Спосіб переробки свинцевих акумуляторів

Передбачуваний винахід належить до кольорової металургії, зокрема до способів переробки сировини, що містить свинець, і може бути використаний у вторинній кольоровій металургії. Відомий спосіб підготовки брухту відпрацьованих свинцевих акумуляторів, по якому оброблення акумуляторів роблять шляхом відсікання кришки з клемами на спеціальному верстаті з дисковою пилкою чи на гільйотинних ножицях з наступним висипанням вручну вмісту банок (моноблоків) на сортувальні столи і ручне сортування продуктів переробки (В.Г.Копач, А.В.Корелякін та ін., журнал «Кольорові метали», 2001р., №8, стор.37-41). Недоліком цього способу є незадовільні умови праці робітників, що зайняті на сортуванні, і недостатня продуктивність способу. Відомий електрогідравлічний спосіб дроблення і здрібнювання різних матеріалів шляхом занурення матеріалів, що дробляться, у технологічну посудину з рідиною, нижче рівня якої укріплений розрядник з електродами, підключення електродів до джерела імпульсного струму і створення в міжелектродному проміжку високовольтного імпульсного розряду, що супроводжується утворенням гідродинамічної ударної хвилі, що руйнує цілісність матеріалу, що дробиться. (Електрогідравлічний пристрій для дроблення, здрібнення та регенерації різноманітних матеріалів. Патент України №12078, МПК В02С19/18). До недоліків цього способу при його використанні для дроблення акумуляторів належать низька ефективність дроблення, обумовлена створенням електрогідравлічного розряду поза матеріалом, що дробиться, необхідність застосування високої напруги в 10-50кВ і, як наслідок, підвищена небезпека поразки електричним струмом, що вимагає використання додаткових дорогих заходів безпеки. Відомий також спосіб підготовки брухту свинцевих акумуляторів до металургійного переділу шля хом оброблення акумуляторів за допомогою двостадійного дроблення в одновалковій і молотковій дробарках, мокрого ситового просівання на віброгрохоті з одержанням підрешетного окисно-сульфатного свинцевого концентрату фракції -5мм і надрешетного продукту фракції +5мм. що містить металевий свинець і шматки моноблоків і сепараторів (органіку). Надрешетний продукт надходить надалі на сортування у важкосередовищної суспензії. У якості обважнювача використовують окисно-сульфатний концентрат. Свинець, що осів, після промивання і сушіння направляють на переплав, а органіку, що спливла, (після відділення поліхлорвінілових сепараторів і ебоніту) - на акумуляторні заводи для повторного використання. (Ю.П.Купряков, Виробництво важких кольорових металів із брухту і відходів, Харків, вид-во «Основа» при Харківському держуніверситеті, 1992, с.118-128). Недоліком цього способу-прототипу є висока собівартість переробки, обумовлена складністю використовуваних технологій оброблення акумуляторів і сортування кінцевих продуктів і наявністю великого числа передатних операцій. В основу винаходу поставлена задача підвищення продуктивності і зниження собівартості переробки свинцевих акумуляторів. Поставлена задача досягається тим, що банки акумуляторів попередньо цілком дозаливають електропровідною рідиною, заливні отвори закривають пробками, оброблення роблять у повітряному середовищі порожньої робочої камери, яка встановлена безпосередньо над сортувальною ванною, шляхом створення усередині герметично закритого акумулятора, який заповнений електропровідною рідиною, електрогідравлічного імпульсного розряду напругою 200-1000В при енергії імпульсу в каналі розряду Wімп у джоулях чисельно рівної (8-20)-ти кратної ємності акумулятора, що обробляється, Qак в ампер - годинах, Wімп=(8-20)Qак , саме імпульсний розряд створюють шляхом підключення до клем але до проміжних сполучних планок акумулятора джерела імпульсного струму, при цьому банку використовують у якості технологічної обробної посудини, а свинцеві пластини акумулятора - у якості розрядника, транспортування (передачу) продуктів оброблення на сортування роблять шляхом їхнього вільного падіння в розташовану нижче сортувальну ванну з важкосередовищною суспензією, де після спливу органіки її видаляють шкребками, а продукт, що містить свинець, який осів на дно ванни, видаляють у міру нагромадження. У якості електропровідної рідини, що заливається попередньо в акумулятор, використовують важкосередовищну суспензію, а як рідину для готування суспензії з окисно-сульфатним обважнювачем використовують електроліт з акумуляторів, які були оброблені раніше. При цьому, як джерело імпульсного струму, використовують блок конденсаторів ємністю 2,5-7,5тис.мкФ на робочу напругу не менш застосовуваної найбільшої ініціюючої напруги в каналі розряду. Заповнення банок рідиною, закриття заливальних отворів пробками і здійснювання усередині закритого акумулятора імпульсного розряду дозволяє використовувати практично всю енергію розряду на імпульсне підвищення тиску усередині банки і, як наслідок, зниження необхідної для роздроблення акумулятора енергії імпульсного розряду Wімп до величини чисельно рівної (8-20)-ти кратної ємності акумулятора, що обробляється, Qак в ампер-годинах, Wімп=(8-20)Qак . Одночасно це дає можливість виключити необхідність використання для оброблення акумуляторів масивних і дорогих дробарок, а обійтися легкою металоконструкцією порожньої робочої камери, яка встановлена безпосередньо над сортувальною ванною з важкосередовищною суспензією, об'єднати їх у єдиний пристрій і виключити додаткову операцію по транспортуванню (передачі) продуктів оброблення на важкосередовищну сепарацію. Використання свинцевих пластин акумулятора як розрядника дозволяє зменшити довжину розрядного проміжку до 4-6мм і ш рахунок цього зменшити необхідну ініціюючу напругу імпульсного струму до 200-1000В, не потребуючу додаткових за ходів безпечної експлуатації. Застосування в якості попередньо дозаливаємої в акумулятор рідини електропровідної важкосередовищної суспензії із сортувальної ванни дозволяє використовувати суспензію для виконання додаткових корисних функцій, а також додатково знизити за рахунок електропровідності суспензії ініціюючу напругу імпульсного розряду. Використання як джерело імпульсного струму блоку конденсаторів ємністю 2,5-7,5тис.мкФ (робоча напруга повинна бути не менш найбільшої ініціюючої напруги в каналі розряду, застосовуваної при обробленні акумуляторів,) дозволяє регулювати енергію імпульсного розряду і робити оброблення в безпечних умовах при низькій напрузі без додаткових витрат на те хніку безпеки, необхідних при використанні установок на напругу вище 1000В. Розглянемо приклад здійснення пропонованого способу. На фіг. представлена технологічна схема переробки свинцевих акумуляторів. Акум улятори 1, що переробляються, дозаливають оборотною важкосередовищною суспензією із сортувальної ванни 2 і закривають заливальні отвори пробками. До клем 3 чи до проміжних сполучних свинцевих пластин акумулятора підключають комунікаційні проводи від перемикача 4 джерела імпульсного струму 5. Підключений акумулятор через проріз, що закривається, подають у порожню, закриту з усі х боків (крім нижньої), робочу камеру 6, яка розташована, над сортувальною ванною 2 з важкосередовищною суспензією, і встановлюють на опорах. Як джерело імпульсного струму 5 використовуються три блоки 7 з двадцяти п'яти підключених паралельно конденсаторів ємністю 100мкФ кожний на робочу напругу не менш 1000В (наприклад, конденсаторів типу КТ 75-40-1600-100; КТ 75-40-1000-100; КТ 75-18-1000-100 чи інших аналогічних). Ємність кожного блоку конденсаторів 7 дорівнює 2500мкФ. Загальна ємність джерела імпульсного струму 5 у залежності від кількості підключених паралельно блоків конденсаторів 7 може бути рівною 2500, 5000 чи 7500мкФ. Заряд (нагромадження енергії) джерела імпульсного струму здійснюється від випрямляча 8 з регульованою напругою заряду від 200 до 1000В. Після заряду джерело імпульсного с груму 5 переключають за допомогою перемикача 4 на розряд через акумулятор 1, що переробляється, який розташований у робочій камері 6, і роблять усередині герметично закритого акумулятора, який заповнений електропровідною рідиною, імпульсний електричний розряд при напрузі 200-1000В. Максимальний розмір роздроблених шматків акумулятора при різних режимах імпульсного розряду і відносини Wімп/Qак надаються у таблиці. Ємність Енергія конденсатора Енергія Напру га іму льсного С, мкф заряду заряду розряду напру га конденсатора конденсатора при К.П.Д. пробою 2 CV V, В h=85 %, Wк = , Дж конденсатора, 2 W імп, Д ж В 5000/1000 200 100 85 380 360 306 500 625 531 620 961 817 760 1444 1227 850 1806 1535 990 2450 2083 7500/1000 200 200 170 380 720 612 500 1250 1062 620 1922 1634 760 2888 2454 850 3612 3070 990 490 4166 12 Номінальна ємність аку му ляторів , що обробляються, Q, А×ч 60 90 132 50 Макс, розмір Макс, розмір Макс, розмір Макс, розмір Макс, розмір W імп роздрі бнених W імп роздрі бнених W імп роздрі бнених Wімп роздрі бнених Wімп роздрі бнених Wім Qак Qак Qак Qак Qак Qа шматк ів шматк ів шматк ів шматк ів шматк ів 7,1 25,5 14,2 135 30 52 6,1 10,6 16,4 22.4 30,7 143 96 61 42 - 27 3,4 12,4 32,8 173 68 28 5,1 8,9 13,6 20.5 25,6 34,7 152 95 62 46 31 26 3,1 5,9 9.1 13.6 17,1 23,1 198 138 92 73 49 32 10,2 17,8 27,2 92 48 30 6,2 11,8 18,2 27,2 137 80 42 29 4,0 6,2 9,3 11,6 15,8 168 145 89 81 56 4,4 6,7 8,4 11, 4,6 8,0 12,4 18,6 23,2 31,6 158 89 69 46 33 27 5,8 8, 13, 16, 22, Аналіз існуючого досвіду оброблення акумуляторів різними способами підтверджує, що для найбільш ефективного відділення сировини, що містить свинець, від органіки (моноблоків, сепараторів і ін.) необхідне дроблення акумуляторів до розмірів найбільших шматків приблизно 40-100мм. У нашому випадку при гідроелектроімпульсному дробленні це відповідає потужності електроімпульсного розряду Wімп у джоулях чисельно рівної (8-20)-ти кратної ємності акумулятора, що переробляється, Qак в ампер-годинах, Wімп=(8-20)Qак . При збільшенні відносини Wімп/Qак більш 20 відбувається перездрібнювання розмірів шматків менше 40мм, що приводить до зайвого збільшення енерговитрат. При зменшенні відносини Wімп/Qак менше 8 розмір роздроблених шматків акумулятора стає більш 100110мм, що приводить до неповного відділення від органіки і, відповідно, до утрат сировини, що містить свинець. Джерело імпульсного струму 5 переключається перемикачем 4 на заряд. Роздроблені шматки моноблоків і частки сировини, що містить свинець, після імпульсного розряду провалюються в сортувальну ванну 2 з важкосередовищною суспензією щільністю 1,45-1,50, де після спливу органіки (моноблоків, сепараторів і ін.) її видаляють шкребками 9, а продукт, що містить свинець, осідає на дно ванни 2 і видаляється в міру нагромадження. Потім процес повторюється.