)電他的科普材料與錄像帶，免費(fèi)贈(zèng)結(jié)各地中小學(xué)校，供三、四年級(jí)的小學(xué)生上科技常識(shí)課時(shí)使用。我國(guó)目前對(duì)廢舊電池回收利用方面的宣傳教育非常少，居民對(duì)廢舊電池危害認(rèn)識(shí)不足，沒有形成普遍的自覺收集、自覺上交的意識(shí)，所以廢舊電池回收還是難以形成不了規(guī)模，也不利于對(duì)廢舊電池形成產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)。3.2.2立法管理世界發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)電池低汞化生產(chǎn)和廢棄后分類回收的責(zé)任進(jìn)行了立法管理。德國(guó)1998年4月頒布了廢干電池及蓄電池回收處理法令。法令對(duì)電池的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售提出了要求：降低堿性錳電池的汞含量；電池生產(chǎn)商必須建立對(duì)電池中所含危險(xiǎn)物質(zhì)的再生利用處理設(shè)施；生產(chǎn)商和銷售商負(fù)有回收所有廢干電池和對(duì)民眾進(jìn)行回收利用宣傳教育的責(zé)任，同時(shí)要求生產(chǎn)商必須向銷售商和回收商支付因回收和轉(zhuǎn)運(yùn)舊電池所發(fā)生的費(fèi)用。日本從1986年起要求降低含汞電池產(chǎn)量和一次電池中的汞含量。目前已禁止在一次電池中使用汞。美國(guó)1996年頒布了含汞電池和可充電電池管理法令，法令要求分階段禁止含汞電池的使用；建立有效的方法來(lái)回收利用和處理鎳鎘電池、鉛酸蓄電池和其他規(guī)定的電池；教育公眾關(guān)心對(duì)各類廢電池的收集、回收利用和合理處置；可充電池的外表上須貼上統(tǒng)一規(guī)定的標(biāo)簽，標(biāo)簽上須印有“電池不得任意丟棄，須妥善處置”字樣。香港環(huán)保署在2002年4月組織發(fā)起了手機(jī)電池回收和再利用項(xiàng)目，設(shè)立了75個(gè)回收點(diǎn)，放置手提電話電池收集箱。我國(guó)目前還沒有專門針對(duì)廢電池的法令，只有行業(yè)性的規(guī)定。原中國(guó)輕工總會(huì)等9部門于1997年12月31日曾聯(lián)合下發(fā)了關(guān)于限制電池產(chǎn)品汞含量的規(guī)定，根據(jù)規(guī)定，自2001年1月1日起，禁止在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)各類汞含量大于電池重量0.025%的電池；2001年1月1日起，凡進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷售的國(guó)內(nèi)、外電池產(chǎn)品(含與用電器具配套的電池)，在單體電池上需標(biāo)注汞含量(如：注明低汞或無(wú)汞)，未標(biāo)注汞含量的電池不準(zhǔn)進(jìn)入市場(chǎng)銷售；自2002年1月1日起，禁止在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)經(jīng)銷汞含量大于電池重量0.025%的電池；自2005年1月1日起，禁止在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)汞含量大于電池重量0.001%的堿性鋅錳電池；自2006年1月1日起，禁止在國(guó)內(nèi)經(jīng)銷汞含量大于電池重量0.001%的堿性鋅錳電池。2001年，上海市自行車行業(yè)協(xié)會(huì)向所有電動(dòng)自行車工商企業(yè)發(fā)出了行業(yè)自律公約。公約要求所有生產(chǎn)企業(yè)必須與廢舊電池回收單位簽署相關(guān)協(xié)議；在產(chǎn)品說(shuō)明和銷售指南等資料上必須設(shè)立廢舊電池回收的具體條款；所有生產(chǎn)銷售企業(yè)必須杜絕買賣漏液、漏電、性能低劣的鉛酸電池等。3.2.3回收網(wǎng)絡(luò)體系美國(guó)建立了采用不同顏色的收集箱收集不同類別的電池。美國(guó)電池回收組織RBRC采用三條途徑來(lái)回收廢舊電池：零售商回收，零售商與RBRC簽訂協(xié)議，RBRC負(fù)責(zé)廢舊電池的回收成本和運(yùn)輸成本，這是一條簡(jiǎn)單、方便的回收途徑；社區(qū)和公共服務(wù)機(jī)構(gòu)回收，RBRC向社區(qū)提供如何進(jìn)行回收家用電池方面的信息，并且免費(fèi)提供回收容器和其他材料；商業(yè)回收，RBRC向回收商提供非家用便攜式可充電池方面的信息，RBRC負(fù)責(zé)所有的回收費(fèi)用，發(fā)貨人只需負(fù)責(zé)運(yùn)輸成本。日本在再生支援法中明確了鎳鎘電池和干電池由消費(fèi)責(zé)回收至再生企業(yè)的三個(gè)渠道：通過(guò)分類收集后由地方自治體集中轉(zhuǎn)交；由電池的銷售商、生產(chǎn)商轉(zhuǎn)交。由配套機(jī)器的銷售商和服務(wù)中心轉(zhuǎn)交，從而完善了回收渠道。此外，日本通產(chǎn)省發(fā)動(dòng)各地方自治體試行干電池分類回收，以保證再生單位的需要。為加強(qiáng)對(duì)廢電池的回收管理，德國(guó)實(shí)施了廢電池回收管理新規(guī)定。規(guī)定要求消費(fèi)者將使用完的干電池、鈕扣電池等各種類型的電池送交商店或廢品回收站回收，商店和廢品回收站必須無(wú)條件接受廢電池，并轉(zhuǎn)送處理廠家進(jìn)行回收處理。同時(shí)，他們還對(duì)有毒性的鎳鎘電池和含汞電池實(shí)行押金制度，即消費(fèi)者購(gòu)買每節(jié)電池中含有一定的押金，當(dāng)消費(fèi)者拿著廢舊電池來(lái)?yè)Q時(shí)，價(jià)格中可以自動(dòng)扣除押金。我國(guó)至今還沒有建立一套完善的廢電池回收體系，廢電池回收還是難成氣候。即使回收的電池也面臨尷尬境地，因?yàn)槿藗儾恢肋@些廢電池如何妥善處理。例如，據(jù)報(bào)道河南省新鄉(xiāng)市一位50多歲的普通婦女田桂榮已經(jīng)積攢的50多噸廢電池，卻面對(duì)不知如何處理的困境。大連開發(fā)區(qū)東泰產(chǎn)業(yè)廢棄物處理有限公司回收的近百噸廢電池，也處于同樣的困境。據(jù)了解，我國(guó)到目前為止還沒有一家專業(yè)的、能夠批量處理廢電池的企業(yè)，全國(guó)各地收集廢電池的地區(qū)都遇到類似的不知如何處理的難題。目前，很多地區(qū)和部門只能采取堆放的辦法。使廢舊電池處理形成產(chǎn)業(yè)化已成為當(dāng)務(wù)之急。3.3各種廢舊電池回收技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)目前，廢舊電池的回收利用技術(shù)主要有濕法和火法兩種冶金處理方法。廢舊電池的濕法冶金回收過(guò)程是基于鋅、二氧化錳、鎳、鎘、鉛、鋰等可溶于酸的原理，所用方法有焙燒一浸出法和直接浸出法。我國(guó)有人研究利用濕法冶金回收鎳鎘電池、鋰電池和鉛酸蓄電池。荷蘭、德國(guó)、奧地利等國(guó)主要采用濕法冶金工藝處理和綜合回收有價(jià)成分。濕法與火法相比較，具有投資少、成本低、建廠速度快、利潤(rùn)高、工藝靈活等優(yōu)勢(shì)?；鸱ㄒ苯鹛幚韽U于電池，是在高溫下使皮干電池中的金屬及其化合物氧化、還原、分解和揮發(fā)、冷凝?；鸱ㄓ址譃槌阂苯鸱ê驼婵找苯鸱?。目前，瑞土、日本、瑞典、美國(guó)等國(guó)主要采用火法冶金工藝，火法具有回收利用效率高，無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)，但是一次性投資大，技術(shù)要求及運(yùn)行成本都比較高。瑞士有兩家專門加工利用舊電池的工廠，其中一家工廠采取的方法是將舊電池磨碎，然后送往爐內(nèi)加熱，這時(shí)可提取揮發(fā)出的汞，溫度更高時(shí)鋅也蒸發(fā)，錳和鐵熔合后成為煉鋼所需的錳鐵合金。這家工廠一年可加工噸廢電池，可獲得噸錳鐵合金、噸鋅和噸汞。另一家工廠則是直接從電池中提取鐵元素，并將氧化錳、氧化鋅、氧化銅和氧化鎳等金屬混合物作為金屬?gòu)U料直接出售。迄今為止，所有廢干電池再生利用技術(shù)尚不能保障有害成分的百分之百回收?？梢酝ㄟ^(guò)修建危險(xiǎn)廢物處置場(chǎng)，采用安全掩埋法處理廢舊電池。4總結(jié)和建議成功地回收利用廢舊電池，防止電池對(duì)環(huán)境的污染，需要分三步走。第一步需要人們建立起廢電池回收意識(shí)，主要有兩個(gè)方法，一是通過(guò)宣傳教育，使越來(lái)越多的人樹立廢舊干電池必須回收利用的觀念，從而自覺參與回收活動(dòng)；二是制定相關(guān)的政策法規(guī)，對(duì)電池生產(chǎn)商和銷售商作出規(guī)定，廢舊