鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1109次 | 2019年03月28日
濕法綜合回收廢干電池的必要性和工藝
綜合回收近年來(lái),各類小型電器如收音機(jī)、錄音機(jī)、電動(dòng)玩具,以及鄉(xiāng)村常用的手電筒的廣泛使用,帶來(lái)了大量的廢干電池,隨處可見(jiàn),其數(shù)量驚人。大量的廢干電池作為生活垃圾遺棄,不僅是資源的浪費(fèi),而且由于電池中含有大量的重金屬元素如鎘汞等也給環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此,廢干電池的回收利用是現(xiàn)代文明生活中的一個(gè)不可缺少的組成部分。
干電池的組成和結(jié)構(gòu)干電池的種類很多,根據(jù)負(fù)極的化學(xué)組成成分,可分為鋅電池、鎂電池、鋁電池、鋰電池、銀電池等;根據(jù)電解質(zhì)的酸堿性又分為酸性電池和堿性電池;根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)的對(duì)極分為鋅-錳、鋅-空氣、鎂-錳、鋁-空氣、銀-空氣等電池;根據(jù)外形分為圓柱形電池、塊形電池、片形電池、紐扣電池等;根據(jù)電化學(xué)的可逆性,分為充電電池(可逆)和一次性電池(不可逆),等等。在日常生活中消耗最大的電池是圓柱形的鋅-錳一次性電池(又名勒克朗謝電池),即常見(jiàn)的手電筒,電動(dòng)玩具所用電池。本文工藝就是針對(duì)此類廢干電池而設(shè)計(jì)的,該類電池私結(jié)構(gòu)組成如所示w.其主要結(jié)構(gòu)件的材質(zhì)成分如下:金屬蓋排氣孔墊片空氣室瀝青密封層支撐墊片碳包(電芯)正極集流體(碳棒)負(fù)極(鋅筒)外套pi離層絕緣杯狀物金屬底圓柱形鋅-錳干電池剖面圖金屬蓋:通常為黃銅或鍍錫鋼板。
排氣孔墊片:由塑科制成。
瀝青密封層:由瀝青組成。
支撐墊片:硬紙板或塑料制成。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
及少量的阻蝕劑Hg或HgCh、有機(jī)表面活性劑組成。
正極集流體(碳棒):由石墨制成。
負(fù)極(鋅筒):含有少量的鎘或鉛的鋅。,(8)外套:用于使金屬層與外界隔離,常見(jiàn)組成為紙、塑料、聚酯薄膜、涂有瀝青襯里的紙板,部分種類電池還有金屬殼。
隔離層:由凝膠化的漿糊或涂有谷物漿糊(或其它凝膠劑)的紙板制成。
絕緣杯狀物:涂有瀝青襯里紙板或塑料制成。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
金屬底:通常為黃銅或鍍錫鋼板。
工藝路線在進(jìn)入回收工藝之前,根據(jù)重量把酸性電池(較輕)與堿性電池(較重)進(jìn)行粗略分離。
機(jī)械粉碎機(jī)械粉碎的目的是使電池的外殼及金屬殼破裂,以便酸浸液進(jìn)人電池內(nèi)部,但粉碎不破壞碳棒、排氣孔墊片和金屬蓋。本實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)了專用粉碎機(jī)。
三次酸浸機(jī)械粉碎后的酸性干電池,直接使用二次酸浸分離液進(jìn)行浸溶,使含有較高鋅濃度的二次酸浸液的濃度進(jìn)一步提k,降低溶液的酸度;同時(shí)保證在浸溶過(guò)程中含有過(guò)剩的金屬鋅,使酸浸溶液中較鋅不活潑的金屬,如汞、鐵等被置換出來(lái),有利于三次酸浸液的電解。懸浮物為電池的紙、塑料等,打撈回收。
二次酸浸二次酸浸的溶液來(lái)源于一次酸浸液,目的是使電池的金屬鋅進(jìn)一步溶解。
一次酸浸一次酸浸的溶液來(lái)源于電解后的電解液,并加硫酸(98%)使其酸度保持在10%(wt),最少不低于8%,該濃度可使電池中的鋅完全溶解,且不會(huì)附著在碳棒,碳粉上。酸浸也可以采用其它酸,如鹽酸、硝酸等,但必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的電解工藝,采用硫酸可使用傳統(tǒng)的電解鋅工藝。如果采用副產(chǎn)酸或含酸廢液,該工藝生產(chǎn)成本將大大降低。每次酸浸時(shí)間至少在24h以上。
分離工藝中的所有分離步驟都是待浸出液澄清后,將澄清的浸出液移至下一步工藝處理。
水洗、分類回收一次酸浸后的殘留渣主要是碳棒、碳粉、排氣孔墊片、金屬蓋及少量的泥。經(jīng)分類回收后,完整的碳棒、金屬蓋、排氣孔墊片等可直接返回電池生產(chǎn)商使用。碳粉及泥中含有其它金屬及余屬鹽如汞、化汞、結(jié)晶氯化銨等,甚至?xí)匈F金屬,根據(jù)其組成不同,采用不同的處理方法將它們進(jìn)一步分離。最簡(jiǎn)單的方法是將碳粉、汞或氯化汞、氯化銨,與新加入的化鋅按特定電池的碳包組成進(jìn)行組分比例調(diào)整或補(bǔ)充,用于電池生產(chǎn)(7)鐵磁分離由于部分電池的外金屬蓋是鐵制的,通過(guò)鐵磁場(chǎng),使其從酸浸液中直接分離。
pH值調(diào)整三次酸浸后的溶液的pH值仍較酸性,通過(guò)加人已粉碎的酸、堿電池進(jìn)一步降低溶液的酸性直至符合電解所需酸度,同時(shí)進(jìn)一步提高了溶液中的鋅含量。
過(guò)濾將調(diào)整后的浸出液經(jīng)三層以上防酸濾布或?yàn)V紙進(jìn)行過(guò)濾,濾渣返至三次酸浸,濾液用于電解。
電解三次酸浸過(guò)程中由于鋅過(guò)量,使酸浸溶液中較鋅不活潑的金屬,如汞、鐵等被置換出來(lái)。過(guò)濾后酸浸液含有Zn2+、NH4+、Cl-、SO〗―等離子,大量的NH4+離子有利于提高溶液的導(dǎo)電能力,從而有利于提高溶液覆蓋能力,對(duì)電解過(guò)程無(wú)不利影響,但要防止銨鹽在低溫時(shí)的結(jié)晶析出。傳統(tǒng)的電解工藝或電鍍工藝,在過(guò)濾液中加人電解添加劑及其它輔助試劑后,即可進(jìn)行電解。陽(yáng)極通常采用碳板,套有防酸型陽(yáng)極布套,用以收集陽(yáng)極析出物二氧化錳。若用鉑板作陽(yáng)極,則二氧化錳的純度較高,可達(dá)99.9%.陰極為母板鋅,溶液中的鋅離子通過(guò)陰極還原沉積在母板鋅上使其加厚加重,其純度在98%以上。當(dāng)電解液的濃度下降至電沉積困難或效率較低時(shí),電解液返至一次酸浸。
結(jié)論本工藝經(jīng)過(guò)一個(gè)月的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,處理廢干電池lkg,得到電解鋅2.784kg(純度為98.6%),二氧化錳0.4841kg(純度為96.3%,折合錳0.375kg),鐵1.081kg.碳棒,排氣孔墊片,金屬蓋合重4.037kg,碳粉和渣泥約3kg.可見(jiàn)本工藝有效地綜合處理了廢干電池,且整個(gè)工藝為循環(huán)作業(yè),無(wú)三廢,具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
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