環(huán)境工程案例論文-德國廢舊電池的回收利用

PAGE環(huán)境工程案例課程報(bào)告PAGEPAGE1《環(huán)境工程案例》課程報(bào)告題目德國廢舊電池的回收利用—電池分選工廠項(xiàng)目系部專業(yè)班級(jí)姓名撰寫時(shí)間環(huán)境工程案例課程報(bào)告目錄1.概況 41.1廢電池的危害 41.2 處理方式 42.背景 53.電池的種類 53.1一次電池 53.2二次電池 64.電池收集系統(tǒng) 65.電池分選工廠 65.1概述 65.2采用電動(dòng)探測器的分選工廠 65.3工廠介紹 66.電池的回收利用 86.1概述 86.2德國的電池回收利用 86.3含汞紐扣電池的回收利用 9主要參考文獻(xiàn) 10概況廢電池的危害小型二次電池使用較多的有鎳鎘、鎳氫和鋰離子電池，鎳鎘電池中的鎘是環(huán)保嚴(yán)格控制的重金屬元素之一，鋰離子電池中的有機(jī)電解質(zhì)，鎳鎘、鎳氫電池中的堿和制造電池的輔助材料銅等重金屬，都構(gòu)成對(duì)環(huán)境的污染。小型二次電池目前國內(nèi)的使用總量只有幾億只，且大多數(shù)體積較小，廢電池利用價(jià)值較低，加上使用分散，絕大部分作生活垃圾處理，其回收存在著成本和管理方面的問題，再生利用也存在一定的技術(shù)問題。廢電池大量丟棄于環(huán)境中，其中的酸、堿電解質(zhì)溶液會(huì)影響土壤和水系的pH，使土壤和水系酸性化或堿性化，而汞、鎘等重金屬被生物吸收后，通過各種途徑進(jìn)入人類的食物鏈，在人體內(nèi)聚集，使人體致畸或致變，甚至導(dǎo)致死亡。一粒紐扣電池可污染60萬升水，相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲水量。一節(jié)電池爛在地里，能夠使一平方米的土地失去利用價(jià)值。對(duì)自然環(huán)境威脅最大的5種物質(zhì)中,電池里就包含了3種。民用干電池是目前使用量最大、也是最分散的電池產(chǎn)品，國內(nèi)年消費(fèi)80億只。主要有鋅錳和堿性鋅錳兩大系列，還有少量的鋅銀、鋰電池等品種。鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋅銀電池一般都使用汞或汞的化合物作緩蝕劑，汞和汞的化合物是劇毒物質(zhì)。廢電池作為生活垃圾進(jìn)行焚燒處理時(shí)，廢電池中的Hg、Cd、Pb、Zn等重金屬一部分在高溫下排入大氣，一部分成為灰渣，產(chǎn)生的二次污染。處理方式國際上通行的廢舊電池處理方式大致有三種：固化深埋、存放于廢礦井、回收利用。固化深埋指廢電池一般都運(yùn)往專門的有毒、有害垃圾填埋場，但這種做法不僅花費(fèi)太大而且還造成浪費(fèi)，因?yàn)槠渲猩杏胁簧倏勺髟系挠杏梦镔|(zhì)。而回收利用有三種處理方法。（1）熱處理瑞士有兩家專門加工利用舊電池的工廠，巴特列克公司采取的方法是將舊電池磨碎后送往爐內(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)，它同樣是貴重金屬。鐵和錳熔合后成為煉鋼所需的錳鐵合金。該工廠一年可加工2000噸廢電池，可獲得780噸錳鐵合金，400噸鋅合金及3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廢料直接出售。不過，熱處理的方法花費(fèi)較高，瑞士還向每位電池購買者收取少量廢電池加工專用費(fèi)。（2）“濕處理”馬格德堡近郊區(qū)正在興建一個(gè)“濕處理”裝置，在這里除鉛蓄電池外，各類電池均溶解于硫酸，然后借助離子樹脂從溶液中提取各種金屬，用這種方式獲得的原料比熱處理方法純凈，因此在市場上售價(jià)更高，而且電池中包含的各種物質(zhì)有95%都能提取出來。濕處理可省去分揀環(huán)節(jié)（因?yàn)榉謷鞘止げ僮?，?huì)增加成本）。馬格德堡這套裝置年加工能力可達(dá)7500噸，其成本雖然比填埋方法略高，但貴重原料不致丟棄，也不會(huì)污染環(huán)境。（3）真空熱處理法德國阿爾特公司研制的真空熱處理法還要便宜，不過這首先需要在廢電池中分揀出鎳鎘電池，廢電池在真空中加熱，其中汞迅速蒸發(fā)，即可將其回收，然后將剩余原料磨碎，用磁體提取金屬鐵，再從余下粉末中提取鎳和錳。這種加工一噸廢電池的成本不到1500馬克（現(xiàn)約合6345.18元人民幣）！背景德國從1998年起有關(guān)回收和處置廢舊電池的法律條文正式生效。該條文有如下規(guī)定。①電池生產(chǎn)中不得再使用某些有害重金屬;②廢舊電池不再作為日常生活垃圾進(jìn)行處理，制造商、進(jìn)口商以及分銷商必須建立回收系統(tǒng)；③電池中最嚴(yán)重的污染物質(zhì)是汞。目前所允許的的最大濃度為5mg/L,紐扣電池除外。對(duì)于紐扣電池，汞的含量最多占2%。不過，所有實(shí)際的各類廢舊電池都是需要花費(fèi)大量處置費(fèi)用的特殊廢棄物，而且需要采用先進(jìn)的工業(yè)回收技術(shù)來對(duì)其進(jìn)行處理。3.電池的種類3.1一次電池所謂的一次電池既只能用一次性使用，無法進(jìn)行充電的電池。這類電池在電量耗盡以后就會(huì)被廢棄。這類電池占市場份額80%左右。最常見的類型（按質(zhì)量計(jì)算）有：碳鋅電池（30%~35%）、堿性鋅猛電池（60%~65%）、鋰電池（1%）和紐扣電池（1%）3.2二次電池所謂的二次電池既可充電電池。這類電池占市場份額的20%左右，最常見的類型（按質(zhì)量計(jì)算）有：鎳鎘電池（35%~40%）、鎳氫電池（35%~40%）、鋰離子電池（10%~15%）以及鉛酸電池（10%~15%）可充電的紐扣電池只占市場份額中非常小的一部分。4.電池收集系統(tǒng)為確?；厥諒U舊電池，在德國已經(jīng)建立起一套收集系統(tǒng)。該系統(tǒng)作為合法的基金會(huì)性質(zhì)的非盈利性組織而存在，其名稱為GRSBatteries。它是由一些主要的國際電池制造商，如Duracell、Energizer、Panasonic、Philips、Saft、Sanyo、Sony、以及Varta等聯(lián)合成立的。目前為止，有超過400家電池制造商和進(jìn)口商在使用該系統(tǒng)。他們根據(jù)類型和銷售量（按質(zhì)量計(jì)算）向該基金會(huì)捐款，作為用于處理德國銷售的電池所需的費(fèi)用。GRSBatteries在所有銷售電池的地方都安裝了用于收集廢舊電池的回收桶，并負(fù)責(zé)廢舊電池的運(yùn)輸、分選以及管理。5.電池分選工廠5.1概述電池中含有多種可回收的利用的金屬，可作為制造用的原材料。由于不同類型的電池含有不同種類型的金屬，回收系統(tǒng)必須適合所需要提取的金屬。因此，必須對(duì)電池進(jìn)行分選以方便提取。在德國，除了采用電動(dòng)探測器進(jìn)行分選處理意外（隨后將詳細(xì)說明），也使用X射線探測器對(duì)電池進(jìn)行分選。5.2采用電動(dòng)探測器的分選工廠GMA物質(zhì)回收和廢物管理公司，從1997年開始他們建造了第一個(gè)采用電動(dòng)探測器的分選工廠，該工廠為德國漢諾威aqun工程咨詢公司設(shè)計(jì)。該工廠的的設(shè)計(jì)處理能力為每個(gè)小時(shí)處理1t電池，每年大約處理320Ct電池。在分選過程中，根據(jù)各個(gè)電池的大小和結(jié)構(gòu)，電池混合物將被分成不同的部分。已分選的電池部件將進(jìn)一步回收利用，而對(duì)沒有用的部分進(jìn)行處置。在分選過程中，沒有如碾壓等進(jìn)一步的處理措施。也就是說，該工廠只對(duì)完整的電池進(jìn)行分選處理。5.3工廠介紹自動(dòng)分選系統(tǒng)安裝在總面積大約在200m2,相互隔離的兩間屋子里，安裝在第一個(gè)屋子里的系統(tǒng)可以輸入電池混合物的，進(jìn)行人工篩選/分選。輸出已分選的電池，開關(guān)設(shè)備箱也在第一個(gè)屋子里，灰塵和噪聲比較大的分選系統(tǒng)安裝在第二個(gè)屋子里。圖5-1GMA電池分選工廠流程在輸入?yún)^(qū)，傳送/存儲(chǔ)容器內(nèi)的物質(zhì)被倒在傳送帶上，該傳送帶與分離設(shè)備相連接，在分離設(shè)備中單體電池和雜質(zhì)從其余的電池混合物中人工分離出來（手工篩選/分選）。在自動(dòng)分選廠的流水線上，已下部分會(huì)從電池混合物中分離出來：碳鋅電池、堿性鋅錳電池、鎳鎘電池、汞電池、鋰電池、紐扣電池、鉛酸電池。經(jīng)過人工篩選/分選后，紐扣電池將被爐篩從電池混合物中分離出來，在隨后的電磁分選裝置中，電磁和非電磁電池被分離開來。這種分離是根據(jù)它們是單體電池還是組合電池來進(jìn)行的。分離后的非電磁和電磁多種電池將根據(jù)其物質(zhì)成分進(jìn)行分選按大小分離的電磁單電池（AA和C+D)將根據(jù)其化學(xué)成分在隨后的物質(zhì)分選中進(jìn)行分離。部分電磁單電池（C+D)在進(jìn)入物質(zhì)分選裝置之前先經(jīng)過稱重系統(tǒng)。按大小和質(zhì)量分選的電池逐個(gè)穿過分選起點(diǎn)，根據(jù)其化學(xué)成分在這里對(duì)其進(jìn)行分選。通過分選起點(diǎn)，即化學(xué)成分檢測后，電池的各個(gè)部分將被輸送到相應(yīng)的存儲(chǔ)容器中。人工分選的部分也被存放早這些存儲(chǔ)容器中。接下來，分選后的電池部分將被分別轉(zhuǎn)移到中間的存儲(chǔ)室中，然后，可以重復(fù)使用的電池部件將從中間存儲(chǔ)室中被分離出來，運(yùn)送到預(yù)處理/重復(fù)利用通道。6.電池的回收利用6.1概述電池中含有多種可重復(fù)利用金屬，因此可以作為金屬的原材料。必須根據(jù)回收金屬的性質(zhì)采取相應(yīng)的回收利用。圖6-1回收電池成分的方法6.2德國的電池回收利用國際上常用的廢舊電池處理方式有固化深埋、置于廢礦井以及回收利用。與我國的電池回收利用相比，德國走在前列。首先，德國從法律上確定了回收廢電池的義務(wù)主體，從根本上解決了處置費(fèi)用的問題。由一個(gè)非盈利性機(jī)構(gòu)GRS嚴(yán)格操作整個(gè)系統(tǒng)，廢電池在收集、運(yùn)輸完成后，進(jìn)行嚴(yán)格分類、處置和回收。德國對(duì)廢舊電池回收管理有著自己的一套嚴(yán)格規(guī)定，政府要求消費(fèi)者將用完的各種類型電池必須送交商店或廢品回收站，商店和廢品回收站必須無條件接受廢舊電池，并轉(zhuǎn)送生產(chǎn)廠家進(jìn)行回收處理。對(duì)有毒性的鎳鎘電池和含汞電池實(shí)行押金制度，當(dāng)消費(fèi)者拿舊電池來換購新電池時(shí)，價(jià)格中可以自動(dòng)扣除押金。6.3含汞紐扣電池的回收利用含汞電池主要采用了ALD流程在工廠中進(jìn)行回收利用，該流程更適用于制造天然氣和氯堿電解工藝中去除各中含汞成分中得汞。另外，該流程也用于去除各種物質(zhì)和混合物中揮發(fā)性成分。采用ALD流程，含汞廢物將被裝入真空熱處理器中。這一過程在特殊的密封工廠中是作為一套流程來完成。汞在溫度達(dá)到350℃-650℃時(shí)蒸發(fā)，然后在溫度降低時(shí)凝固。圖6-2含汞電池回收利用的ALD流程主要參考文獻(xiàn)[1]甘居鵬.機(jī)關(guān)開展廢舊電池?fù)Q節(jié)能燈活動(dòng)環(huán)保節(jié)能兩相宜[J/OL].中國城市低碳經(jīng)濟(jì)網(wǎng)，2012./news_d