真空法回收利用废干电池的研究

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废干电池含有多种重金属,直接丢弃不但污染环境,对资源也是极大浪费。对其进行处理,消除其对环境的危害性并回收有价物质,是多年来不少国内外研究者努力的目标。作者以废干电池中数量最大的锌锰电池为研究对象,在前人研究成果的基础上,提出了采用真空法直接回收废电池中汞和锌的新工艺。该工艺的主要原理:基于组成废干电池的各组分在同一温度下具有不同的蒸汽压,在真空中通过蒸发和冷凝,使其分别在不同的温度下相互分离,从而实现综合回收与利用。整个工艺分两步进行,第一步:在300℃左右真空蒸发易挥发的汞并冷凝回收;第二步:加入氧化钙使氯化锌转化成氧化锌,并在800~900℃真空还原氧化锌,产生的锌与电池中原末反应的锌一起被蒸出并冷凝回收,从而实现电池中的三种锌(Zn,ZnCl2,ZnO)均以金属锌形式回收。主要研究内容: 首先采用双硫腙-苯分光光度法检测了几种废锌锰电池,结果表明:废干电池中汞大部分集中在锌皮和锌粉,但是其它部位也含少量的汞。而且随着腐蚀程度加重,电池中的汞发生迁移,锌负极所含汞向膜、浆层纸及电芯迁移,所以废电池须集中处理,以便彻底消除汞的污染。其次研究了真空法脱汞的可行性及规律性,探讨温度、系统残压、蒸馏时间和破碎形式对脱汞的影响。结果表明:含汞10-2%-10-3%的酸性锌锰干电池,在300℃和系统残压为35~500Pa的条件卜,真空处理3h,残渣含汞量可至1ppm以下。在温度300℃,系统残压35~620Pa的条件下,真空处理4h后,汞含量为0.5%-1%的碱性锌锰干电池,其残渣汞量可降至10-6的水平。此外,升温、降压、延时及破碎均有利于汞的脱除。在整个工艺过程中,汞实现了真空封闭回收,克服了其他处理工艺普遍存在的汞的二次污染问题,从而消除了废锌锰干电池中的汞对环境的危害。 从热力学角度分析了氧化钙将ZnCl2转化成ZnO以及ZnO的碳真空还原的可行性,据此提出了废干电池锌的回收路线。经过试验证明:向废电池加入其质量1/5的CaO可较完全地将ZnCl2转化为ZnO;而后加热剑800~900℃,在一定压强范围内可真空还原ZnO,所得的金属锌和电池原有金属锌在高温下挥发冷凝回收。此法回收率高,渣的锌含量可低至0.06%,而且实现三种状态的锌都以锌金属回收。试验还证明升温、降压和延时均有利于真空回收锌。
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