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废电池研究报告范本

《关于废旧电池的危害以及回收利用的研究》

指导老师：

组长：

组员：

封面 1

导航目录 2

结题报告 3

附录一：

开题报告 17

附录二：

活动记录 19

附录三：

自我总结表 29

附录四：

组员互评 34

附录五：

心得体会 36

附录六：

导师指导 43

附录七：

评价表 44

附录七：

结束语 45

结题报告

摘要

据调查，仅2001年，我国电池消费量就高达80亿节。

电池对环境污染很严重，专家指出，1节废弃1号电池能使1平方米的土壤失去农用价值，30年内寸草不生。

一节电池可以污染数十万立方米的水。

一节小小的钮扣电池就能污染60万升水，相当于一个人一生的饮水量；一节一号电池烂在地里，它的溶出物能使出1平方米的土地失去利用价值，而我国每年要消耗钮扣电池400000粒；2002年全国干电池的产量达到了近160亿节，我们有多少水源、土地供其污染呢！

但是，废电池并不是仅给人类带来危害，它里面还蕴含着很多资源。

例如纽扣电池含有锂、锰、银等稀有金属；铅蓄电池中含有铅；手机电池中含有镉，这些物资回收价值很高。

现已有工厂开始进行这方面的回收、提取工作。

另外在普通干电池中还含有锌、铜、锰粉等资源。

关键词：

废旧电池、污染、危害、回收站、调查问卷

一问题的提出

大家都知道，随着科学技术的不断发展,人民生活水平的不断提高,使用电池已成为我们日常生活中不可缺少的一部分。

然而，电池可以说是生产多少,最终就废弃多少；集中生产,分散污染；短期使用,长期污染。

如今废电池的危害已成为全世界人们共同关注的环境问题。

世界各国都在研究处理废电池的最佳方案。

虽然现在已取得了卓有成效的成果，但还不能根本解决这个问题。

因此，寻找处理废电池的最佳方案已成为各国许多科学家的科研方向。

我们学生也是使用电池的一个群体。

作为跨世纪的一代,我们应该提高自己的环保意识,回收电池从我做起。

因此我们高二六班共有七名同学选择此课题作为自己的研究性课题。

研究过程及结果

二研究过程

经过本组课题研究决定采用调查法、个案研究法、经验总结法、文献研法。

进行资料的收集等方法分别进行了实地考察、采访和咨询，为的就是能让中学生及家长明白并懂得废旧电池对环境对自然带来的危害，明白这类问题不容忽视。

同时提高自身自主学习、自主实践的能力，开拓眼界，增长知识等目标。

并对市场上的电池进行了深刻的了解以及探究。

三主要研究成果分析

随着现代社会的发展，电池从最初单纯的干电池已经发展到各种各样，比如，锂电池，培根型氢氧燃料电池，离子交换膜氢氧燃料电池，高温固体电解质燃料电池等等。

但化学电池则依然充当了相当重要的角色，它被人们广泛应用在家庭和社会各方面之中。

但是对于废旧电池的处理，有人科学，但更多的人是盲目，这正是由于大部分人不了解废旧电池的危害。

其实废旧电池中包含的各种化学药都有很大的危害。

经过一段时间的实践研究，我们组从当代中学生对废旧电池的危害认识，层层深入，递进到废旧电池的回收与利用。

我们通过在学校的问卷调查，对老师，同学对这方面认识进行了调查。

废旧电池带来的危害。

还对同学们说明了可以如何回收废旧电池。

至此，此次课题研究取得了良好的实践效果，基本达到了预期的研究目的

（一）废旧电池的的害处

我们组通过调查发现废旧电池潜在的污染早已引起社会各界的广泛关注。

我国是世界上头号干电池生产和消费大国，有资料表明，我国目前有1400多家电池生产企业，1980年干电池的生产量已超过美国而跃居世界第一。

1998年我国干电池的生产量达到140亿只，而同年世界干电池的总产量约为300亿只。

废旧电池潜在的污染已引起社会各界的广泛关注。

我国是世界上头号干电池生产和消费大国，有资料表明，我国目前有1400多家电池生产企业，1980年干电池的生产量已超过美国而跃居世界第一。

1998年我国干电池的生产量达到140亿只，而同年世界干电池的总产量约为300亿只。

如此庞大的电池数量，使得一个极大的问题暴露出来，那就是如何让这么多的电池不去破坏污染我们生存的环境。

据我们调查，废旧电池内含有大量的重金属以及废酸、废碱等电解质溶液。

如果随意丢弃，腐败的电池会破坏我们的水源，侵蚀我们赖以生存的庄稼和土地，我们的生存环境面临着巨大的威胁。

如果一节一号电池在地里腐烂，它的有毒物质能使一平方米的土地失去使用价值；扔一粒纽扣电池进水里，它其中所含的有毒物质会造成60万升水体的污染；废旧电池中含有重金属镉、铅、汞、镍、锌、锰等，其中镉、铅、汞是对人体危害较大的物质。

而镍、锌等金属虽然在一定浓度范围内是有益物质，但在环境中超过极限，也将对人体造成危害。

废旧电池渗出的重金属会造成江、河、湖、海等水体的污染，危及水生物的生存和水资源的利用，间接威胁人类的健康。

废酸、废碱等电解质溶液可能污染土地，使土地酸化和盐碱化，这就如同埋在我们身边的一颗定时炸弹。

因此,对废旧电池的收集与处置非常重要，如果处置不当，可能对生态环境和人类健康造成严重危害。

随意丢弃废旧电池不仅污染环境，也是一种资源浪费。

有人算了一笔帐以全国每年生产100亿只电池计算，全年消耗万吨锌，万吨二氧化锰，2080吨铜，万吨氯化锌，万吨氯化铵，万吨碳棒。

汞的毒性

汞即我们俗称的“水银”，是一种常温下为液体的物质，可以阻止电早在以前采用的锌做阴极度的电池几乎都有一定量的汞做防腐剂。

但是汞和汞的化合都具有神经毒性，对内分泌系统，免疫系统等也有不良影响，它会引发人的口齿不清、步态不稳、四肢麻痹，最后导致全身痉挛，精神失常而死。

随着科技的进步，电池开始逐渐实行低汞化和无汞化，汞的代替品表面活性剂Forafac氟化聚合物，在防止锌的腐蚀上取得了良好的效果。

长期以来，我国在生产干电池时，要加入一种有毒物质——汞或汞的化合物。

我国的碱性干电池的镉的毒性

镉不是人体所必需的痕量元素，新生婴儿体内并没有镉，而是随着年龄的增长，逐渐累积起来的。

镉具有肾毒性，它所致的肾损伤是不可逆的。

同时肾损伤后还可能继发骨质疏松、软骨症和骨折。

在1993年，国际抗癌联盟就将镉定为IA级致癌物。

基于以上原因，许多发达国家已建议禁止使用镉镍电池而镍氢电池已取代镉镍电池，避免了镉的使用。

而我国的绝大多数电池生产企业仍用镉作为生产电池的原料，使得电池的危害进一步加大。

废电池虽小，危害却甚大。

但是，由于废电池污染不象垃圾、空气和水污染那样可以凭感官感觉得到，具有很大的隐蔽性，所以没有得到应有的重视。

目前，我国以成为电池生产和消费的大国，废电池污染是迫切需要解决的一个重大环境问题。

尽管先进的科技已给了我们正确的指向，但我国的电池污染现象仍不容乐观。

要告诉大家的是目前我国的大部分废旧电池混入生活垃圾被一并埋入地下，久而久之，经过转化使电池腐烂，重金属溶出，既可能污染地下水体，又可能污染土壤，一旦种植作物，重金属则可能在作物中积聚，通过食物链而最终影响人体健康。

（二）. 废电池回收利用技术

　　1．锌锰干电池

　 ①湿法冶金法

　　该法基于Ｚｎ，ＭｎＯ２可溶于酸的原理，将电池中的Ｚｎ，ＭｎＯ２与酸作用生成可溶性盐进入溶液，溶液经过净化后电解生产金属锌和电解ＭｎＯ２或生产其它化工产品、化肥等。

湿法冶金又分为焙烧—浸出法和直接浸出法。

　　焙烧—浸出法是将废电池焙烧，使其中的氯化铵、氯化亚汞等挥发成气相并分别在冷凝装置中回收，高价金属氧化物被还原成低价氧化物，焙烧产物用酸浸出，然后从浸出液中用电解法回收金属，焙烧过程中发生的主要反应为：

　　Ｍ＋Ｃ=Ｍ＋ＣＯ↑

　　Ａ（ｓ）→Ａ（ｇ）↑

　　浸出过程发生的主要反应：

Ｍ＋2Ｈ＋=Ｍ２＋＋Ｈ２↑

　　ＭＯ＋2Ｈ＋=Ｍ２＋＋Ｈ２Ｏ

　　电解时，阴极主要反应：

　　Ｍ２＋＋2ｅ-=Ｍ（ M 指金属）

　　直接浸出法是将废干电池破碎、筛分、洗涤后，直接用酸浸出其中的锌、锰等金属成分，经过滤，滤液净化后，从中提取金属并生产化工产品。

　　反应式为：

　　ＭｎＯ２＋4ＨＣｌ=ＭｎＣｌ２＋Ｃｌ２↑＋2Ｈ２Ｏ

　　ＭｎＯ２＋2ＨＣｌ=ＭｎＣｌ２＋Ｈ２Ｏ

　　Ｍｎ２Ｏ３＋6ＨＣｌ=2ＭｎＣｌ２＋Ｃｌ２↑＋3Ｈ２Ｏ

　　ＭｎＣｌ２＋ＮａＯＨ=Ｍｎ（ＯＨ）２＋2ＮａＣｌ

　　Ｍｎ（ＯＨ）２＋氧化剂→ＭｎＯ２↓＋2ＨＣｌ

　　电池中的Ｚｎ以ＺｎＯ的形式回收，反应式如下：

　　Ｚｎ２＋＋2ＯＨ－→ＺｎＯ２－→Ｚｎ（ＯＨ）２（无定型胶体）

→ＺｎＯ（结晶体）＋Ｈ２Ｏ

　 ②常压冶金法

　　该法是在高温下使废电池中的金属及其化合物氧化、还原、分解和挥发以及冷凝的过程。

　　方法一：

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它重金属。

　　方法二：

先在高温下焙烧，使其中的易挥发金属及其氧化物挥发，残留物作为冶金中间产品或另行处理。

　　湿法冶金和常压治金处理废电池，在技术上较为成熟，但都具有流程长、污染源多、投资和消耗高、综合效益低的共同缺点。

1996年，日本TDK公司对再生工艺作了大胆的改革，变回收单项金属为回收做磁性材料。

这种做法简化了分离工序，使成本大大降低，从而大幅度提高了干电池再生利用的效益。

近年来，人们又开始尝试研究开发一种新的冶金法——真空冶金法：

基于废电池各组分在同一温度下具有不同的蒸气压，在真空中通过蒸发与冷凝，使其分别在不同温度下相互分离从而实现综合利用和回收。

由于是在真空中进行，大气没有参与作业，故减小了污染。

虽然目前对真空冶金法的研究尚少，且还缺乏相应的经济指标，但它明显克服了湿法冶金法和常压冶金法的一些缺点，因而必将成为一种很有前途的方法。

2．镍镉电池

　　Ｎｉ－Ｃｄ电池含有大量的Ｎｉ，Ｃｄ和Ｆｅ，其中Ｎｉ是钢铁、电器、有色合金、电镀等方面的重要原料。

Ｃｄ是电池、颜料和合金等方面用的稀有金属，又是有毒重金属，故日本较早即开展了废镍隔电池再生利用的研究开发，其工艺也有干法和湿法两种。

干法主要利用镉及其氧化物蒸气压高的特点，在高温下使镉蒸发而与镍分离。

湿法则是将废电池破碎后，一并用硫酸浸出后再用Ｈ２Ｓ分离出镉。

3．铅蓄电池

　　铅蓄电池的体积较大而且铅的毒性较强，所以在各类电池中，最早进行回收利用，故其工艺也较为完善并在不断发展中。

　　在废铅蓄电池的回收技术中，泥渣的处理是关键，废铅蓄电池的泥渣物相主要是

ＰｂＳＯ4，ＰｂＯ２，ＰｂＯ，Ｐｂ等。

其中ＰｂＯ２是主要成分，它在正极填料和混合填料中所占重量为41％～46％和24％～28％。

因此，ＰｂＯ２还原效果对整个回收技术具有重要的影响，其还原工艺有火法和湿法两种。

火法是将ＰｂＯ２与泥渣中的其它组分

ＰｂＳＯ4，ＰｂＯ等一同在冶金炉中还原冶炼成Ｐｂ。

但由于产生ＳＯ２和高温Ｐｂ尘第二次污染物，且能耗高，利用率低，故将会逐步被淘汰。

湿法是在溶液条件下加入还原剂使ＰｂＯ２还原转化为低价态的铅化合物。

已尝试过的还原剂有许多种。

其中，以硫酸溶液中ＦｅＳＯ4还原ＰｂＯ２法较为理想，并具有工业应用价值。

　　硫酸溶液中ＦｅＳＯ４还原ＰｂＯ２，还原过程可用下式表示：

　　ＰｂＯ２（固）＋2ＦｅＳＯ4（液）＋2Ｈ２ＳＯ4（液）=ＰｂＳＯ4（固）

＋Ｆｅ２（ＳＯ4）３（液）＋2Ｈ２Ｏ

　此法还原过程稳定，速度快，还可使泥渣中的金属铅完全转化，并有利于ＰｂＯ２的还原：

　　Ｐｂ（固）＋Ｆｅ２（ＳＯ４）３（液）=ＰｂＳＯ４（固）＋2ＦｅＳＯ４（液）

Ｐｂ（固）＋ＰｂＯ（固）＋2Ｈ２ＳＯ４（液）=2ＰｂＳＯ４（固）＋2Ｈ２Ｏ

　　还原剂可利用钢铁酸洗废水配制，以废治废。

　　Ｎｉ-ＭＨ电池、新型的锂离子电池随着近年手持电话和电子设备的发展得到了大量的应用。

在日本，Ｎｉ-ＭＨ电池的产量，1992年达1800万只，1993年达7000万只，到2000年已占市场份额的近50%。

可以预计，在不久的将来，将会有大量的废Ｎｉ-ＭＨ电池产生。

这些废Ｎｉ-ＭＨ电池的正、负极材料中含有许多有用金属，如镍、钴、稀土等。

因此，回收Ｎｉ-ＭＨ电池是十分有益的，有关它们的再生利用技术亦在积极开发中。

　　科技尤其是信息技术的发展，使得世界对电池的需求只会增多而不会减少，随之造成的电池污染和天然能源的消耗也将大大增加。

各种回收利用技术虽日臻完善但毕竟治标不治本。

因此科学家们提出了发展有利于环境保护与可持续发展的新型绿色环保电池。

新型绿色环保电池是指近年来已投入使用或正在研制开发的一类高性能、无污染的电池。

目前已经大量使用的金属氢化物镍蓄电池、锂离子蓄电池、正在推广应用的无汞碱性锌锰原电池和可充电电池都属于这一范畴；正在研制开发的聚合物锂或锂离子蓄电池、燃料电池、电化学贮能超级电容器等也可列入这一范畴。

　　从普莱德发明第一只铅蓄电池以来，化学电池已经有了140年的历史，其家族也日益壮大。

但是，大量生产电池而造成的资源消耗和废电池所带来的环境污染也是有目共睹的。

早在1992年，巴西召开的世界环境发展大会上通过的21世纪议程中就已明确提出了可持续发展的方针。

与地球和谐相处，走保护环境和可持续发展的道路，是工业发展的大势所趋。

加强废电池的环境管理：

出台相应的法规政策并不断完善和发展废电池回收技术，扩大回收范围，即使尚无能力处理的也要有相应的措施，如填埋处理等。

回收技术应朝着降低成本、尽量避免二次污染的方向发展。

同时走发展新型绿色环保电池之路：

发展高能量、无污染的绿色电池，在制造之初就将环境污染和资源消耗控制在最小。

从而使生产和再生利用形成一个良性循环，才能真正做到利于民又无害于民、无害于自然。

（三）各个国家处理方法

法国：

一家工厂就从中提取镍和镉，再将镍用于炼钢，镉则重新用于生产电池。

其余的各类废电池一般都运往专门的有毒、有害垃圾填埋场，这种做法不仅花费太大（例如：

在德国填埋一吨废电池费用达1700马克），而且还造成浪费，因为其中尚有不少可作原料的有用物质。

瑞士：

有两家专门加工利用旧电池的工厂，巴特列克公司采取的方法是将旧电池磨碎，然后送往炉内加热，这时可提取挥发出的汞，温度更高时锌也蒸发，它同样是贵重金属。

铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金。

该工厂一年可加工2000吨废电池，可获得780吨锰铁合金，400吨锌合金及3吨汞。

另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素，并将氧化锰、氧化锌、氧化铜和氧化镍等金属混合物作为金属废料直接出售。

不过，热处理的方法花费较高，瑞士还规定向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费。

德国：

德国为加强对废旧电池的管理，实施了废旧电池回收管理新规定。

规定要求消费者将使用完的干电池、钮扣电池等各种类型的电池送交商店或废品回收站回收，商店和废品回收站必须无条件接受废旧电池，并转送生产厂家进行回收处理。

据估计，全球每年有320亿节废旧电池被丢弃，仅德国平均每人每年就要消耗10节电池，合计约30000吨，大量丢弃的废旧电池对土壤环境的破坏是严重的。

德国环境部门对于新规定能否杜绝乱扔废旧电池的现象，目前还不能肯定，因为在此之前，废品回收站和生产厂家一般只回收含镉、含汞有毒化学成分的电池，而90％的普通锌碳电池和铝镁电池都被作为生活垃圾填埋或焚烧处理。

据德国环境部统计，德国每年回收带有毒性的镍镉电池只有1/3，而2/3的电池被作为生活垃圾处理，每年流入环境的中的汞约8吨、镍400吨、镉400吨。

一般来说，要使普通消费者在生活中区分有毒电池或无毒电池并加以处理是困难的，因此新规定要求商店和废品回收站担当起责任。

环境部的一个新的思路是对有毒性的镍镉电池和含汞电池实行押金制度，即消费者购买每节电池中含有15马克的押金，当消费者拿旧电池来换时，价格中可以自动扣除押金。

马格德堡近郊区正在兴建一个“湿处理”装置，在这里除铅蓄电池外，各类电池均溶解于硫酸，然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属物，用这种方式获得的原料比热处理方法纯净，因此在市场上售价更高，而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来。

湿处理可省去分拣环节（因为分拣是手工操作，会增加成本）。

马格德堡这套装置年加工能力可达7500吨，其成本虽然比填埋方法略高，但贵重原料不致丢弃，也不会污染环境。

德国阿尔特公司研制的真空热处理法还要便宜，不过这首先需要在废电池中分拣出镍镉电池，废电池在真空中加热，其中汞迅速蒸发，即可将其回收，然后将剩余原料磨碎，用磁体提取金属铁，再从余下粉末中提取镍和锰。

这种加工一吨废电池的成本不到1500马克。

（四）工业回收方法：

国际上通行的废旧电池处理方式大致有三种：

固化深埋、存放于废矿井、回收利用。

1．固化深埋、存放于废矿井

如法国一家工厂就从中提取镍和镉，再将镍用于炼钢，镉则重新用于生产电池。

其余的各类废电池一般都运往专门的有毒、有害垃圾填埋场，但这种做法不仅花费太大而且还造成浪费，因为其中尚有不少可作原料的有用物质。

2．回收利用

（1）热处理

瑞士有两家专门加工利用旧电池的工厂，巴特列克公司采取的方法是将旧电池磨碎，然后送往炉内加热，这时可提取挥发出的汞，温度更高时锌也蒸发，它同样是贵重金属。

铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金。

该工厂一年可加工2000吨废电池，可获得780吨锰铁合金，400吨锌合金及3吨汞。

另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素，并将氧化锰、氧化锌、氧化铜和氧化镍等金属混合物作为金属废料直接出售。

不过，热处理的方法花费较高，瑞士还规定向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费。

（2）“湿处理”

马格德堡近郊区正在兴建一个“湿处理”装置，在这里除铅蓄电池外，各类电池均溶解于硫酸，然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属，用这种方式获得的原料比热处理方法纯净，因此在市场上售价更高，而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来。

湿处理可省去分拣环节（因为分拣是手工操作，会增加成本）。

马格德堡这套装置年加工能力可达7500吨，其成本虽然比填埋方法略高，但贵重原料不致丢弃，也不会污染环境。

（3）真空热处理法

这种加工一吨废电池的成本不到1500马克。

四调查中的问题

通过研究调查，我们发现对废旧电池危害认识的普及度还不够广，中学生对它的认识也不够深。

对废旧电池回收与利用认识更是不够深刻和重视。

这需要我们的努力和环保的意识。

这些都将是我们下一阶段继续探索和不断努力的重要课题。

湖南师大附中海口中学

研究性学习开题报告表

（ 2011 ）届（ 6 ）班

课题名称

关于废旧电池回收与利用的研究性报告

开题时间

2010年1月

拟结题时间

2010年3月

课题

团队

组长

潘霖逸

导师

张慧宁

组员

潘霖逸、黄钰恬、王韬、韩昭宇、谭飞、陈洋、李定坤、张倩茹

主导课程：

综合实践活动