Лужні і сольові хімічні джерела струму. Порівняльний аналіз та їх рециклінг

Abstract

The production, use and recycling of spent alkaline and zinc-carbon batteries has been systematically analyzed, including key economic, environmental, technical/technological and social issues. It is shown that modern technologies for waste battery recycling include mechanical separation, pyro- and hydrometallurgical technologies, as well as a biotechnological method. Mechanical separation is the first stage of battery recycling, which usually includes preliminary grinding to separate metallic components from non-metallic. Their joint use allows for the isolation/regeneration of a significant share of the basic metals used in the battery operation. However, this process generates secondary gas emissions, a large amount of wastewater and solid residues, which also require processing or disposal. The advantages/disadvantages of existing technologies and possible ways of their improving are discussed. It is shown that the unification of spent alkaline and zinc-carbon batteries processing can ensure their effective recycling due to the use of automated, robotic lines, which will significantly increase the efficiency and safety of such technology. Thermal destruction of the plastic-paper fraction extracted from battery using low-temperature pyrolysis has been studied in many research. As a result of thermal decomposition of the plastic-paper mixture, pyrolysis liquid (68.2 wt.%), pyrocarbon (23.1 wt.%) and gas mixture (8.1 wt.%) are generated. The effectiveness of hydrometallurgical technology in the processing of spent zinc-carbon batteries is analyzed. It provides the manganese cathode regeneration or generation of chemical compounds of satisfactory quality. The review largely indicates possible promising areas of research into the joint processing of alkaline and zinc-carbon batteries.

Проведено системний аналіз виробництва, використання та переробки відпрацьованих лужних і сольових джерел струму, який включає ключові економічні, екологічні, технічні/технологічні і соціальні питання цієї важливої проблеми. Показано, що сучасні технології переробки відпрацьованих хімічних джерел струму включають механічне розділення, піро- та гідрометалургійні технології, а також біотехнологічний метод. Механічне розділення, яке зазвичай включає попереднє подрібнення з метою відокремлення металевих компонентів від неметалевих, слугує першою стадією їх рециклінгу. Комбіноване їх застосування дозволяє виділяти/регенерувати значну частину основних металів, використаних для роботи хімічних джерел струму. Проте при цьому утворюються вторинні газові викиди, велика кількість промивних вод і твердих залишків, які також потребують перероблення або знешкодження. Обговорюються переваги та недоліки існуючих технологій, а також можливі шляхи їх удосконалення. Показано, що уніфікація переробки відпрацьованих лужних та сольових хімічних джерел струму може забезпечити ефективну їх утилізацію з використанням автоматизованих, роботизованих ліній, що суттєво підвищить ефективність та безпеку такої технології. В низці наукових робіт досліджено термодеструкцію виділеної пластико-паперової фракції з використанням низькотемпературного піролізу. Показано, що в результаті термічного розкладання означеної суміші утворюється піролізна рідина (68,2 % мас.), пірокарбон (23,1 % мас.) та газова суміш (8,1 % мас.). Системно проаналізовано ефективність використання гідрометалургійної технології під час перероблення відпрацьованих манган-цинкових хімічних джерел струму для відновлення манганового катоду, або для утворення хімічних сполук задовільної якості. Огляд значною міроюі вказує на можливі перспективні напрямки дослідження сумісної переробки сольових та лужних хімічних джерел струму.