En términos generales, las sustancias nocivas en las baterías incluyen principalmente metales pesados como Zn, Hg, CNi y Pb; KOH en varias baterías alcalinas y electrolito IiPP6 en baterías de litio. El mercurio y sus compuestos, especialmente los compuestos orgánicos de mercurio, tienen una fuerte toxicidad biológica, una rápida tasa de bioacumulación y una larga vida media biológica en los órganos cerebrales. El cadmio se acumula fácilmente en animales y plantas, afectando su crecimiento y es altamente tóxico. El plomo tiene efectos adversos en los órganos y sistemas humanos, como el tórax, los riñones, los sistemas reproductivo y cardiovascular, que se manifiestan como deterioro mental, daño renal, infertilidad y presión arterial alta. La toxicidad del zinc y el níquel es relativamente pequeña, pero cuando la concentración excede un cierto rango, tendrá efectos adversos y dañará el cuerpo humano. La solución ácido-base de las baterías usadas afectará el valor del pH del sistema de drenaje del suelo, haciendo que el suelo y el sistema de drenaje sean ácidos o alcalinos. El componente principal de la contaminación de los electrolitos de las baterías son los metales pesados solubles, especialmente grandes cantidades de sulfato de plomo en los electrolitos de las baterías de plomo y hidróxido de cadmio en las baterías de níquel-cadmio. Los iones de metales pesados de las baterías se disuelven en el suelo o el agua y son absorbidos por las raíces de las plantas. Cuando el ganado se alimenta de plantas, los metales pesados se acumulan en sus cuerpos. Los seres humanos consumen alimentos, verduras, carne y agua que contienen metales pesados. A lo largo de esta cadena alimentaria, los metales pesados se acumulan en el cuerpo humano. Dado que los iones de metales pesados son difíciles de excretar en el cuerpo humano, eventualmente dañarán el sistema nervioso humano y la función hepática.
Investigación sobre el reciclaje de baterías usadas
1 Situación actual del reciclaje de baterías usadas
Las baterías de plomo-ácido son las baterías industriales más utilizadas en mi país, y las de plomo representa el 50% del costo total de la batería. Se utilizan principalmente tecnologías de pirólisis, hidrometalurgia y reducción electrolítica en fase sólida. La carcasa está hecha de plástico, que es renovable y básicamente no produce contaminación secundaria.
Las baterías de níquel-cadmio, níquel-hidruro metálico y de iones de litio se utilizan actualmente ampliamente en baterías secundarias pequeñas. El cadmio en las baterías de níquel-cadmio es uno de los elementos metálicos pesados estrictamente controlados por la protección del medio ambiente. El electrolito orgánico de las baterías de iones de litio, el álcali de las baterías de níquel-cadmio y níquel-hidrógeno, y los metales pesados como el cobre, material auxiliar para la fabricación de baterías, constituyen todos ellos contaminación ambiental. En la actualidad, el número total de baterías secundarias pequeñas utilizadas en nuestro país es sólo de unos pocos cientos de millones, la mayoría de ellas son de pequeña escala y el valor de utilización de las baterías usadas es bajo. Además, la mayor parte se utiliza para el tratamiento de residuos domésticos. Hay problemas de costos y gestión en el reciclaje, y también hay algunos problemas técnicos en el reciclaje.
Las baterías secas civiles son actualmente los productos de baterías más utilizados y dispersos, con un consumo anual en mi país que alcanza los 8 mil millones. Existen principalmente dos series: zinc-manganeso y álcali-manganeso, así como un pequeño número de variedades como baterías de zinc, plata y litio. Las baterías de zinc-manganeso, las baterías alcalinas de zinc-manganeso y las baterías de zinc-plata generalmente usan mercurio o compuestos de mercurio como inhibidores de la corrosión. El mercurio y los compuestos de mercurio son sustancias altamente tóxicas. Cuando las baterías usadas se incineran como desechos domésticos, algunos de los metales pesados como el mercurio, el cadmio, el plomo y el zinc de las baterías usadas se descargan a la atmósfera a altas temperaturas y algunos se convierten en cenizas, lo que provoca contaminación secundaria.
2 Tecnología de reciclaje de baterías secas de desecho
A. Tecnología de clasificación y reciclaje manual
Las baterías secas generales se cortan simplemente mecánicamente después de la clasificación, revestimiento de zinc, cubierta de plástico, Espere la varilla de carbono. Después de la separación manual, la mezcla restante de dióxido de manganeso y brucita se devuelve al horno de ladrillos para su calcinación y producir dióxido de manganeso deshidratado. Este método es simple y fácil de implementar, pero requiere mucha mano de obra y tiene pocos beneficios económicos.
B. Tecnología de reciclaje pirometalúrgico
Generalmente, las pilas secas se clasifican y trituran, para luego enviarse al horno rotatorio. A altas temperaturas, de 1100 a 1300 grados Celsius, el zinc y el cloruro de zinc se oxidan formando óxido de zinc, que se desprende con los gases de combustión. El óxido de zinc se recupera mediante un ciclón, y el dióxido de manganeso y la brucita restantes ingresan a la escoria, y se recuperan aún más el manganeso y otras sustancias. Este método es simple y fácil de implementar, y las fundiciones generales pueden recuperar zinc sin equipo adicional.
C. Tecnología de reciclaje húmedo
Basada en el principio de que el zinc y el dióxido de manganeso se disuelven en ácido, las baterías secas residuales se clasifican y trituran y luego se colocan en un tanque de lixiviación. Agregue ácido sulfúrico diluido (100 ~ 120 g/L) para lixiviar y obtener una solución de sulfato de zinc, que puede usarse para la preparación electrolítica de zinc metálico. Después de lavar el residuo del filtro y separarlo en tapas de cobre y varillas de carbón, el residuo del filtro MnO2 y brucita se calcinan. Los métodos utilizados incluyen el método de lixiviación por tostación y el método de lixiviación directa.
En comparación con el método de fuego, el método húmedo tiene las ventajas de menor inversión, bajo costo, rápida construcción de fábrica, alta rentabilidad y proceso flexible, pero no puede garantizar la recuperación completa de los componentes dañinos.
3 Prevención y control de la contaminación secundaria en el proceso de reciclaje de baterías de desecho
Los tres métodos de reciclaje anteriores son simples, pero cada uno tiene sus desventajas y existen problemas de contaminación secundaria.
A través de extensos experimentos, hemos obtenido métodos factibles para prevenir la contaminación secundaria.
Primero se clasifican las pilas secas usadas, tras su disección mecánica, se separan las tapas de cobre y las láminas de zinc, que pueden reciclarse por separado. Después de la separación magnética para eliminar el hierro, el recubrimiento de carbono restante se sumerge en agua durante 1 hora en una proporción de sólido a líquido de 1:4, y el sobrenadante se evapora y cristaliza. Los principales componentes del sedimento son MnO 2, MnO(OH), negro de acetileno, barras de carbón y otras sustancias. Se añaden al horno rotatorio y se funden a 600 grados Celsius. Los gases de combustión generados se pueden condensar para obtener condensado. Se puede obtener mercurio puro mediante una limpieza regular. También evita que el vapor de mercurio contamine el medio ambiente. Durante el proceso de calcinación, las grandes cantidades de negro de acetileno y carbón en la mezcla reducen el MnO2 a MnO. El proceso de reacción es el siguiente:
2mn 0 2+C-> 2MnO+C0 2
Añadir el producto calcinado a una solución de ácido sulfúrico con una concentración inferior a 2. mol/L en una relación sólido-líquido de 1:4 in, remojar durante 1 hora a 80°C, ocurre la siguiente reacción:
MnO+h2so 4->Sulfato de manganeso + peróxido de hidrógeno
Se obtiene una solución de sulfato de manganeso, y al mismo tiempo se introducirán otras sustancias solubles, sulfatos de metales pesados.
La piel de zinc y el cobre obtenidos se pueden refundir directamente. El cloruro de amonio se puede utilizar como fertilizante o purificar y utilizar como reactivo químico. El sulfato de manganeso es un componente hormonal para el crecimiento de animales y plantas y se puede utilizar. para secar pinturas y tintas. Es un reactivo y catalizador para algunas reacciones de síntesis orgánica. También se puede utilizar como reactivo para la producción de papel, cerámica, impresión y teñido y manganeso electrolítico. La Tabla 1 muestra la composición de materiales reciclables en baterías secas de zinc-manganeso.
Este método de reciclaje requiere baja inversión, equipamiento sencillo y es fácil de implementar en ciudades pequeñas y medianas, eliminando así el problema del transporte de baterías usadas.
La solución recuperada de las baterías usadas se concentra y reacciona con EDTA para formar un complejo metálico, que puede eliminar por completo la contaminación secundaria. Se ha determinado que el contenido de metales pesados en la solución después del reciclaje de baterías usadas cumple con los estándares nacionales de protección ambiental. Si se van a separar estos metales, se pueden clasificar según sus diferentes estabilidades. La Tabla 2 muestra las constantes de estabilidad para iones metálicos complejados con EDTA.
4 Problemas y sugerencias en el proceso de reciclaje de baterías usadas
(1) Las baterías no se pueden procesar después del reciclaje y generalmente se apilan. Durante el proceso de apilamiento, las baterías pueden tener fugas o esparcirse sustancias tóxicas.
②Existen muchos tipos de pilas y muchos productos falsificados, lo que también dificulta el reciclaje de las pilas. Algunas baterías contienen mercurio, otras contienen cadmio, algunas usan cloruro de amonio como electrolito y otras usan cloruro de zinc como electrolito. Por tanto, se recomienda que los fabricantes utilicen estándares unificados para identificar los tipos y componentes principales de las baterías recicladas.
(3) Fortalecer el desarrollo de baterías de alto rendimiento respetuosas con el medio ambiente y crear baterías sin mercurio para los civiles comunes.
(4) El Estado debería proporcionar apoyo político para el reciclaje y procesamiento de baterías usadas.