廢鋅錳電池回收處理技術(shù)介紹

鋅錳電池主要為一次性電池，各種型號的鋅錳電池的主要成分為：鋅皮、鋅粉、氯化鋅、炭棒、乙炔黑、氯化銨、鉛、鎘、汞、電糊、瀝青、錳氧化物、塑料、銅帽、鐵殼和紙等。不論是酸性電池，還是堿性電池，其主要有價值的成分均為鋅和錳。

廢鋅錳電池回收處理的方法主要有干法、濕法和干濕法三大類。

1.干法

干法又稱煙法或火法，是利用各種金屬或金屬氧化物的熔、沸點與蒸汽壓的不同，在不同溫度下，可以被分離、蒸發(fā)、冷凝出來，達到資源回收再利用的目的。干法處理廢鋅錳電池一般不需額外加入化學物質(zhì)，除汞效果好，但缺點是成本較高。

（1）真空熱處理技術(shù)

哈爾濱工業(yè)大學的李素英等人在真空度為0.08Mpa(即150mmHg)時使鋅、汞在不同溫度下蒸出，分別冷凝進行回收。這種技術(shù)在處理過程中需要考慮廢電池中有機雜質(zhì)以及炭棒的因素，若要預(yù)先分選會造成批量處理困難。在國外，SaotomeY等人也研究了利用真空裝置在不同的溫度下分別回收廢鋅錳電池中的金屬。由北京東華鑫馨廢舊電池回收中心研制的廢電池真空處理爐已經(jīng)完成中試。

（2）直接熱處理技術(shù)

趙聯(lián)朝在溫度為350℃、時間為50min的條件下進行焙燒實驗，得到的鋅皮和黑粉中汞的殘留量可達土壤二級標準，黑粉中銨殘留量低，可滿足氯化錳等一般產(chǎn)品的等級要求。趙志星等人也進行了類似的實驗，溫度越高、時間越長，汞的去除效果越好。華南農(nóng)業(yè)大學林輝東等人以管式爐進行研究，焙燒溫度為550℃、焙燒時間為120min時除汞效果最佳。

2.濕法

濕法是利用酸對廢電池進行浸取，發(fā)生反應(yīng)生成可溶性鹽，然后可用電解法提取電池中的鋅、二氧化錳以及其他各類重金屬。

（1）全濕法技術(shù)回收鋅、錳

崔培英以廢鋅錳電池經(jīng)酸浸等工藝制得硫酸錳(MnSO4·nH20)和ZnSO4·H2O，粉碎后添加硫酸銨等可得鋅、錳復(fù)合微肥。這種工藝較為簡單，但需額外加入活性鋅。嚴遜研究了采用氨浸工藝回收鋅錳及去除有害重金屬，小規(guī)模處理時效果較好，要工業(yè)化還有較多問題需要解決。香港S．T．Lau等人研究了使用礦石篩回收廢鋅錳電池中的鋅和錳。

國外，巴西LeonardoRogerSilvaVeloso等人將廢鋅錳電池經(jīng)分選后進行粉碎。通過水洗去除其中的鉀氧化物得氫氧化鉀溶液。然后進行酸浸處理，分兩種路線：一是使用較稀的硫酸(0.2%V/V)，在較高的溫度(70℃)和較高的固液比(1/10g·l-1）下浸出廢電池粉末中的鋅；二是使用濃度較大的硫酸(3%V/V)，在較低溫度(40℃)和較低的固液比(1/30g·l-1)并加入雙氧水的條件下將鋅和錳全部浸出到溶液中。酸浸后再用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)酸浸液的pH值以分離鋅和錳。AfineL．Salgado等人研究了在不同溫度及pH值時Cyanex272對廢鋅錳電池中鋅和錳的萃取效果。CleusaCrisTInaBuenoMarthadeSouza等人使用硫酸對廢鋅錳電池進行浸取，其工藝能浸出30%的錳以及接近100%的鋅。

（2）酸浸電積技術(shù)回收鋅、錳

意大利N．VaTIstas等人將廢電池分離為陽極物質(zhì)、陰極物質(zhì)以及金屬材料與紙和塑料的混合物三部分后用硫酸浸取經(jīng)過焙燒處理的陽極物質(zhì)，有67%的鋅進入溶液，然后對溶液中的鋅離子使用電積的方法進行回收。1975年南非Gamzinc公司和澳大利亞雷斯頓工廠用同槽電解工藝處理富錳鋅礦，但所得到的陽極產(chǎn)物MnO2中夾雜大量雜質(zhì)pb、K等，達不到電池MnO2的質(zhì)量標準。1982年，印度也有人報道了同槽電解制得合格的Zn和MnO2產(chǎn)品，但未見工業(yè)化報道。此后還有意大利工業(yè)化學和材料科學院的MEturoBartolozzi發(fā)表了從堿錳型廢電池同時電解回收Zn和MnO2的研究，但其陽極析出物僅含MnO270%，且陽極電流效率較低。巴西CleusaCrisTIna，BuenoMartha，deSouza等人研究的先酸浸后同槽電解的工藝可回收廢鋅錳電池中40%的錳以及接近100%的鋅。國內(nèi)自1973年起也先后有貴州工學院、中南大學等著手研究Zn-Mn同槽電解，但都沒有成功將其用于廢干電池的回收。2005年，李穗中在電解溫度85℃，初酸度pH值4～5，終酸度不大于0.6mol/l；陰極電流密度1016A/m2，陽極電流密度64A／m2；添加劑采用骨膠與酚類化合物組合的條件下進行了實驗。得到的電解鋅片符合GB1978-1988電池鋅板化學成分要求，所得電解二氧化錳符合GB13001-1986電解二氧化錳質(zhì)量二級標準，其中放電性能達一級標準。

3.干濕法

干濕法是將干法、濕法的優(yōu)點結(jié)合起來使用，效果較好，但普遍存在工序復(fù)雜、成本高的缺點。

（1）干濕法技術(shù)回收廢鋅錳電池制取復(fù)合微肥

白青子等人將廢電池進行水洗，未溶的固體物質(zhì)加硫酸及稀硝酸并進行反應(yīng)。用硼鎂泥調(diào)節(jié)溶液pH值至5～6。將所得溶液與前面水洗的濾液一并加熱、蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶、干燥，混入適量鈣鎂磷肥得復(fù)合微肥。這種工藝并沒有妥善處理廢鋅錳電池中的有害重金屬汞及其化合物。彭國勝等人也進行了類似的研究，其工藝能回收廢鋅錳電池中90%以上的銅、鋅、錳等元素。

（2）干濕法技術(shù)回收廢鋅錳電池制取錳鋅鐵氧體

席國喜等人將廢電池與硫酸以及雙氧水反應(yīng)，過濾后以氨水調(diào)節(jié)濾液的pH值為2~4，加入Fe和MnSO4·H2O，析出的汞妥善處理。煮沸除去雙氧水后以NH3·H2O調(diào)節(jié)pH值為7.0～10.5后移至高壓釜中進行水熱反應(yīng)。反應(yīng)完成后經(jīng)冷卻、過濾、去離子水和乙醇洗滌，在105℃左右干燥后可得錳鋅鐵氧體。

（3）干濕法技術(shù)回收廢鋅錳電池制取一水硫酸鋅及碳酸錳

李朋愷等人對廢鋅錳電池進行浸取，浸取產(chǎn)生的H2輸入MnCO3車間的焙燒爐作為還原劑使用，然后進行置換操作去除pb、Cd，得到的ZnSO4溶液經(jīng)過碳酸化處理可生產(chǎn)ZnCO3。制備高純MnCO3時，利用炭粉、乙炔黑以及鋅浸取過程中產(chǎn)生的H2對富含錳的物料進行還原焙燒，逸出的汞妥善處理。還原焙燒后的錳粉經(jīng)碳酸化處理即得高純碳酸錳。李月紅等人將廢舊電池經(jīng)分選、水洗、過濾、結(jié)晶得到NH4Cl和ZnCl2晶體。分選出來的錳粉經(jīng)焙燒得MnCl2產(chǎn)品，銅帽、鐵片直接回收用于生產(chǎn)合金，鋅皮則經(jīng)水洗后制鋅。此外還有佟琦等人利用干濕法回收廢鋅錳電池生產(chǎn)納米級氧化鋅。