Tiểu luận - Quản lý chất thải nguy hại - đề tài - Phương pháp thủy tinh hóa xử lý cho tái chế pin kiềm Alkaline

I.Giới thiệu pin khô và 1 số phương pháp xử lý pin khô thải

II.Phương pháp thủy tinh hóa xử lý pin kiềm Alkaline

III.Kết luận

NỘI DUNG

-Pin khô được sử dụng rộng rãi trong các loại đồ chơi, đèn pin, đồng hồ điện tử và một số thiết bị điện tử khác.

-Pin khô là 1 loại chất thải nguy hại, tuy nhiên chưa được thu hồi, xử lý đúng cách.

-Ở Đài Loan, lượng pin tiêu thụ là 9400tấn/năm, nhưng chỉ có khoảng 20% trong số này được tái chế

-Nhận thấy mức độ nguy hại của pin khô, vào năm 1998, Cục môi trường Đài Loan (TEPA) cũng theo EU triển khai thực hiện các quy định tương tự cho việc thu hồi lại pin thải (TEPA, 1998).

-Pin kẽm-mangan kiềm( cụ thể là pin kiềm Alkaline) được sử dụng phổ biến, rộng rãi nhất, vì vậy các vấn đề do loại pin này gây ra sẽ được đề cập chính trong bài viết này.

I.Pin khô và một số phương pháp xử lý

Một số công nghệ thu hồi lại kim loại từ pin thải được ứng dung:

+Gia công cơ khí: công nghệ này thường bị giới hạn cho pin MH (pin Niken-Hydrua-kim loại)

Ni-+Thủy luyện tái chế: mặc dù thu được lợi nhuận kinh tế, nhưng công nghệ này có thể gây ô nhiễm thứ cấp nếu dung môi rửa trôi chất thải không được xử lý đúng cách.

+Điện lạnh: bao gồm cả gia công cơ khí, luyện tinh và điện phân Phương pháp này có nhiều ưu điểm

+Thủy tinh hóa: Được áp dụng rộng rãi để xử lý các

chất độc hại như tro bay, bùn, chất thải phóng xạ…Mục đíc h của nghiên cứu này là đánh giá hiệu quả của phương pháp thủy tinh hóa trong việc tái chế pin kiềm Alkaline thải

I.Pin khô và một số phương pháp xử lý (tiếp)

1.Nguyên liệu đầu vào

-Pin thải được lấy từ nơi thu mua tập trung địa phương đặt tại thành phố Đài Nam, Đài Loan

-Các loại pin được thủy tinh hóa có hoặc không có phụ gia -Phụ gia là hỗn hợp dolomite [CaMg(CO3)2], đá vôi

(CaCO3), và thủy tinh vụn với tỉ lệ khối lượng là 1:3:4.

-Dolomit, đá vôi: cung cấp Ca2+ giúp điều chỉnh các phản ứng

-Thủy tinh vụn cung cấp một môi trường đồng nhất trong quá trình thủy tinh hóa

-Ngoài ra còn có xỉ và phôi

II.Phương pháp thủy tinh hóa xử lý pin kiềm Alkaline

2.Quy trình công nghệ

-Chuẩn bị pin thải-xỉ-phôi:

+Pin: được tháo rời theo một quy trình quy định được đưa ra trong NIEA (Viện Phân tích môi trường quốc gia Đài Loan)

+Mỗi phần tháo dỡ (31 miếng trong tổng số) được nghiền thành bột, cân nặng, và sau đó sàng lọc.

+Xỉ, phôi: trọng lượng và khối lượng của xỉ và phôi được đo để tính toán khối lượng riêng và sau đó cả hai được nghiền thành bột có kích thước nhỏ hơn 0,074 µm để đảm bảo hiệu quả sàng lọc phù hợp.

II.Phương pháp thủy tinh hóa xử lý pin kiềm Alkaline (tiếp)

-Thủ tục sàng lọc:

+Các vật chất bao gồm pin, đôlômit, đá vôi, thủy tinh vụn, xỉ, thỏi, chất dạng hạt có trong những bộ lọc được sàng lọc trong ba lần lọc lặp lại (trừ pin chỉ một lần) cho các phân tích theo sau.+Mỗi mẫu gồm 0,3 g dịch chất được trộn với hỗn hợp axit (10 ml HClO4 + 5 ml HNO3 + 1 ml HF) và sàng lọc trong ống Teflon kín bởi một nồi chiết suất ở nhiệt độ 180 độ C trong 1 giờ.

+Sau đó người ta pha loãng hợp chất vừa lọc đến 100 ml bằng nước deionic, màng lọc với một bộ lọc axetat xelluloza

(ADVANTEC C045A047A, Toyo Roshi Kaisha),và tiếp theo được phân tích.

II.Phương pháp thủy tinh hóa xử lý pin kiềm Alkaline (tiếp)

II.Phương pháp thủy tinh hóa xử lý pin kiềm Alkaline (tiếp)

-Quy trình, thiết bị để đánh giá tính chất của vật liệu đầu vào-ra:+Sử dụng một máy bơm (01:00, Gast) với tốc độ dòng chảy 12 l / phút để lấy mẫu khí thải.

+Tốc độ dòng chảy trước và sau khi lấy mẫu được đo và được sử dụng để xác định khối lượng khí được lấy mẫu

+Chất ở trạng thái hạt chứa kim loại (coi như là tro bay) được thu gom bằng một bộ lọc sợi thủy tinh ở nhiệt độ dưới 50°C.+Bảy ống thu mẫu khí được nối với nhau theo chuỗi được dùng cho việc lấy mẫu kim loại trạng thái khí

+Thủ tục lấy mẫu được thực hiện theo phương pháp tiêu chuẩn được đưa ra bởi NIEA A302.72C.

II.Phương pháp thủy tinh hóa xử lý pin kiềm Alkaline (tiếp)

3.Một số kết quả của nghiên cứu-Đánh giá vật liệu đầu vào:

+Thành phần của các pin kiềm chứa nhiều kim loại hữu ích có thể thu hồi lại, với các thành phần chính là Mn (19,5%), Fe( 16,9%), Zn(10,9%), K(2,72%),

-Vật liệu đầu ra

+Sản phẩm thủy tinh hóa: chất lượng của sản phẩm thủy tinh hóa có phụ gia tốt hơn loại không có Điều này cho thấy rõ ràng các chất phụ gia là cần thiết cho việc cải thiện sự thủy tinh hóa cho pin thải.

+ Tổng Fe và Mn trong thỏi cột A dao động từ 80% đến 90%, cho thấy rằng các kim loại này chủ yếu tồn tại ở dạng nguyên tố

thay vì oxit, tạo nên những thỏi phụ gia tiềm năng cho sản xuất thép không gỉ.

+ Các kim loại độc hại trong điều kiện nhiệt độ sôi thấp, bao gồm Cd (0.039 mg/kg), Hg (1.2 lg/kg), Pb (0.812 mg/ kg), và Zn (0.590 mg/kg) được tìm thấy trong các thỏi ở cột B Nó làm giảm khả năng gây ô nhiễm khi các thỏi được phát hiện trong quá trình tan chảy hoặc luyện

II.Phương pháp thủy tinh hóa xử lý pin kiềm Alkaline (tiếp)

-Khí thải và tro bay

+ Với khí đốt pha kim loại, vật liệu cô đặc ở ống khí là Zn (163,000 lg/m3 ) và K (45,100 lg/m3 ).

+ Nồng độ của Cd và Pb đều dưới các tiêu chuẩn từ 1-2 đơn vị lớn, trong khi Hg chỉ ít hơn một phần ba của tiêu chuẩn Do đó, một thiết bị ngưng tụ và hấp thụ các-bon trong một nhà máy quy mô thực sự có thể yêu cầu để phục hồi Hg trong khí thải để tránh ô nhiễm.

+ Thành phần chính của giai đoạn hạt trong tro bay là Zn (509.000 mg/kg), do nồng độ cao(95,1%), sự thu hồi Zn từ tro bay xứng đáng để được xem xét từ một quan điểm kinh tế.

+97,9% Fe và 68,0% Mn đi vào phôi, và phần tương ứng có thể được thu hồi trực tiếp Hiệu quả thu hồi của Mn thấp do trên 30% Mn vẫn còn trong xỉ Vì vậy nó là 1 vấn đề quan trọng trong việc nghiên cứu cải thiện tách Mn từ xỉ và phôi trong các nghiên cứu ở tương

II.Phương pháp thủy tinh hóa xử lý pin kiềm Alkaline (tiếp)

-Khí thải và tro bay

+ Với khí đốt pha kim loại, vật liệu cô đặc ở ống khí là Zn (163,000 lg/m3 ) và K (45,100 lg/m3 ).

+ Nồng độ của Cd và Pb đều dưới các tiêu chuẩn từ 1-2 đơn vị lớn, trong khi Hg chỉ ít hơn một phần ba của tiêu chuẩn Do đó, một thiết bị ngưng tụ và hấp thụ các-bon trong một nhà máy quy mô thực sự có thể yêu cầu để phục hồi Hg trong khí thải để tránh ô nhiễm.

+ Thành phần chính của giai đoạn hạt trong tro bay là Zn (509.000 mg/kg), do nồng độ cao(95,1%), sự thu hồi Zn từ tro bay xứng đáng để được xem xét từ một quan điểm kinh tế.

+97,9% Fe và 68,0% Mn đi vào phôi, và phần tương ứng có thể được thu hồi trực tiếp Hiệu quả thu hồi của Mn thấp do trên 30% Mn vẫn còn trong xỉ Vì vậy nó là 1 vấn đề quan trọng trong việc nghiên cứu cải thiện tách Mn từ xỉ và phôi trong các nghiên cứu ở tương

II.Phương pháp thủy tinh hóa xử lý pin kiềm Alkaline (tiếp)

-Hiệu quả kinh tế:

+ Sau tính toán chi phí và lợi nhuận cho thấy tổng thu nhập có thể được khoảng 6.479 USD / tấn pin

thải Do đó, quá trình thủy tinh hóa của pin alkaline có hiệu quả hay không phụ thuộc vào chi phí xây dựng nhà máy và các hỗ trợ tài chính của chính phủ.

II.Phương pháp thủy tinh hóa xử lý pin kiềm Alkaline (tiếp)

- Các kết quả về độc tính của xỉ đạt tiêu chuẩn môi trường ở Đài Loan, cho thấy đây có thể là một chất phụ gia cho xi măng

hoặc vật liệu lát đường.

- Các phôi chủ yếu gồm Fe và Mn, làm cho nó có khả năng là 1vật liệu hấp dẫn sử dụng trong sản xuất thép không gỉ Đối với tro bụi, nồng độ của Zn cao làm cho nó có khả năng phục hồi kinh tế.

- Ngoài ra, phần trăm của các kim loại trong thời gian thủy tinh hóa cho thấy rằng công nghệ có thể dẫn đến hơn 90% hiệu quả thu hồi cho Fe và Zn.

-Nhìn chung, kết quả cho thấy rằng thủy tinh hóa là một công nghệ tái chế pin kiềm Alkaline đầy hứa hẹn

III.Kết luận