摘要
重金属污染是一个十分严峻的情况，尤其是对于我们当下创建和谐社会来说，更是必须处理的问题，而废旧电池中出现的贵金属污染，更是对环境造成极大的破坏。为此，本文通过对废旧电池的现状进行分析，了解其进行重金属回收的技术，并根据新时代的条件，探讨新兴废旧电池回收处理的工艺，为重金属的回收和处理提出更好的发展策略。
关键词：重金属；废旧电池；回收
1引言
由于经济和科技的持续推进，多样化的智能产品在工业生和民众生活中获得大规模使用，电池的制造和使用也在持续提高。中国是全球最大的电池生产和消费地区，统计资料指出我国每年平均对电池的消耗规模超过一百亿，每年电视消耗水平连续十年在世界排在第一位。另外，电池使用导致的环境危机和能源损耗情况也越发突出。其中，仅仅一颗纽扣电池就可以导致六百吨水源的污染；电池进行制造时也在持续损耗锂、镍、钴、汞、镉等我国较为缺失的有色金属资源。对废旧电池开展回收使用，可以最大水平处理我国贵金属资源不足和处理生态环境污染等情况。然而，当下中国废旧电池回收水平较低，处理水平不足，分类拆卸等还重点通过人工进行，无法让我国废旧电池重金属回收工作的需要得到满足。所以，落实废旧电池的科学、低投入回收处理变成我国电池领域拓展的关键情况。这对构建资源节约型和环境友好型社会也有着极大价值。在废旧电池中，锌、钴、镍等关键战略金属占据极大的比例，废旧电池重金属回收处理变成处理我国战略金属资源不足的关键手段。
2废旧电池现状
2.1废旧电池现状
废旧电池的生产规模持续提高，然而其回收处理规模缺不到一成。当下，废旧电池的实际回收处理重点能分成两种：铅酸电池和便携式电池。铅酸电池是指是通过铅及其氧化物制成电极，利用硫酸溶液作为电解液的蓄电池。铅酸电池是化学二次电池中市场占有率较高、使用水平较大的电池。年，我国铅酸电池生产规模超过两百四十百万支，和年比起来提高一成以上，提高规模和锂电池比起来高出3%，市场医院，消瘦比例只有锂电池的5%。合便携式电池比起来，铅酸电池的回收处理技术较为优化，出现的污染病不高。而便携式电池是指普遍的锌锰干电池、锂原电池、锂离子电池和纽扣电池等。其中，当下市场中生产规模最高的、使用水平最大的就是锂电池。这类电池的外壳重点通过锌锰合金构成，内部主要由铜、二氧化锰、活性炭等物质构成。因为锂电池具备重金属品质分数高和生产规模高的倾向，所以导致的污染水平较高。便携式电池每年的生产规模比铅蓄电池的生产规模高得多。其中，仅仅锂电池年的生产规模就超过五十七亿只，估计年世界锂离子电池需要水平超过GWh。中国作为锂电池关键的制造地区，每年制造这类电池的规模在全球所有生产规模中占据三成，已经连续十年在世界第一位，光年中国这类电池的生产水平已经在一百亿以上。然而，回收水平较低，针对《关于废旧电池回收现状调查与研究》分析指出，我国废旧电池回收比例只有1——2％。例如，
北京市年预计共产生废电池余吨，然而回收处理水平少于2％。上海市全市已创设四五千个废电池回收的场所，然而每年回收的电池只有一百吨左右，这和整个地区每年制造的三千吨废电池比起来有着极大的距离。
2.2废旧电池的污染物分类和危害
废旧电池带来的污染十分多样化，假如随便丢弃，对人类生存条件造成极大的破坏。废旧电池的污染五重点分成有机和无机污染两种。有机污染物重点是无法降解碳氢化合物。无机污染物主要是锌、锰、铁、铜、镍等金属阳离子，一些强酸、强碱，以及LiCoO，、LiFePO。、LiNiO，等可再生物体内富集的重金属化合物。这些物质不只能够造成土壤酸化、碱化，对当地生物造成危害，对所在地区生物综合性造成极大的毁坏，同时会对土壤、水源造成污染，导致重金属过于集中，最后对整个生态网络造成毁坏，对人体的身体健康造成极大的危害。
如果每年中国没有合理处理的干电池规模是十三亿只，那么能导致的水污染有3．6×10¨立方米的水污染，和约36平方千米的土地不能进行使用。这不止对环境造成极大的危机，同时也会导致极大的经济打击，同时人均可使用的资源会更为不足，对民众的生活造成极大的破坏。中国人均水资源占有规模只有两千一百立方米，人均土地占有规模有两亩左右，只有全球平均比例的两成以上。假如再让电池对资源造成更大的破坏，大概十三年我们就会没有水可以使用、没有土地可以耕种。重金属过于聚集会让人体的蛋白质变质，进一步造成更多的慢性、急性人体病症，比如急性肾衰竭、急性肺部呼吸障碍或者慢性肝组织坏死，威尔森症，阿尔茨海默症等。例如，十年前日本水俣镇废旧电池处理公司经常对含汞的废水进行排放，让海水受到极大的污染和破坏，所在地区捕捞的海产品中都出现极高的甲基汞，导致这个地区超过一千人由于重金属污染造成多个器官衰竭而死，到现在日本政府还在对这个地区的重金属污染情况进行处理。所以，为了规避这种情况的出现，增强废旧电池重金属的回收水平是十分重要的。而增强回收比例，最重点还是其中的工艺。
3废旧电池回收技术
当下，废旧电视污染的情况十分突出。针对分析指出，中国每年没有获得合理处理的废旧电池中只有锂电池一种就超过六十万吨，导致超过六万吨的贵重金属流失，对社会带来极大的资源危害和浪费。我国当下解决这类电池的手段还是通过焚烧和掩埋的粗放化的手段，关键的全新处理技能涵盖湿法回收、火法回收、生物法回收、新兴回收技术等。
3.1焚烧填埋技术
当下，很多废旧电池处理手段还是通过焚烧掩埋为重点，焚烧和掩埋是两个传统的处理手段，即使其操作十分便利、短时间处理成效明显，然而缺失也是十分突出的。废旧电池在进行焚烧时，不止导致大规模的浪费和资源投入，还会出现大规模的碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物等温室气体和有毒气体，进一步提高世界变暖和有害气体的污染水平。另外，在实际进行操作时，焚烧模式也不能对重金属进行回收。填埋的模式重点会导致固体废弃物污染和水体污染，废旧电池的填埋占据了大规模的土地，造成土地使用水平减少，另外对地表水循环和地下水带来极大的打击。
3.2湿法回收技术
湿法回收是指利用废旧电池的酸碱浸出液，通过合理的化学手段，让浸出液中的金属离子转化成固态的金属。其中使用次数最多的就是以下三种模式：化学沉淀法、萃取法、电化学法。化学沉淀法是通过强碱让废旧电池浸出液中的正价金属转化成氢氧化物沉淀开展融合，接着通过芬顿试剂等酸性溶液让其转化成金属、单质进行回收。即使这种模式金属回收比例高，然而操作多样化，经济投入大，另外经常导致二次污染。针对处理后的浸出液，无法进一步进行掩埋，经常导致极大的污染问题。同时，这种手段的经济回报并不高，无法开展工业化宣传。
萃取法是通过聚氯乙烯的吸附作用，对金属离子如Cu、Mn2+等开展吸附提炼后，利用氢氧化钠等化学溶剂把金属阳离子转化成沉淀物后开展回收工作。和化学沉淀模式比起来，这种模式的作用就是聚录乙烯取剂能够重复进行是哟给你，进一步增强资源的使用水平，另外化学试剂的使用水平较低。然而，这类手段操作多样化，经济投入高。另外，聚录乙烯在进行实际使用时，由于其耐热水平较低，会出现氯乙烯等挥发性物质，对人体会产生危害，同时分离获得的金属单质涵盖大量杂质。所以，这种模式还是必须深入进行分析。
电化学法是指利用电化学模式实现废旧电池中金属回收的手段，其中使用次数最多的就是电解沉积法。其原理是利用电解沉积法，在回收液中融入一定的沉淀试剂或者提取物，获得金属的的氢氧化物沉淀、金属单质或氧化物；接着，利用离子转化技能，把Zn2+、Mn2+等金属阳离子，通过阳极泥的手段开展沉积，再针对所有金属的熔点的区别，把进行过滤的阳极泥中的不同成分通过不同的酸碱试剂进行提纯分离。该技术分离得到的金属单质纯度较高，种类分类较细，但依然存在操作复杂、成本较高等劣势。因此，湿法回收技术在降低成本、规避二次污染等方面还有待提升。
3.3火法回收技术
火法冶金的方法是将废旧电池在一定浓度的草酸溶液中进行浸泡，然后将浸出液进行沉淀，以高温处理为主体进而在沉淀物中提取电极燃烧后留下的金属或金属氧化物。火法回收工艺较为简单，但回收材料纯度低，废旧电池的电解液和黏结剂等有机物会因高温而产生卤代烃、烷类、苯环类、碳氧化物、硫氧化物等有害气体，需要进行废气二次处理。火法回收工厂在建造时，要进行多道废弃物处理工序，并且稍有不慎就会导致废弃物污染泄露，造成严重环境破坏。并且，火法回收需要U左右的高温，因此耗能巨大，成本较高。其回收金属纯度远低于化学沉淀法，且年处理量仅为化学沉淀法的五分之一。该方法在实际利用中，难度较大。
3.4生物法回收技术
生物回收法是通过培养耐重金属盐毒性的细菌微生物，通过生物质能分解金属盐类中的化学能，将其转化为相应的金属氧化物，再进行分类回收。例如，嗜酸菌、氧化硫杆菌和氧化亚铁杆菌是典型的重金属回收常用菌种，以铁离子和亚硫酸根为生物质能源，在微生物新陈代谢后会产生硫酸根和亚铁离子，使废旧电池中的各种金属离子发生共沉淀反应，将金属离子沉淀完全。该方法在使用过程中产生的液体污染相较于化学沉淀法要少得多，微生物可以反复提取利用，并且对重金属盐类的利用程度与沉淀率相对较高。但在实际操作过程中，因为微生物繁殖较慢，微生物分解废旧电
池中重金属盐类的速度远小于锂电池的生产速度和废旧电池的产生速度。在实际生物回收法工业进程中，如何提高生物法回收效率，是亟待解决的问题。
4新兴废旧电池回收处理装置
4.1共晶溶剂技术和萃取分液技术
在新兴回收处理方法中，出现了共晶溶剂回收法。它主要是利用氯化胆碱和乙二醇构成的共晶溶剂对锂离子电池的金属氧化物进行回收。该方法有望显著简化电池的回收利用方案。共晶溶剂能够溶解钴和锂，并且有良好的循环使用性。在锂钴氧化物粉末的测试实验中，在特定条件下，金属钴和锂的提取率可以达到90％以上，可以循环使用次以上，性能优越。但在共晶体溶剂中重新将锂离子等金属离子转化为固态金属进行储存是一大难题。并且，它只能回收阴极金属成分，而无法针对阳极中的铜、锰及其氧化物进行回收。目前，较为先进的正极回收方法是萃取分液法。该方法主要是利用N一甲基吡咯烷酮(NMP)这一毒性小、沸点高、溶解力出众、选择性强和稳定性好的非质子传递溶剂，将正极材料置于NMP中浸泡，超声处理，获得集流体和正极材料。NMP是锂离子电池的电极辅助材料，也是锂电池正极回收萃取剂的主要成分。但此方法成本较高，而且有机溶剂一般有毒且容易挥发，对生态环境安全和生产人员的身体健康有潜在危害。新型有机萃取剂在关于回收废旧锂电池方面的
应用，仍主要集中于对正极材料中有价金属钴、锂和锰的回收利用。
4.2废旧电池回收处理工艺流程设计
面对废旧电池产生速率日益增长的现实，目前较为先进的废旧电池回收方法为：湿法回收、火法回收、生物法回收以及共晶体溶剂法。各种方法都具有它的优势和缺点。因此，在各个方法之间形成优势互补，设计新型处理工艺，提高经济效益，是提高废旧电池回收率和减少环境重金属污染的关键。在用户产生废旧电池后，通过统一的回收环节进行富集，将回收的废旧电池在回收站进行分类分拣处理。现阶段，结合实际情况分捡回收主要通过人工分拣，其分拣类别主要为铅酸电池、锂电池、其他电池。铅酸电池主要包括硫酸电解液以及铅电极固体两部分，在回收过程中先进行预处理：机械粉碎和固液分离。分离出的酸液为含有硫酸的酸性溶液，在与碱液中和后进行排放，避免了对水资源的污染。剩余固体中的废旧塑料通过机械破碎后直接回收利用，剩余的多是单质铅以及铅的氧化物、硫酸铅等不溶性沉淀。在此基础上进行湿法回收脱硫处理，将收集到的二氧化硫转化为工业用品硫酸，防止硫氧化物排放造成大气污染。得到的单质铅进行回收并利用其做成铅类合金。锂电池在回收过程主要包括预处理，二次处理和深度处理三部分。其中，预处理包括锂电池深度放电，浸泡提取浸出液过滤，将不溶性废渣进行分拣。回收其中塑料成分后，再破碎研磨，重新加入
溶液。然后，采用共晶溶剂及萃取法，进行结晶析出，分离得到金属及金属氧化物，先进行成本相对较低的萃取法，利用聚氯乙烯吸附陛进行萃取，将萃取后的溶液加入微生物进行共沉淀反应，产生的沉淀进行过滤后加入到成本较低的草酸与过氧化氢混合氧化液。在此操作的基础上进行电化学法进行提纯分类，得到较为纯净的金属单质进行化学试剂分拣回收利用。其他电池主要是锌锰干电池以及纽扣电池，该类电池的主要部件是铜筒碳棒、锌皮，以及二氧化锰氯化铵的固液混合物等，可以直接通过人工分拣和机械拨离的方法分离固体铜筒和碳棒，然后将该固液混合物进行高温热解，使氯化铵分解提纯二氧化锰进行回收利用。对于三种电池，我们通过不同的处理工艺将其转化为可降解的盐类、氧化物、单质等进行分类回收，对于可以直接回收利用的塑料等部件实现再循环的目的，以绿色可持续的方式实现了电池的分类处理．通过本设计的回收处理工艺对三类电池进行不同工艺设计的回收处理，不仅减少了能，还避免了大量酸碱试剂的使用，提高了金属回收率和金属回收纯度，在液体污染方面
也实现了较好的改善，提高了化学能利用效率，进而提高了废旧电池处理的效率，在工业生产上具有较大的经济效益。
利用新型处理工艺进行回收，会极大地提高废旧电池中各种战略性金属的回收率和回收效率，一方面减少焚烧和填埋占用的土地，减少各种有价金属的废弃；另一方面，废旧电池处理后获得的金属会创造巨大的经济价值，大幅减少废旧电池对环境产生的重金属污染。
总结与展望
废旧电池是被放错位置的国家重要资源，对国家综合实力的提升具有不可替代的重要意义。我国是钴、铜、镍资源短缺国。因此，实现废旧电池的回收再利用和环保处理是缓解我国贵金属资源短缺、保护生态环境内在需要，有利于推动电池产业形成从生产到资源再利用的绿色循环产业链。中国在废旧电池回收方面，前景十分广阔，也需要进行更多的资金投入，进行实际生产，以新型处理工艺取代原有的粗放型、环境污染性处理方式。废旧电池是被用错的资源。中国在废旧电池回收方面将会创造巨大的经济收益，解决战略稀缺金属短缺这类关乎国家综合实力的问题。
致谢
行文至此，落笔为终，四年的大学生涯即将闭幕。始于年金秋，终于年盛夏，时间就是这么让人猝不及防，还未等到你慢慢品尝味道的时候就已经消失了，目光所及之处，皆为回忆。纵有万般不舍，但仍怀感激！
桃李不言，下自成蹊。首先，我要感谢我的指导老师林树帅老师。在本文的撰写过程中，有幸遇到林老师，从选题到设计提纲及多次修改后的定稿，每一部分都离不开林老师的指导和帮助。古语说道：师者，传道受业解惑也。饮其流时思其源，成吾学时念其师，在此衷心地感谢林老师及所有教导我的老师们。
岁月虽清浅，时光亦激滟。其次，我要感谢在学校中遇见的天南地北的舍友们，感谢你们让我在这大学四年时光中感到温暖，此生难忘。缘分让我们相遇，成为了四年的一家人，有你们是我的福气。平生感知己，方寸岂悠悠，原有前程可奔赴，亦有岁月共回首，愿大家前程似锦，苟富贵，勿相忘！
父母之爱子，则为之计深远。最后借此机会特别感谢我的父母，十余载求学之路，全靠父母做身后的铠甲，感谢父母的无私付出与鼎力支持，感谢父母二十多年来对我无微不至的照顾，不管我走到哪里，身处何处，血浓于水的亲情总让我心头一暖。养育之恩，无以回报，只想不断努力，成为父母的骄傲。也祝我们一家人平安喜乐，万事顺遂！
就在这个夏天，时光突然变得很慢，船已靠岸，我们的故事还没有讲完。凡是过往，皆为序章，时光易逝，终有一别。以梦为马，不负韶华！最后，祝青岛农业大学事业日新，生机永畅！远方有你，不说再见！
参考文献
[1]唐艳芬，高虹.国内外废旧电池回收处理现状研究[J].有色矿冶，，23（4）∶50-52.
[2]肖红，张培峰.废旧日电池回收处理存在的问题及对策[J].中国资源综合利用，（8）∶30-32.
[3]史小林.废旧电池回收处理利用方法综述[J].科技创新与生产力，（11）∶26-27.
[4]王艳丽.废旧电池回收处理现状及问题研究∶以乌鲁木齐市为例[J].资源节约与环保，（4）∶-.
[5]谈大伟.废I旧铅酸电池回收预处理锯切系统的研究[J].武汉科技大学，.
[6]王雪松.我国废旧电池回收处理行业的现状及对策[J].现代商贸工业，，21（2）∶60-61.
[7]黄文平.废电池回收处理现状及管理对策[J].污染防治技术，（1）∶-.
[8]黄杭茜，杜闯.我国废旧电池回收处理行业回收方式的探索及建[J].经济视野，（8）.