废旧电池资源化技术的研究分析

3.2废旧干电池的火法回收
废旧干电池的火法回收是在高温下通过氧化、还原、分解、挥发和冷凝等过程回收其中的有价金属及其化合物的方法。苏联学者T.列维茨卡娅等[3]指出，与湿法回收相比，火法回收是一种更为理想的废旧电池的回收方法。按具体回收工艺的不同，火法又可以分为常压冶金法和真空冶金法两类。
3.2.1常压冶金法
目前，作为处理废干电池的传统的常压冶金法，其方法有二：一是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他重金属；二是将废干电池在高温下焙烧，使其中易挥发的金属及其氧化物挥发，残留物作为冶金中间产物或另行处理。其流程见图1用竖炉处理废干电池时，炉内分为氧化层、还原层和熔融层三部分，用焦炭加热。汞在氧化层被挥发，锌在高温的还原层被还原挥发，然后分别在不同的冷凝装置内回收；大部分的铁、锰在熔融层还原成锰铁合金。

图1处理废干电池的常压冶金法的原则流程
日本TDK公司和野村兴产公司对废干电池再生工艺作了大胆改革，即不再回收单项金属而改为整体回收后作磁性材料。由于彩色电视机和变压器等使用的铁淦氧原料和干电池的主要成分很接近，故采取将废电池粉碎后，经过高温加热以去除杂质，并将金属元素氧化后即成为制造铁淦氧的原料。由于简化了分离工序致使回收成本大为降低，从而远低于铁淦氧原料的价格，大幅度提高了干电池再生利用的效益[4]。
3.2.2真空冶金法
由于处理废干池常压冶金法的所有作业均在大气中进行，空气参与了作业，与湿法冶金方法同样有流程长、污染重、能源和原材料的消耗及生产成本高等缺点。因此，人们又研究出了真空法。
真空法是基于组成废干电池各组分在同一温度下具有不同的蒸气压，在真空中通过蒸发和冷凝，使其分别在不同温度下相互分离，从而实现综合回收利用。蒸发时，蒸汽压高的组分进入蒸汽，蒸汽压低的组分则留在残液或残渣内，冷凝时，蒸气在温度较低处凝结为液体或固体。
据报道[5]，德国阿尔特公司研究出了一种废干电池的真空-热处理法，具体工艺为：废旧电池分选除去Ni-Cd电池，真空下加热使汞进入气相冷凝回收，将残渣磨碎磁选分离铁，再从剩余物料中分别回收Zn和MnO2。采用此工艺处理废旧电池的成本不到1500马克/吨，甚至低于填埋成本（1700马克/吨）。与湿法回收相比，火法能有效地处理并回收电池中的汞，且回收效率高。其中真空法的能耗低于其他方法，具有流程短、能耗低、污染小且各有价成分综合回收率高等优点，但存在一次性设备投资和操作运转费用高的缺点。对于真空冶金回收工艺，要实现工业化，还应考虑其经济合理性。
3.3废旧干电池的其它回收方法
有文献报道[6]一种回收废旧锌-锰干电池的电解溶解锌壳法，即将电池的外包装剥去后直接作阳极，以铝板为阴极，在氯化物体系下电解，可获得纯度为98％以上的锌粉，而且锌壳溶解后电池芯基本保持完整，还可以综合回收MnO2、乙炔黑等物质或者用浸出法直接制取各类化工产品。但在电解过程中会出现锌壳溶解不均匀、不完全的问题，不能处理外壳含铁的电池。
4建议
在资源日益贫乏的今天，废旧电池必将成为一种重要的二次资源，但其分布零散，在我国尚缺乏有效的收集途径和可工业化的再生技术，为了能够有效利用废旧电池资源和保护环境，特提出以下建议：通过宣传教育提高人们对废旧电池资源的回用意识，通过立法等形式建立电池生产商、销售商和用户三位一体的回收系统。
加强废旧电池回收技术的工业化研究，如前所述的锌-锰干电池的湿法回收和碱锰干电池的火法回收工艺。
对于废旧电池的真空冶金回收工艺，应从技术的可行性和经济合理性两方面研究其工业化前景。
参考文献略