Спосіб утилізації побутових хімічних джерел електричного струму

Реферат: В способі утилізації побутових хімічних джерел електричного струму (ХДЕС) спочатку обробляють джерела струму органічними розчинниками (наприклад, дихлоретаном) для видалення захисних плівок з корпусів ХДЕС, потім промивають водою та піддають механічній деформації. Після цього джерела поміщають в реактор, де відбувається хімічна взаємодія з реагентами. Як реагенти використовують розчин азотної кислоти з додаванням комплексних сполук іонів амонію та аніонів хлору. У результаті вибіркової хімічної реакції утворюється високонасичений мінералізований розчин, який фільтрують, а тверду фазу після промивання направляють на переробку. UA 107896 C2 (12) UA 107896 C2 UA 107896 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується утилізації відходів підвищеної небезпеки другого класу, зокрема хімічних джерел електричного струму ХДЕС (побутових батарейок, акумуляторів, інших джерел електричного струму) та може бути використаний для екологічно безпечного поводження з побутовими відходами, а також вторинного отримання цінних компонентів, сировиною для якого служать ХДЕС. Як відомо, ХДЕС, зокрема батарейки, містять різні важкі метали, які навіть у невеликих кількостях можуть заподіяти шкоду здоров'ю людини. Це цинк, марганець, кадмій, нікель, ртуть та ін. Після викидання батарейки покриваються корозією (їх металеве покриття руйнується), і важкі метали потрапляють в ґрунт і ґрунтові води, а далі - в річки і озера або в артезіанські води, які використовуються для питного водопостачання. Один з найнебезпечніших металів, ртуть, може потрапити в організм людини як безпосередньо з води, так і при вживанні в їжу продуктів, приготованих з отруєних рослин або тварин, оскільки цей метал має властивість накопичуватися в тканинах живих організмів. Питання про утилізацію батарейок по-різному вирішується в різних країнах світу. Так, в Японії батарейки старанно збирають і зберігають до тих часів, коли буде винайдена оптимальна переробна технологія. В Україні на сьогоднішній день відомий спосіб утилізації батарейок розроблений на Державному підприємстві "Аргентум" м. Львів (Інформація в мережі Інтернет, адреса сайта: pl.org.ua/ekologija/vidkhodi/dokumenti-epl/utilizacija-batareiok-na-dp-argentum/). Спосіб виглядає так. Спочатку батарейки сортують на групи. Нині це поки що роблять вручну. Далі сортовані батарейки перемелюють. Роблять сепарацію (суху чи мокру) матеріалів, які є всередині. На подрібнений порошок діють сульфатною (сірчаною) кислотою. З розчину дією лугу осаджують метали (цинк, нікель, літій, хлоридні й марганцеві сполуки), подальше вилучення і розділення металів проходить електрохімічно. До технологічного розчину після вилучення металів додають нову сульфатну кислоту. Проте усі типи батарейок на ДП "Аргентум" переробляти наразі не вміють, наприклад, літійіонні батарейки, елементи живлення, які містять ртуть і кадмій тощо. Також труднощі виникають із батареями до мобільних телефонів, адже в кожної фірми - свій склад. Тому постає проблема, яку необхідно вирішити науковцям. Зараз переробляють соляні батарейки, кислотні, лужні, що містять цинк і нікель. Крім того ручна сепарація батарейок є складною (потрібно спеціальне приміщення з витяжкою, спецодяг, засоби індивідуального захисту, існує ймовірність неправильного сортування, через що може бути порушена технологія переробки, великі витрати часу, висока собівартість операцій. Необхідність в обладнанні для сухої або мокрої сепарації подрібнених ХДЕС. Це підвищені енерговитрати, амортизація, знос, утилізація промивних рідин, додаткове недешеве обладнання. Сірчана кислота (соляна кислота) як реагент відносяться до прекурсорів, обіг яких в Україні обмежено і стосовно яких встановлюються заходи контролю відповідно до законодавства України та міжнародних договорів (Постанова Кабінету Міністрів України от 6 травня 2000 р. N 770 "Про погодження Переліку наркотичних засобів, психотропних речовин і прекурсорів"). Для роботи з ними потрібна ліцензія. При дії сірчаної кислоти на метали утворюється велика кількість водню. При невідповідності концентрацій кислоти і вмісту металів можуть виділятися особливо небезпечні гази (оксиди сірки SO, SО 2, SО3, хлор Сl, сірководень тощо). В основу винаходу поставлена задача створити екологічно безпечний та ефективний спосіб утилізації ХДЕС з можливістю повторного використання перероблених матеріалів. Поставлена задача вирішується тим, що у способі утилізації побутових хімічних джерел електричного струму, який полягає у порушенні герметичності та дії хімічними реагентами, згідно з винаходом порушення герметичності проводять шляхом обробки органічними розчинниками такими як дихлоретан тощо для видалення захисної плівки з корпусу, потім промивають водою, деформують та поміщають в реактор, де проходить хімічна взаємодія з реагентами, як реагенти використовують розчин азотної кислоти в концентрації 0,5-25 % залежно від співвідношення лужних і сольових типів ХДЕС з додаванням комплексних сполук іонів амонію та аніонів хлору, утворений в результаті хімічної реакції високонасичений мінералізований розчин фільтрують, а тверду фазу після промивання направляють на переробку. Порушення герметичності хімічних джерел електричного струму шляхом обробки органічними розчинниками і механічного деформування корпусів та взаємодія з реагентами одночасно в одному реакторі різних типів джерел струму забезпечує екологічність та безпечність способу. Використання дешевої азотної кислоти в якості реагенту забезпечує економічність способу. Гази, які виділяються, вступають у позитивну хімічну реакцію з розчином, 1 UA 107896 C2 5 10 15 20 завдяки чому відбувається часткова регенерація розчинників. Спосіб здійснюють наступним чином. Спосіб передбачає одночасну переробку різних видів і типів ХДЕС шляхом хімічних реакцій між ними та реакційним середовищем у два етапи. На першому ХДЕС обробляють органічними розчинниками (наприклад, дихлоретаном) для видалення захисних плівок з корпусів ХДЕС. Потім ХДЕС промивають водою та поміщають у спеціальний пристрій, де вони деформуються, а після нього - в реактор, де відбувається хімічна взаємодія з реагентами. Як реагенти використовують розчин азотної кислоти (HNО3) в концентрації 0,5-25 % залежно від співвідношення лужних і сольових типів ХДЕС з додаванням комплексних сполук іонів амонію та аніонів хлору. У результаті вибіркової хімічної реакції утворюється високонасичений мінералізований розчин, який фільтрують, а тверду фазу після промивання направляють на переробку. Запропонований спосіб пояснюється прикладом. Приклад Для перевірки способу брали сольовий ХДЕС і лужний ХДЕС типорозміру AAA масою 6,28 г і 10,74 г відповідно. У корпусах зробили надрізи і деформації за допомогою молотка. Потім залили 25 %-ним розчином азотної кислоти з додаванням комплексних сполук іонів амонію та аніонів хлору при кімнатній температурі. Через 25 хвилин сольовий ХДЕС повністю розчинився, залишилися нерозчинні пластмасові деталі, графітова маса і ізоляційний папір. При цьому виділялися гази: N2, NО, NО2. Лужний ХДЕС розчинився протягом 48 год. з утворенням нерозчинних пластмасових деталей, латунного електрода і пластикової захисної оболонки. Отриманий розчин відфільтрували і відправили на зберігання, нерозчинні деталі складували. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 1. Спосіб утилізації побутових хімічних джерел електричного струму, який полягає у порушенні герметичності та дії хімічними реагентами, який відрізняється тим, що порушення герметичності проводять шляхом обробки органічними розчинниками для видалення захисної плівки з корпусу, промиванням водою та механічним деформуванням корпусів, потім джерела електричного струму поміщають в реактор, де проходить хімічна взаємодія з реагентами, як реагенти використовують розчин азотної кислоти з додаванням комплексних сполук іонів амонію та аніонів хлору, утворений в результаті хімічної реакції високонасичений мінералізований розчин фільтрують, а тверду фазу після промивання направляють на переробку. 2. Спосіб утилізації за п. 1, який відрізняється тим, що як розчинник для видалення захисної плівки з корпусу використовують, наприклад, дихлоретан. 3. Спосіб утилізації за п. 1, який відрізняється тим, що концентрація азотної кислоти складає 0,5-25 % залежно від співвідношення лужних і сольових типів джерел електричного струму. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2