Это нужная и вредная батарейка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Это нужная и вредная батарейка

Каримова Л.Т., Никитин С.П.

Тюменский государственный университет

Тобольск, Россия

Каждый человек ежедневно использует разные виды батареек: в различных игрушках, пультах управления, часах, бытовых приборах и др. В современном мире трудно представить себе жизнь без использования источников тока, одним из наиболее распространенных источников постоянного тока являются батарейки. К сожалению, у батареек есть свойство садиться, и разряжаются они по-разному. Например, из пары батареек, на которой фонарь уже не светит, одна может быть пустой, а в другой осталось половина заряда и ее стоит приберечь. Это может быть целесообразно с точки зрения экономии бюджета, а также важным в бережном отношении к окружающей среде. Разряженную батарейку, люди, в лучшем случае, отправляют в центр утилизации, а в худшем просто выбрасывают.

Ключевые слова: батарейка, виды батареек, утилизация батареек.

IT IS UNNECESSARY AND HARMFUL BATTERY

Karimova L.T., Nikitin S.P., Tyumen state University, Tobolsk, Russia

Each person use different types of batteries in various toys, remotes, clocks, household appliances, etc. In modern world it is difficult to imagine life without the use of current sources, one of the most common sources of DC are batteries. Unfortunately, batteries have the ability to sit down and discharged are different. For example, from a pair of batteries, where the lantern does not Shine, one can be empty, and the other left half the charge and it should save. This may be appropriate from the point of view of budget savings, as well as important in caring for the environment. The discharged battery is, people are, at best, send to authorized disposal centres, and at worst, simply thrown away.

Key words: battery, types of batteries, recycling of batteries.

Батарейка - это гальванический элемент, представляющий собой компактный автономный источник постоянного тока.

Данный элемент появился достаточно давно, первый источник электрического тока изобретен в конце 17 века итальянским ученым Луиджи Гальвани при исследовании реакции животных на внешние воздействия [1].

Было обнаружено возникновение и протекание тока при присоединении полосок из двух разных металлов к мышце лягушачьей лапки. Опыты Гальвани стали основой в исследованиях Алессандро Вольта. Он объяснил причину возникновения электрического тока - это химическая реакция, с пластинками металлов. Он сконструировал устройство, состоявшее из цинковой и медной пластин погруженных в емкость с соляным раствором.

Это конструкция - первый в мире автономный элемент питания и, можно сказать, прародитель современных батареек (гальванические элементы).

Современные батарейки внешне имеют мало общего с конструкцией А. Вольта, но принцип работы остался неизменным. Батарея состоит из двух электродов (анод и катод) и электролита. Электрический ток возникает благодаря окислительно-восстановительной реакции между электродами. Параметры гальванических элементов зависят от выбранных материалов анода, катода и электролита, и конструкции батареи.

Промышленное производство первичных химических источников тока было заложено в 1865 г. французом Ж. Л. Лекланше, предложившим марганцево-цинковый элемент с солевым электролитом. В 1880 г. им создан марганцево-цинковый элемент с загущенным электролитом. Улучшение характеристик было получено при применении электролитического диоксида марганца на катоде и хлорида цинка в электролите. До 1940 г. марганцево-цинковый солевой элемент был практически единственным используемым первичным химическим источником тока, благодаря его относительно невысокой цене.

Важный фактор при разработке батарей - это достижение максимальной удельной емкости для элемента заданного (минимального) размера и веса. Химические реакции, протекающие внутри элемента, определяют и его емкость, и физические размеры. Вся история разработки батарей сводится к нахождению новых химических систем и упаковке их в корпуса как можно меньших размеров.

Первые экспериментальные партии батареек поступили на рынок в 1898 году благодаря американской компании Eveready. Компания производила батарейки как источник питания для радиоприемников, для использования в горной промышленности, в автомобилестроении, на флоте и еще чуть позднее в авиации.

В 1920-х годах компания «Duracell» наладила крупное производство батареек. К тому времени батарейки уже достаточно широко использовались в разного рода портативных электротехнических устройствах и потребность в них росла.

Сегодня производится множество разных типов элементов питания, некоторые из которых были разработаны еще в 19-ом веке, а другие едва отметили десятилетие.

Рассмотрим основные виды современных батареек:

1. Никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cad). Анод - никель, катод - кадмиевый.

2. Никель-металлогидридные аккумуляторы (Ni-MH). Анод - никель, катод - гидриды (металлические сплавы, способные удерживать атомарный водород).

3. Литий-ионные аккумуляторы. Ионные аноды, литиевые катоды

4. Литий-полимерные аккумуляторы. Полимерные аноды, литиевые катоды.

5. Литий-железодисульфидные батареи. Литиевый анод, железодисульфидный катод.

утилизация переработка батарейка

Исследование рынка батарей производилось в ноябре 2017 года. Был изучен ассортимент батареек крупных торговых сетей города Тобольска - это Эльдарадо, RBT, DNS, M-Vidio.

Проблема утилизаций стоит во всем мире на одном из первых мест. Наша страна не исключение, на данный момент в России всего один завод по переработки батареек и тот находится на грани окупаемости (Челябинский завод «Мегаполисресурс»). Контейнеры для сборки батареек можно найти во многих крупных торговых центрах, магазинах супермаркетах электроники, которые заключили договор с заводом.

Батарейки опасны своим химическим составом. Со временем емкость элемента разлагается, что приводит к выбросу токсических веществ в окружающую среду. На свалках батарейки подвергаются процедуре сжигания, однако дым, содержащий диоксиды попадает в воздух.

Самый большой пункт приема батарей в России основан в 2004 году, непосредственно переработкой компания занимается с октября 2013 года. КПД завода по утилизации достигает 80%, что на 20% лучше, чем за рубежом. За 2013 год переработано 3 тонны [2].

Этапы утилизации:

1. Ручная сортировка для распределения по типам.

2. Контейнерная линия доставляет в дробилку.

3. Измельченное сырье попадает под магнитную ленту для отделения элементов металлического корпуса.

4. Повторное дробление оставшейся части.

5. Оставшаяся часть подвергается процессу нейтрализации.

6. Гидрометталургическая технология - отделяет сырье на раздельные компоненты и упаковывается.

7. Захоронятся на полигонах.

С появлением Челябинского завода по утилизации источников питания - проблему утилизации батареек можно считать частично решенной. Но один завод - очень мало.

Мы рассматриваем способ переработки батареек с наибольшей выгодой переработки материалов. Он заключается в переработке марганцевого катода и цинкового анода.

Марганец и цинк способствуют росту некоторых злаковых и не только.

Разберем поэтапно идею процесса переработки батареек:

1) Сортировка: 80% всех производимых это щелочные батарейки. Мы отсеиваем батарейки других видов, такие как никель-кадмиевые, свинцово-кислые.

2) Измельчение: батарейки дробим в молотковой дробилке

3) Просеивание: пере дробленые батарейки мы отправляем на вибрационное сито, где магниты вытягивают частицы стали, которые затем отправляются на промывку и переплавку, а мощный вихревой электрический ток выталкивает другие металлы такие как медь и бронза.

А все что прошло через просевку это цинк и марганец, в дальнейшем станут удобрением.

Литература

1. Колотилина Л.Н., Кольовска А. Смирнова Е., Чумакова И.А. Внимание, батарейки! Методическое пособие для занятий с детьми. - М.: ГПБУ «Мосприрода». - 2015. - 40 с.

2. Оксенгендлер Г. И. Яды и организм: Проблемы химической безопасности. - СПб.: Наука. - 1991. - 320 с.

Размещено на Allbest.ru