天津大学硕士学位论文 镉镍电池固体废弃物处理及综合利用 姓名：**** 学位层次：硕士 专业：化学工程 指导老师：** 凌；康思琪 2002.1.8（凌） 废旧镉镍电池中含有大量的金属镉、镍和少量的钴，若不回收利用，不仅会污染环境，危害人体健康，而且会造成资源的浪费。目的是寻求一种新的方法和技术来处理和回收废旧镉镍电池中的金属镉、镍和钴。研究了镉镍电池生产正极碎屑中金属镍和废旧镉镍电池正负极板中镍和镉的浸出行为，分别考察了盐酸和硫酸体系中浸出温度、浸出剂浓度和氧化剂对金属浸出率的影响。 (结果表明:镉易溶于稀盐酸和稀硫酸溶液,而镍在盐酸体系中的浸出性能优于在硫酸体系中的浸出性能。对镍在盐酸体系中的浸出动力学研究表明:镍在盐酸溶液中的浸出反应为化学反应控制步骤,表观活化能为53.4910.tuool~。在盐酸溶液中加入双氧水可大大提高镍的浸出率和浸出速率。采用萃取剂M(主要成分为三辛胺)萃取Co2+,采用萃取剂TBP(磷酸三丁酯)萃取Cd2+,分别研究了它们的萃取特性。(结果表明:盐酸溶液浓度和氯离子浓度是影响钴提取的两个重要因素,氯离子浓度需达到 20009.dm-3。TBP浓度和盐酸溶液浓度是影响cd2+萃取的重要因素，对Ni(OH)和CdCO3产品的制备进行了初步探讨，经检验，产品符合化工产品标准。
最后提出了一种处理废旧镉镍电池的可行工艺。关键词：镉镍电池 镍 镉 回收 浸出 提取 摘要 镉镍电池的回收是废旧镉镍电池的一种，对镉镍电池的回收和镉镍电池的回收有很大的影响。本文以镉、镍、钴为主要成分，研究了阳极生成制造镉镍电池的废料、阳极生成镉镍电池的物质以及计算和催化过程中镉镍电池中镉的含量，并分析了它们在HCI溶液和H2S04溶液中的含量。 研究了温度、浓度及观测值对镍和镉的影响，结果均表明镉很容易在H2S04溶液中存在。本研究表明，镍在HCl溶液中的存在效果优于在H2S04溶液中存在。本研究结果表明，获取HCl中的含镍化合物是色谱异常处理的一个有希望的目标，并且该技术的应用对于色谱异常（EA）的发展是必要的。以下将在H202添加到HCSI溶液中的百分点识别镍。 tract： HCI溶液和氯的ir特性。 结果表明，ＨＣＩ溶液的浓度和氯酸的浓度是影响钴铁提取率的主要因素，氯酸浓度要求为 ２００ ｎｍ。 TBP 和 HCl 溶液的浓缩是影响镉提取的主要因素，因此，对 Ni（OH） 产品的制备方法进行了简单研究，并符合化工产品的标准，提出了回收废镉的可行流程。 固体废物是大量生产、大量消费、大量产生废弃物的现代工业社会的痼疾，是资源性废物的孪生兄弟。
在高度发达的欧美国家，虽然在废物的回收利用方面有了新的进展，但固体废物总体上仍然是环境的头疼问题。随着我国经济的快速发展，城市化进程的不断加快，人民生活水平的不断提高，固体废物特别是城市生活垃圾的产生量不断增加，对环境的污染日益严重，成为我国经济可持续发展的障碍之一。我国废旧物资回收行业举步维艰，远远落后于经济发展的步伐。各种类型、性质的固体废物日益增多，到1998年，我国工业固体废物产生量已达8亿吨，清运城市生活垃圾达1.4亿吨。至今，工业废水处理率仅为20%，工业废气处理率为56%，工业废渣处理率为50%，处理处置率还相当低，城市生活垃圾的分类、回收利用、无害化处理更是落后。 各类固体废物简单填埋或直接堆放，不仅占用大量土地，而且严重污染土地、地下水和大气，威胁人民健康，破坏周围环境。固体废物污染防治已成为新世纪我国现代化建设中日益紧迫的课题。固体废物有其有害的一面，容易造成环境污染，但也有其可用的一面。所谓固体“废物”，只是相对于某一工艺或生产过程而言的，其实固体废物中还是不同程度地含有可以利用的物质，如可燃物质、有用金属等。
因此，研究开发固体废物的综合利用技术，一方面可以变“废”为宝，开发新产品，另一方面可以消除其中的有害物质，减少对环境的污染，既有经济效益，又有环境效益，是利国利民的好事。1.2固体废物的定义及种类固体废物是指人类在生产建设、日常生活等活动中产生的，在一定时间和地点不能利用而被丢弃的污染环境的固体和半固体物质。广义上讲，废物按物质存在的形式，包括固体、液体和气体废物。在液体和气体废物中，大部分废物污染物混入水和空气中，直接或经处理后排入水体或大气。其中，不能排入水体的液体废物和不能排入大气的置于容器中的气体废物，由于大多危害较大，在我国均划归固体废物管理体。固体废物的分类方法有多种。 按其成分可分为有机废物和无机废物；按其形态可分为固体废物、半固体废物和液态(气态)废物；按其污染特性可分为危险废物和一般废物等。根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》(1995年)，分为城镇生活垃圾、工业固体废物和危险废物。1.3固体废物污染对环境的影响1.3.1固体废物污染的途径露天堆放或放置在处置场所的固体废物中的化学有害成分可通过环境介质——大气、土壤、地表或地下水等直接或间接地传送给人体，造成健康威胁。
图 1.1 显示了固体废物进入环境及其中的化学物质引起人体感染的途径。有些是直接进入环境，如通过蒸发进入大气；更多的是间接进入人体，如接触浸泡、食用或食入被污染的饮用水或食物。各种途径的影响程度不仅取决于不同固体废物本身的物理、化学和生物特性，还取决于固体废物所在地点的地质、水文条件。 图 1.1 固体废物中化学物质引起人类疾病的途径 天津大学硕士学位论文 1.3.2 固体废物对自然环境的影响 1.3.2.1 对大气环境的影响 堆放的固体废物中的细小颗粒和粉尘可被风吹走，从而污染大气环境。 据研究，当风力达到四级以上时，粉煤灰或尾矿堆表面粒径1至1.5厘米以上的粉末就会剥落，飞扬高度可达20至50米以上。更有甚者，由于堆积的废弃物中某些物质发生分解和化学反应，会不同程度地产生有毒气体或恶臭，造成区域性空气污染。对当地环境的另一个影响是，填埋场的甲烷会在一定程度上消耗上层空间的氧气，从而导致植物腐烂，如果重新种植一些新的植物，也会造成同样的结果。当废弃物中含有重金属时，会抑制植物的生长发育；如果是在缺乏植物的地区，则会受到侵蚀，土层表面就会剥落。
1.3.2.2对水环境的影响固体废物向水体处置将直接污染水质，严重危害水生生物的生存条件，影响水资源的充分利用。另外，堆积的固体废物经雨水浸泡和废物本身的分解，其渗滤液和有害化学物质的转化迁移，将污染附近地区的河流和地下水系统及资源。向水体倾倒固体废物还会减少河流、湖泊的有效水量，降低其行洪和灌溉能力。 1.3.2.3对土壤环境的影响固体废物及其渗滤液和渗滤液中所含的有害物质，将改变土壤的性质和结构，影响土壤中微生物的活动。这些有害成分的存在，不仅妨碍植物根系的发育和生长，而且会在植物生物体内富集，通过食物链危害人类健康。 1.3.3 固体废物污染对人体健康的影响 图 1.1 显示了固体废物中的有害物质通过不同的方式和途径进入人体的过程。 根据物质的化学性质，当某些不相容的物质混合时，可能会发生不良反应，包括热反应（燃烧或爆炸）、产生有毒气体（氰化氢、氯气等）和产生易燃气体（氢气、乙炔等）。如果人体皮肤接触到废强酸或废强碱，会发生灼伤和腐蚀作用。如果误吸收一定量的农药，会引起急性中毒，出现呕吐、头晕等症状。储存化学品的空容器如果处理或管理不当，会引起严重的中毒事件。
长期接触化学废弃物会产生恶性物质，对人体健康产生不良影响。20世纪30年代至70年代，国内外发生过多起因工业废渣处置不当，有毒物质在环境中扩散而给居民带来危害的公害事件。例如日本富山县含镉废渣排入土壤引起骨软化症；美国纽约州爱运河谷土壤污染事件；20世纪50年代我国锦州露天堆积镉渣污染井水等。不难看出，固体废物污染对人体健康的潜在危害和影响是难以估计的。1.4废电池回收与综合利用1.4.1概述废电池是固体废物的一种，在日常生活中，人们对电池的使用依赖性越来越强。 无论是照明的手电筒，还是手表、收音机、无线电话、计算机，电池已经渗透到生活的每个角落。 据1996年统计，我国各类电池产量达1.21410万只，销售量达4.只，人均消费量为3.6只，与发达国家相比还有很大差距。1991年，美国电池销售量达4x109只，人均消费量为13只。通常电池中含有大量的有害成分，若不经妥善处理进入环境，将对环境和人体健康造成威胁。同时，废旧电池中含有大量的可再生资源，若能加以回收利用，可以节省不少资源。表1.1列出了全国产生的废旧干电池中金属总量。从表中数据可以看出，废旧电池中仍含有大量的可再生材料，合理利用将产生很大的经济效益和社会效益。表1.1全国每年产生的废旧干电池中金属总量电池的种类很多，主要有碱性电池（锌锰电池）二氧化碳电池、锌碳电池（非碱性）、密封镍镉和镍氢充电电池、锂电池、氧化汞电池、氧化银电池和锌空气纽扣电池。无论何种电池，如果使用后不回收再利用，都会危害自然环境和