Спосіб десульфатації оксидно-сульфатної фракції при переробці лому свинцево-кислотних акумуляторів

Спосіб десульфатації оксидно-сульфатної фракції при переробці лому свинцево-кислотних акумуляторів, відповідно до якого проводять десульфатацію фракції гідроксидом лужного металу з утворенням гідроксиду свинцю й сульфату лужного металу, реакцію десульфатації здійснюють при температурі 20-50°С та при постійному перемішуванні компонентів, який відрізняється тим, що перед початком реакції в суміш додають гідроксид свинцю в кількості m, рівній 4-8мас.% від маси оксидно-сульфатної фракції, реакцію десульфатації проводять протягом часу t, що залежить від m по формулі: t(год.)=(-0,75* m(мас.%)+7,00)±0,20. Винахід відноситься до переробки лому свинцево-кислотних акумуляторів і акумуляторних батарей і може знайти застосування у відповідних технологіях. При переробці лому акумуляторів виконується десульфатація оксидно-сульфатної фракції (активної маси електродів), для того щоб істотно зменшити попадання сірки разом зі свинцем на переплавлення або на інші технологічні операції. Наявність сірки в сульфатній частині змушує застосовувати при плавці в плавильних агрегатах залізну стружку й соду, що призводить до утворення значної кількості водорозчинного шлаку (шлако-штейну), який необхідно утилізувати, і до утворення шкідливих оксидів сірки в технологічних газах, що відходять, і, як підсумок, це призводить до забруднення навколишнього сере довища. Якщо ж десульфатована фракція потім не надходить на переплавлення, а обробляється азотною кислотою, то наявність сірки, що залишилася, забруднює кінцевий продукт - нітрат свинцю. Показником ефективності процесу десульфатації оксидно-сульфатної фракції є кількість сульфату свинцю РbSO4, що залишився у кінцевому продукті цього процесу - продукті, що потім надходить на переплавлення або на інші технологічні операції. Як прототип нами взято спосіб десульфатації оксидно-сульфатної фракції при переробці лому свинцево-кислотних акумуляторів [Патент СССР №1566744 МПК С22В13/00. Способ переработки лома свинцовых аккумуляторов], відповідно до якого роблять десульфатацію фракції гідроксидом або карбонатом лужного металу з утворенням гід (19) UA (11) 91864 (21) a200801332 (22) 04.02.2008 (24) 10.09.2010 (46) 10.09.2010, Бюл.№ 17, 2010 р. (72) ДЗЕНЗЕРСЬКИЙ ВІКТОР ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ДЗЕНЗЕРСЬКИЙ ДЕНІС ВІКТОРОВИЧ, БУРИЛОВ СЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, КАЗАЧА ЮРІЙ ІВАНОВИЧ, ОХОТНІКОВ ІГОР ОЛЕГОВИЧ, СКОСАР ВЯЧЕСЛАВ ЮРІЙОВИЧ, ВИДУТА ОЛЕНА ЛЕОНІДІВНА (73) ІНСТИТУТ ТРАНСПОРТНИХ СИСТЕМ І ТЕХНОЛОГІЙ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ "ТРАНСМАГ", УКРАЇНСЬКО-УГОРСЬКЕ ЗАКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО З ІНОЗЕМНИМИ ІНВЕСТИЦІЯМИ "ВЕСТА-ДНІПРО" (56) RU 2016104 C1, 15.07.1994 GB 2073725 A, 21.10.1981 CA 1126963, 06.07.1982 EP 0575768 A1, 29.12.1993 EP 1619261 A1, 25.01.2006 ЛЯКОВА Н. и др. Исследования десульфатизации амортизированной свинцово-аккумуляторной пас C2 2 (13) 1 3 роксиду або карбонату свинцю й сульфату лужного металу. Іноді замість лужного металу використовують амоній. Звичайно реакції десульфатації здійснюють при температурі 20-50°С у продовж 0,5-5год. при постійному перемішуванні компонентів. Встановлено, що температура 20-50°С найбільш оптимальна для даного типу хімічних реакцій. Недоліком такого способу десульфатації оксидно-сульфатної фракції є досить висока кількість сульфату свинцю РbSO4, що залишається у кінцевому продукті цього процесу - порядку 35мас.% від маси десульфатованої фракції. Щоб зменшити цю кількість, наприклад, наполовину, необхідно помітно подовжити процес десульфатації - до 20-40год., що веде до надмірного подовження й подорожчання технологічного процесу. В основу винаходу поставлено завдання вдосконалення способу десульфатації оксидносульфатної фракції при переробці лому свинцевокислотних акумуляторів, при якому б досягалося помітне зменшення кількості сульфату свинцю в кінцевому продукті без збільшення тривалості процесу. Поставлене завдання вирішувалося тим, що в способі десульфатації оксидно-сульфатної фракції при переробці лому свинцево-кислотних акумуляторів, відповідно до якого роблять десульфатацію фракції гідроксидом лужного металу з утворенням гідроксиду свинцю й сульфату лужного металу, реакцію десульфатації здійснюють при температурі 20-50°С при постійному перемішуванні компонентів, відповідно до винаходу, перед початком реакції в суміш додають гідроксид свинцю в кількості m, рівному 4-8мас.% від маси оксидносульфатної фракції, реакцію десульфатації роблять протягом часу t, що залежить від m по формулі: (1) t(ч)=(-0,75 m(мас.%)+7,00)±0,20 Розкриємо суть заявленого технічного рішення. Реакцію десульфатації оксидно-сульфатної фракції можна записати в такий спосіб: (2) РbSO4+2МеОН Pb(OH)2+Ме2SO4 де Me - лужний метал. Емпірично встановлено, що швидкість реакції можна помітно збільшити, якщо перед її початком у суміш додати невелику кількість кінцевого продукту - гідроксиду свинцю. По всій імовірності це пов'язане з тим, що реакція йде ефективніше на границі зіткнення трьох речовин: початкових продуктів реакції й одного з її кінцевих продуктів. Кількість m гідроксиду свинцю, що додається, повинне бути не менш 4мас.%, інакше послаблюється ефект його додавання. Цю кількість не слід брати більше 8мас.%, оскільки при цьому, як з'ясувалося, швидкість реакції більше не зростає. У зазначених межах добавок гідроксиду свинцю тривалість t процесу десульфатації до кінцевого вмісту сульфату свинцю 1,3-1,5мас.% у десульфатованій фракції лінійно залежить від кількості добавки m, як це зазначено у формулі винаходу (див. формулу (1)). Якщо реакцію проводити тривалістю менше нижньої межі, зазначеної у формулі (1), то кінцевий зміст сульфату свинцю в продукті реакції буде більш, ніж 1,5мас.%. Реакцію не слід проводити довше, ніж верхня межа часу, зазначена у 91864 4 формулі (1), оскільки однаково кінцевий зміст сульфату свинцю в продукті реакції не стане менш 1,3мас.%. Десульфатовану фракцію, що містить оксиди й гідроксид свинцю, подають у фільтр-прес для зневоднювання, потім направляють на високотемпературне відновлювальне переплавлення. (В інших технологіях десульфатовану фракцію не переплавляють, а обробляють азотною кислотою.) Водорозчинний продукт реакції десульфатації сульфат лужного металу Ме2SO4 зливають і після фільтрації, випарювання й сушіння реалізують як кінцевий продукт. Одночасно з десульфатацією оксидносульфатної фракції можна проводити реакцію нейтралізації злитої з акумуляторів сірчаної кислоти: (3) H2SO4+2МеОН 2Н2O+Ме2SO4 І тут кінцевим продуктом реакції є сульфат лужного металу, що підлягає фільтрації, випарюванню, сушінню й реалізації. За наявними в авторів відомостями запропоновані істотні ознаки, що характеризують суть винаходу, не відомі в даному розділі техніки. Запропоноване технічне рішення може бути використане на підприємствах по переробці лому свинцево-кислотних акумуляторів й акумуляторних батарей. Опишемо, як здійснюється заявлений спосіб десульфатації оксидно-сульфатної фракції у виробничих умовах. Оксидно-сульфатна фракція, розчин злитої з акумуляторів сірчаної кислоти, гідроксид лужного металу й невелика кількість Am гідроксиду свинцю надходять у реактор для десульфатації. Залежно від місткості реактора розраховуються масові кількості оксидно-сульфатної фракції, розчину сірчаної кислоти, розчину гідроксиду лужного металу по формулах реакцій (2) і (3). Кількість m гідроксиду свинцю в масових відсотках (мас.%) розраховується, виходячи з кількості оксидно-сульфатної фракції, що надійшла. У реакторі відбувається постійне перемішування речовин і підігрів електричними обігрівачами до температури 20-50°С. Реакція проводиться протягом часу t, що залежить від m, відповідно до формули (1). Кінцеві продукти: десульфатована фракція й розчин сульфату лужного металу надходять у фільтрпрес для зневоднювання. Після цього десульфатована фракція подається на наступні технологічні переділи, а злитий розчин сульфату лужного металу випарюється й сушиться. Приклад 1. Протягом 4год. зробили реакцію десульфатації оксидно-сульфатної фракції розчином каустичної соди NaOH, додавши в початкову суміш m гідроксиду свинцю рівну 4мас.% від маси оксидносульфатної фракції. Хімічний аналіз показав, що в кінцевому продукті містилося 1,32мас.% сульфату свинцю від маси десульфатованої фракції. Приклад 2. Протягом 1год. зробили реакцію десульфатації оксидно-сульфатної фракції розчином каустичної соди NaOH, додавши в початкову суміш m гідроксиду свинцю рівну 8мас.% від маси оксидносульфатної фракції. Хімічний аналіз показав, що в 5 91864 кінцевому продукті містилося 1,45мас.% сульфату свинцю від маси десульфатованої фракції. Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 6 Як показують обидва приклади, при дотриманні умов, зазначених у формулі винаходу, досягається необхідний технічний результат. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601