废旧锌锰电池中二氧化锰的回收利用研究

废旧酸性锌锰干电池的回收和碳酸锰的制备摘要本文研究了在实验室中以废旧锌锰干电池为原料，各种回收制备较纯产品碳酸锰的方法。

本实验中采用了用硫酸和双氧水溶解二氧化锰，再向硝酸锰溶液中边搅拌边缓慢滴加0.5mol/L的碳酸钠溶液制碳酸锰的方法。

关键词：锌锰干电池回收碳酸锰1.前言：锌锰干电池是由金属锌片挤压成圆筒形,作为电池的负极兼容器。

天然锰矿（主要是二氧化锰）与乙炔黑、石墨、固体氯化铵按一定比例混合,加适当的电解液压制成电芯(或称炭包)。

炭包周围包上棉纸并在其中插入炭棒,同时炭棒头上戴上铜帽,构成电池的正极。

用氯化铵、氯化锌的水溶液作为电解质,并加入淀粉,通过加温糊化、凝固,达到不流动的目的。

电池底部内放有绝缘垫,上部有纸垫和塑料盖,锌筒外部裹一张蜡纸或沥青纸,并在最外面包以纸壳或铁壳商标【2】。

电池的组成含量取决于其品牌和种类，通常锌锰电池的组成成分中炭包和锌壳约占总质量的四分之三。

其中锰存在于炭包中。

炭包的配方不同，其主要成分的含量也有差异，有文献报道了三种配方炭包的成分含量表如下：表1 炭包主要成分的百分含量（%）、Cl 外成分天然锰矿石墨粉乙炔黑 NH4加电液配一 70 30 0 11.212二 80 20 0 11.212方三 85 5 10 15 3）是炭包的主要成分。

很明显，锰的化合物（主要是MnO2随着锌锰电池生产和消费数量的逐年增加，废旧锌锰电池的回收和处理引起人们的极大关注。

由于废锌锰电池中含有汞、镉、锌、铜、锰等重金属，对人类和大自然有极大危害。

一节一号电池如不经过处理随意丢弃在田地里能使1m3的土壤永久失去农用价值，一粒纽扣电池可使600t 水受到污染。

可见，废旧电池如用完随意丢弃，电池中所含的重金属元素就会渗露出来造成水、土壤、空气的严重污染，危害生态环境以及人体健康，而且也会导致金属资源浪费。

若能将废旧锌锰电池回收利用，既可以节约资源，又可以消除废旧电池对环境的污染。

有关文献报道，我国每年报废50万吨废锌锰电池，若能全部回收利用，可再生锰11万吨、锌7万吨、铜1.4万吨，是相当可观的资源。

废旧锌锰干电池回收利用倪志刚（南京大学化学化工学院，南京 210089）摘要本文简述了利用废旧电池制取MnCO3的实验过程，并对反应过程中关键的一步——将+4价锰还原为+2价锰进行了讨论，比较了各种还原方法的优缺点。

这个研究式实验的开展，培养了同学们查阅资料、自行设计实验方案、分析实验结果的能力，更重要的是加强了同学们的环保意识和责任意识。

关键字废旧电池回收利用锰还原随着各种各样小型电器的普及，电池的使用量与日俱增。

在各种电池当中，锌锰干电池的使用量占了很大的比例。

使用完的锌锰干电池若随意丢弃，会对环境造成很大的危害。

相反，对废旧电池进行适当的处理，会得到很多有用的物质。

例如，从废旧锌锰干电池中可回收得到MnCO3，其用途有：电讯器材用作铁氧体生产的原料，陶瓷颜料、清漆催干剂、肥料、医药、机械零件、磷化处理、锰盐制造的原料等。

本文着重讨论利用废旧干电池制取MnCO3的实验。

（还可再概述几种制取的方法）1、实验过程（实验与结果，包括2）1.1 MnO2的制备取5号干电池两节，剥去外包装、锌皮、铜帽、纸层，除去碳棒，将剩下的黑色混合物研碎，加水溶解，用酸调节pH约为2，加热、搅拌、冷却、过滤，用蒸馏水洗至无Cl，将黑色沉淀转移至蒸发皿中在空气中灼烧，并用玻璃棒搅拌，至无火星时停止加热，得到的黑色固体即为MnO2粗产品。

1.2 锰元素的还原称取以上制备的MnO2固体5g，连接好固液加热型气体发生装置，准备好具有防倒吸功能的尾气吸收装置，将MnO2加入锥形瓶，加入20mL 12mol/L浓盐酸，打开磁力加热搅拌器，使其反应。

反应过程中会看到有大量黄绿色的气体生成。

待锥形瓶中黄绿色全部褪去，再加热5min。

将所得混合物过滤，所得滤液即为MnCl2溶液。

1.3 MnCO3的制备将所得的溶液转移至烧杯中，取一滴溶液用NH4SCN溶液检测得其中含有Fe3+，向溶液中先加NaOH溶液，后加氨水，调节pH=5，使Fe3+完全生成Fe(OH)3沉淀并过滤除去。

废锌锰电池回收利用的研究现状废锌锰电池中含有汞、镉、锌、铜、锰等重金属随意丢弃会对环境造成污染也导致金属资源浪费。

我国每年报废50万吨废锌锰电池若能全部回收利用可再生锰11万吨、锌7万吨、铜1.4万吨是相当可观的资源。

锌锰电池的正极活性物质为二氧化锰负极活性物质为锌中性锌锰电池的电解质溶液为氯化铵和氯化锌碱性锌锰电池的电解液为氢氧化钾。

正极组成物质主要为碳棒、二氧化锰、乙炔黑、石墨负极主要是含有少量铅、镉、汞的锌加入少量铅、镉、汞的目的是降低锌电极的腐蚀速度。

此外电池还有封口材料铁、塑料、沥青等和外壳铁、塑料、纸等组成材料。

从电池组成上看其中有很多可再生利用资源其再生利用技术概括起来主要可分为人工分选法、湿法、干法和干湿法等回收利用工艺。

1 人工分选回收利用技术将废旧锌锰电池进行分类后用简单的机械将电池剖开人工分离各种物质并作相应回收处理。

塑料盖送塑料厂再生利用铁壳送冶炼厂回收铁碳棒和铜帽分离后回收铜和碳棒锌皮洗净后送入电炉重熔铸成锌锭回收锌残存的二氧化锰和水锰石的混合物送入回转窑煅烧进行脱水处理可获得化工原料二氧化锰电池中的黑色填充物经水浸溶、过滤、蒸发结晶等工序制取氯化铵。

此法操作简单不需要复杂设备但需要较多劳动力回收效率低且经济效益小。

2 湿法回收利用技术锌锰电池中的锌、二氧化锰等物质可在酸或铵盐中溶解湿法回收就呈根据此原理将它们与酸或铵盐作用生成可溶性盐进入溶液溶液经净化后电解生产金属锌、二氧化锰或生产化工产品及化肥等。

这项技术又分为直接浸出法和焙烧浸出法。

直接浸出法将废电池破碎、筛分、洗涤后接用酸浸出锌、锰等金属成分经过滤、净化后从滤液中提取金属并生产化工产品。

这里液体浸取及浸取液的后处理是关键将直接影。

向各物质回收率及产物的成本。

浸取液多为盐酸、硫酸、硝酸和铵盐浸取后的处理随浸取液的不同而有差异。

焙烧浸出法先将废旧电池焙烧电池中的氯化铵、甘汞等挥发成气相并通过冷凝装置回收。

在焙烧过程中电池中的碳将高价金属氧化物还原成低价氧化物焙烧产物用酸浸出用电解法从浸出液中回收金属。

从废旧锌锰电池中回收锰并制备碳酸锰泰安第一中学萧阳摘要：废弃电池对人类生存环境的危害正在日益加重并日趋明显，并且电池废弃后也造成了大量金属资源的浪费。

废电池中含有许多可以再生利用的材料，尤其是其中大量的锰资源。

本文即主要介绍了以草酸为还原剂从废锌锰干电池中回收锰并制备碳酸锰的实验室方法。

关键字：锌锰干电池，资源回收利用，草酸法，碳酸锰一、背景介绍常见的一次电池是锌－二氧化锰干电池。

生活中所用的1号和5号电池常为锌－二氧化锰干电池。

1868年法国的George Leclanche首先发明了以氯化铵为电解质的锌－二氧化锰电池，表示为Zn| NH4Cl, ZnCl2| MnO2(C)【1】。

干电池的外壳（锌）是负极，锌皮既作负极又作容器外皮，因此当电池用完时，锌皮常被蚀穿而导致电解液外溢。

正极二氧化锰为粉末状，其导电依靠炭棒辅助。

在炭棒的周围是细密的石墨和MnO2的混合物，在混合物周围再装入以NH4Cl溶液浸湿的ZnCl2，NH4Cl和淀粉或其他填充物。

两层隔膜中的电解液制成糊状限制其流动但又可以让离子迁移。

电极反应为：正极：MnO2＋H++e-→MnO(OH)负极：Zn+2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2↓+2H++2e-总反应: Zn +2NH4Cl+2MnO2→Zn(NH3)2Cl2↓+2MnO(OH)1882年德国人改用碱作为锌－二氧化锰电池的电解质。

在这种电池里，电解质为碱溶液，有良好的导电性能，比起糊状的氯化铵溶液，导电速度快得多。

此外在这种电池里，锌皮改为锌粉，反应的面积要比锌皮大得多，因此可以做到连续大容量放电，外壳另有铁皮做成封闭性，因此可以防电解质泄露。

【2】目前，我国年产锌－二氧化锰电池约150亿只，占世界该电池总产量的近1/3。

【1】碱性锌－二氧化锰电池表示为Zn|KOH| MnO2(C)。

电池反应如下：正极：MnO2＋H2O+e-→MnO(OH)+OH-负极：Zn＋2 OH-→Zn O↓+ H2O+2e-总反应: Zn＋2MnO2＋H2O→2MnO(OH)+ Zn O↓日常生活中的电池，由于低值高耗、体积小，无直观危害和直接的环境污染等原因，常不易引起人们的关注。

图1　本研究技术路线1　引言 废旧电池一直是人们重点关注的固体废弃物。

随着技术的发展，含汞电池虽然逐渐被无汞电池所替代，但废旧电池的危害并没有随之褪去。

2006年1月1日，我国禁止在国内销售汞含量大于电池重量0.0001%的碱性锰锌电池，基本实现电池生产、销售的无汞化[1]。

也正是因为这个原因，人们都普遍认为干电池中没有了Hg 就不会对环境和人类产生危害，对使用过的废旧电池不再加以回收处理，任意丢弃到环境中。

日常生活中用的干电池主要是无汞锰锌干电池，其负极是作为电池壳体的锌电极，正极是被MnO 2包围着的石墨电极，电解质是氯化锌及氯化铵的糊状物，电池反应为：Zn+2NH 4Cl+2MnO 2=Zn(NH 3)2Cl 2+2MnO（OH） 在这个过程中，二氧化锰作为氧化剂，将锌单质氧化为锌离子，随着放电过程的进行，电池黑粉中的锌离子的浓度将渐渐增大。

达到氧化还原平衡后，电池将不再放电而报废。

这些报废的电池一旦丢弃到环境后，其中的锌皮还会在环境中继续被氧化而生成Zn 2+，同时制造电池时为增加电池的放电能力而在锌皮中添加的少量铬、镉、铅等也会随着锌皮的氧化而释放到环境中，对环境造成污染。

Zn 2+虽是生物体必须的微量元素，但并不是越多越好，国标中规定，土壤环境质量一级标准值≤100mg/kg，二级标准值≤200mg/kg，三级标准值≤500mg/kg [2]。

超过标准值，过剩的锌离子就会在土壤中富集，通过食物链危害动物和人类。

世界卫生组织推荐的锌的每日供给量：婴儿及儿童0～12个月6mg,10岁8mg；男性11～17岁14mg,18岁以上11mg,女性10～13岁13mg,14岁以上11mg.妊娠妇女15mg,授乳妇女27mg [3]，过多则会产生危害。

目前使用的无汞电池中虽然没有汞，但仍然还含有其他对生物体和环境有害的重金属Zn 2+，如果我们不将其回收处理，随意丢弃，那么它将会长期残留在土壤、水体中，对环境造成严重的污染。

《废旧电池的回收利用》研究性学习报告(共享)研究意义电池是指把化学能或者光能转变为电能的装置。

现代社会的人们，每天的日常生活中，越来越离不开化学电池了。

电池对人们的生活有着很密切的关系，电池的不断发展带来了不少负面影响，随之而来的废旧电池的处理问题就是其中一点，废电池对环境和人体的危害远远超过我们的想象，随意丢弃电池，不仅污染环境、危害人体健康，而且浪费资源。

因此，对废旧电池进行回收利用，势在必行研究过程市场上的电池可分为一次电池和二次电池。

一次电池包括：锌-二氧化锰电池（即普通的锌锰电池）和碱性锌-二氧化锰电池。

锌-二氧化锰电池分为糊式电池（S型）、纸板电池（包括铵型高容量纸板电池（C型）、锌型高功率纸板电池（P 型））。

碱性锌-二氧化锰电池包括碱锰电池、扣式碱性锌锰电池（俗称扣式电池）、可充碱性锌锰电池。

二次电池包括：小型二次电池和铅酸蓄电池。

小型二次电池中有氢镍电池和锂离子电池。

此外还有动力电池、燃料电池、太阳能电池、锌镍电池、金属空气电池等。

废电池的属性固体废物中对环境危害较大的部分属于危险废物。

危险废物在环境管理中往往采用特殊的管理系统。

所以废电池的危险属性也成为废电池环境管理的焦点。

根据国际上通行的共识，废镉镍电池、废氧化汞电池以及废铅酸蓄电池属于危险废物。

美国《电池法》和《资源再生法》（RCRA）规定，废镉镍电池和废小型密封铅酸电池属于危险废物目前废电池收集有混合收集和分类收集两种方式；与垃圾混合收集的废电池处理处置方式有堆放、填埋、焚烧；分类收集的废电池处理处置方式有贮存、填埋和回收利用。

在不同收集方式和处理处置过程中废旧电池的危害废旧电池的危害主要集中在其中所含的少量的重金属上，如铅、汞、镉等。

这些有毒物质通过各种途径进入人体内，长期积蓄难以排除，损害神经系统、造血功能和骨骼，甚至可以致癌。

铅：神经系统(神经衰弱、手足麻木)、消化系统(消化不良、腹部绞痛)、血液中毒和其他的病变。

废旧锌锰干电池的回收利用顾方伟 101242013 南京大学匡亚明学院摘要：利用废旧锌锰干电池为原料、双氧水为还原剂、碳酸钠为沉淀剂进行了碳酸锰的制备，并用化学滴定法分析了产物中锰的含量，还对同样以双氧水为还原剂不同制备条件下的实验结果进行了分析、比较。

关键词：废旧锌锰电池；回收利用；碳酸锰；双氧水法引言随着社会经济的发展，各种电子产品和通讯器材大量涌现，且更新换代速度不断加快，从而使人们在生产、生活中使用的电池数量与种类急剧增加。

与干电池生产与消费相关的问题是电池中含有的有害成分。

在电池废弃后造成环境污染与资源浪费。

国外已经进行的研究与实验表明，废干电池若流入自然环境中。

电池中的重金属离子就会在土壤或水体中溶解并被植被的根系吸收。

并顺着食物链使重金属在人体内富集。

由于重金属离子在人体内难以排泄。

最终会损害人的神经系统及肝脏功能。

电池中除有害成分外，还含有大量锌、锰、铜、镍、银、铁、塑料、纸皮、碳棒等有用成分，构成可回收利用资源[1]。

本综合实验目的在于回收废旧电池中的锰，将其制成碳酸锰，并利用化学分析的方法测得锰的含量。

实验室制取碳酸锰的方法有很多，较常用的包括：双氧水法、草酸法、活性炭法、盐酸法、亚铁法等[2]。

本次实验采用双氧水法，在硫酸介质中以过氧化氢为还原剂，以碳酸钠为沉淀剂，制得了较纯的碳酸锰。

该法对仪器、设备的要求较低，成本不高，流程简单，是生产高纯碳酸锰的一个相当比较理想的法案。

§1.实验部分§1.1 仪器与试剂仪器：钳子、剪刀、煤气灯、三角架、石棉网、泥三角、蒸发皿、坩埚钳、布氏漏斗、吸滤瓶、玻璃棒、表面皿、胶头滴管、滴定管、10mL量筒、100mL量筒、50mL烧杯、250mL烧杯、400mL烧杯、称量瓶、干燥器；试剂：松下9 V碳性电池一节、浓硫酸、30%H2O2溶液、浓氨水、活性炭、Na2CO3固体、10% 盐酸氢胺溶液、0.05 mol/L EDTA标准溶液、氨-氯化铵溶液（pH=10）、0.5%铬黑T指示剂、三乙醇胺。

探究实验——回收废旧电池制备碳酸锰摘要本文研究实验室中以废旧锌锰干电池为原料，过氧化氢法还原二氧化锰回收碳酸锰关键词废旧电池过氧化氢法碳酸锰一、前言酸性锌锰干电池是以锌皮作为负极，正极材料是由二氧化锰粉、氯化铵及碳黑组成的一个混合糊状物。

正极材料中间插入一根碳棒，作为引出电流的导体。

在正极和负极之间有一层增强的隔离纸，该纸浸透了含有氯化铵和氯化锌的电解质溶液，金属锌的上部被密封。

废锌锰电池中含有汞、镉、锌、铜、锰等重金属，对人类和大自然有极大危害。

电池中所含的重金属元素渗露造成水、土壤、空气的严重污染，危害生态环境以及人体健康，而且也会导致金属资源浪费。

若能将废旧锌锰电池回收利用，既可以节约资源，又可以消除废旧电池对环境的污染。

碳酸锰，玫瑰色三角晶系菱形晶体或无定形亮白棕色粉末。

新沉淀者为粉红色至几乎白色粉末，在空气中渐变为浅棕色。

是制造电信器材软磁铁氧体，合成二氧化锰和制造其他锰盐的原料。

用作脱硫的催化剂，瓷釉、涂料和清漆的颜料。

也用作肥料和饲料添加剂。

用于医药，电焊条辅料等，用作生产电解金属锰的原料。

实验室制备碳酸锰可通过选取不同的还原剂制备。

常见的实验方法有：草酸法、过氧化氢法、盐酸法等。

本次实验采取过氧化氢法，将预处理过的黑粉高温灼烧后，用硫酸和双氧水浸出锰，除去铁等杂质后，用碳酸氢铵与硫酸锰进行复分解反应制备碳酸锰。

实验过程中反应方程式如下：2MnO2+C=2MnO+CO2MnO2+C=MnO+COMnO2+CO=MnO+CO2MnO+H2SO4=MnSO4+H2OMnO2+H2O2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2二、实验内容实验仪器：剪刀、小锤、玻璃棒、表面皿、烧杯、布氏漏斗、吸滤瓶、真空泵、洗瓶、滴管、煤气灯、三脚架、石棉网、小试管、滴定管、坩锅、烘箱、电子天平、温度计。

实验试剂：3M硫酸溶液、30%H2O2溶液、浓氨水、NH4HCO3固体、BaCl2溶液、KSCN溶液、6M HCl溶液、10%盐酸羟胺溶液、0.05M EDTA溶液、氨氯化铵缓冲溶液、铬黑T指示剂。

废电池中锰的回收摘要：用二价锡法对锌锰干电池中的锰进行回收，制取MnCO3。

在强酸性介质中（硫酸）用二氯化亚锡为还原剂，饱和碳酸氢铵为沉淀剂，产率为27.8%，纯度为44.32%（锰含量）。

分析了实验存在的问题，简要介绍了其他制法，并加以比较。

关键字：废电池回收碳酸锰二价锡1、前言电池方便人们的生活，但电池中含有多种重金属，不妥善处理很容易污染环境，所以有必要研究回收废旧电池的方法。

本实验主要就废旧锌锰电池中回收锰并制备碳酸锰讨论。

碳酸锰为玫瑰色三角晶系菱形晶体或无定形亮白棕色粉末，可用于制造软磁铁氧体，也用于瓷釉颜料、清漆催干剂、肥料、医药、磷化处理剂、脱硫催化剂、电焊条敷料等。

本文采用二氯化亚锡做还原剂，碳酸氢铵做沉淀剂制备碳酸锰。

实验与结果2.1实验原理MnO2在酸性介质中有强氧化性，与氯化亚锡、硫酸共同作用生成MnSO4：MnO2+Sn2++4H4+=== Mn2++Sn4++2H2O过滤，除Fe3+，然后与NaHCO3溶液进行复分解反应，即可生成MnCO3：MnSO4+2NaHCO3===MnCO3+ (NH4)2SO4+CO2+H2O沉淀经过滤、洗涤、干燥后，即可得碳酸锰产品。

2.2实验仪器与药品仪器：剪刀，钳子，坩埚，三角架，泥三角，煤气灯，石棉网，布氏漏斗，抽滤瓶，玻璃棒，250mL烧杯，100mL烧杯，50mL烧杯,10mL量筒，100mL量筒，胶头滴管，小试管，滴定管，表面皿。

试剂：1节1号双鹿锌锰干电池，浓H2SO4，氯化亚锡固体（CP），浓盐酸，10%盐酸羟胺溶液，0.05mol·L-1EDTA标准溶液，5%铬黑T，氨-氯化铵溶液（pH=10），NaHCO3固体（CP）。

2.3实验步骤（1）从废电池中提取二氧化锰用剪刀将废电池外壳剥开，取出黑色糊状物，放入250mL烧杯中，加入约50mL水，充分搅拌，洗涤2次，抽滤。

将分离得到的黑色固体置于100mL烧杯中，加10mL6mol·L-1HCl溶液并充分搅拌，用纯水洗涤，抽滤。

废旧锌锰干电池回收利用在分析专业教学中的实践摘要：通过对日常生活中常见的废旧锌锰干电池的分析试验，不但可以从废旧锌锰干电池中回收的氯化钱、锌化物和二氧化锰，还可以巩固氧化还原反应、卤素、过渡金属、化合物分离与提纯等基本化学理论以及练习无机、分析和有机化学实验的基本操作，思考与设计贯穿实验教学的全过程，提高学生的实验兴趣，培养学生分析问题和解决问题的能力。

关键词：废旧锌锰干电池；回收；化工分析；实验室中图分类号：g718.1文献标识码：a 文章编号：1002-7661（2011）11-022-02废旧锌锰干电池含有很多有害成分，如锌、锰、铜、铁，汞，镍等重金属，随意丢弃，不仅会对环境造成污染，也会导致金属资源浪费。

根据技校化工分析专业所学课程及实验室的仪器设备，为湿法回收利用废旧锌锰电池提供了必备条件。

而且在处理废干电池中，可回收铜，碳棒，二氧化锰，氯化铵，锌片[2]等物质，铜和碳棒可直接在实验室中使用，例如碳棒做电解实验中的电极等。

从实验数据可知，回收到的二氧化锰量多，回收率和纯度高，在实验室的回收中具有经济效益。

虽然氯化铵和锌片回收率低，但氯化铵纯度高，可直接作实验室补充药品，锌片可用来制化合物，如制备七水硫酸锌得到的量多，回收率高，纯度高，也可直接为实验室补充药品。

所以，从废旧废锌锰干电池中提取有用物质的设计方案是可行的。

一、实验部分1、试验目的（1）了解锌锰干电池的结构、原理及对环境的危害（2）根据干电池中待回收物质的性质差异，熟练应用溶解、过滤、蒸发、结晶、加热、焙烧、蒸馏、滴定等试验操作，巩固试验操作技能；对试验中遇到的问题提出解决方案，培养创新能力。

（3）学会查阅文献资料。

（4）通过回收干电池，防止环境污染，变废为宝，增强环境保护意识。

2、试验原理（1）干电池结构日常生活中用的干电池为锌锰电池。

其负极为电池壳体的锌筒，正极是被二氧化锰包围的石墨电极，电解质是氯化锌及氯化铵的糊状物，干电池其结构如图所示。