Електроліт для вилучення свинцю з вторинної сировини на основі силіцієфлуористоводневої кислоти

Електроліт для вилучення свинцю з вторинної сировини на основі силіцієфлуористоводневої кислоти, що містить флуорсилікат свинцю, вільну со CD О) 7416 В основу корисної моделі поставлене завдання удосконалення електроліту для вилучення свинцю з вторинної сировини на основі силіцієфлуористоводневої кислоти, що дозволяє прискорити процес переробки свинцево-кислотних акумуляторів при збереженні якості осаджуваного покриття та зменшити навантаження на навколишнє середовище при проведенні даного процесу. Поставлене завдання досягається тим, що електроліт для вилучення свинцю з вторинної сировини на основі силіцієфлуористоводневої кислоти, що містить флуорсилікат свинцю, вільну силіцієфлуористоводневу кислоту, органічну добавку і воду, відповідно до корисної моделі, як добавка пропонується суміш сульфітно-спиртової барди конденсованої (ССБ) і етиленгліколю, і додатково борну кислоту при наступному співвідношенні компонентів, г/л: флуорсилікат свинцю 80-120; силіцієфлуористоводнева кислота 20-30; борна кислота 4,0-6,0; сульфітно-спиртова барда 0,5-1,2; етиленгліколь 0,5-5,0; вода решта. Прискорення процесу переробки акумуляторних пластин у даному електроліті досягається тим, що в якості анодів, які розчинюються, при проведенні електролізу використовуються акумуляторні пластини, що дозволяє проводити процеси розчинення пластин і осадження свинцю одночасно. Введення ССБ і етиленгліколю дозволяє підвищити швидкість електрохімічного розчинення акумуляторних пластин і осадження свинцю при збереженні якісного компактного дрібнокристалічного покриття шляхом підвищення граничної щільності струму. Введення етиленгліколю також дозволяє підвищити швидкість хімічного розчинення акумуляторних пластин та запобігти утворення диоксиду свинцю на аноді. Для скорочення навантаження на навколишнє середовище зменшена кількість силіцієфлуористоводневої кислоти в електроліті. Застосування електроліту даного складу дозволяє використовувати щільність струму 250280А/м2, при цьому швидкість осадження свинцю на катодах дорівнює 88-103мкм/год, швидкість розчинення акумуляторних пластин 0,871,2кг/м2-год (кількість свинцю, що перейшов у розчин, на одиницю площі анода в одиницю часу), кількість осадженого металу - 1,0-1,2кг/м2-год, катодний вихід по струму - 96-99%, анодний вихід по струму - 105-150%. Високий анодний вихід по струму (вище 100%) пов'язаний з хімічним розчиненням акумуляторних пластин. Запропонований електроліт дозволяє збільшити швидкість осадження свинцю в 1,3-1,6 разів у порівнянні з прототипом. Електроліт містить силіцієфлуористоводневу кислоту у кількості 20-30г/л. Підвищення концентрації кислоти вище ЗО г/л викликає виділення водню на катоді й осадження свинцю на катоді у виді шламу. При концентрації кислоти нижче за 20 г/л погіршується якість покриття. Концентрація в електроліті флуорсилікату свинцю складає 50-100г/л. При концентрації солі свинцю нижче за 50г/л допустима щільність стру му, а отже і швидкість осадження свинцю значно знижується. Підвищення концентрації свинцю вище за 100г/л не доцільно, тому що не приводить до збільшення допустимої щільності струму. Борна кислота у кількості 4,0-6,Ог/л додається, як буфер, для запобігання залуження прикатодного шару електроліту [4]. Підвищення концентрації борної кислоти не доцільно, тому що при низькій температурі вона випаде в осад. Зниження вмісту кислоти приводить до утворення шламу з флуористого свинцю на катоді. Сульфітно-спиртова барда (ССБ) використовується як диспергатор барвників, глини; емульгатор бітуму, асфальту; емульгатор і диспергатор гербіцидів; допоміжна речовина при фарбуванні тканин, ацетатного шовку; для дублення шкір; вирівнювач при фарбуванні; сповільнювач тужавіння цементу; депресорна присадка; добавка до композицій для очищення твердих поверхонь; сировина для виробництва ваніліну, у виробництві ливарних форм. Сульфітно-спиртова барда додається в кількості 0,5-1,2г/л. При зменшенні її змісту нижче 0,5г/л знижується допустима щільність струму, а також швидкість осадження свинцю. Збільшення кількості ССБ вище 1,2г/л також викликає зменшення допустимої щільності струму, забруднення електроліту відпрацьованої ССБ і залучення добавок в осад, що приводить до погіршення його якості. Етиленгліколь використовується у виробництві пластмас, каучуків, запашних і вибухових речовин, як компонент антифризу. Етиленгліколь додається в кількості 0,5-5,0г/л. Зменшення концентрації приводить до зниження його ефективності, збільшення кількості вище 5,Ог/л не викликає прискорення процесу. Застосування електроліту для переробки свинцево-кислотних акумуляторів і інших відходів, що містять свинець, допоможе вирішити проблему переробки небезпечних видів відходів. Крім того, електрохімічний спосіб переробки з використанням електроліту пропонованого складу вирішує основні проблеми пірометалургійних засобів переробки акумуляторів, що використовуються у даний час, бо ведеться при низьких температурах і атмосферному тиску, та дозволяє значно зменшити викиди шкідливих речовин в атмосферу. Зменшення вмісту силіцієфлуористоводневої кислоти в електроліті в порівнянні з аналогами корисної моделі приводить до зменшення кількості шкідливих речовин, які викидаються в атмосферу під час проведення процесу, а також зменшенню витрат на очищення відпрацьованого електроліту. Введення поверхнево-активної речовини (сульфітно-спиртової барди у суміші з етиленгліколем) дозволяє прискорити проведення процесу при збереженні якості свинцевого покриття, що осаджується, а також приводить до зменшення навантаження на навколишнє середовище. Крім того, введення етиленгліколю дозволяє прискорити процес розчинення акумуляторних пластин та уникнути утворення диоксиду свинцю на аноді. 7416 Електроліт готується відомим способом [5] Сульфітно-спиртову барду розчиняють у воді при нагріванні до 50-60°С і вводять в електроліт останньої Робоча температура електроліту підтримується в межах 25-40°С Підвищення температури вище 40°С не припустимо, тому що приводить до розпаду силщієфлуористоводневої кислоти на S1F4 і HF і викиду цих продуктів в атмосферне повітря Акумуляторні пластини з активною масою, що попередньо підлягають десульфатацм ХІМІЧНИМ засобом, застосовуються як аноди, а як катоди пластини з рафінованого свинцю Електролізером може бути ванна, виконана з пластику або залізобетону з футеровкою з асфальту чи ебоніту Приклади застосування винаходу 1 Використовувався розчин електроліту, що містить, г/л флуорсиліката свинцю - 100, силщієфлуористоводневої кислоти - 25,0, борної кислоти - 5,0, ССБ - 1,0, етиленгліколю - 0,5 Акумуляторні пластини вагою 195г для десульфітації активувалися протягом доби у водяному розчині NaOH з концентрацією 1г/л Потім пластини промивалися дистильованою водою і розміщувалися в електролізері як аноди Як катоди використовувалися свинцеві пластини Співвідношення площі катода до площі анода складало 1 1 Електроліз проводився протягом 3 годин при температурі 25°С, ЩІЛЬНОСТІ струму 260А/м2 та постійному перемішуванні Вихід ПО струму склав 97% КІЛЬКІСТЬ СВИНЦЮ, осадженого на катоді, склала 55,8г (швидкість осадження свинцю 96,3мкм/год) Анодний вихід по струму склав 118,4% Швидкість розчинення пластин склала 0,95кг/м2 год Інші приклади застосування корисної моделі наведені в таблиці 1 (умови ті ж, що в прикладі 1) Таблиця 1 Приклади застосування корисної моделі № п/п 1 Склад електроліту, г/л 2 PbSiFe - 70 H2SiF6 - 90 1 кальційлигнінсульфонат - 4,0 фосфор - 2,0 (прототип) PbSiF6 - 70 H2SiF6 - 90 кальційлигнінсульфонат - 4,0 2 фосфор - 2,0 (прототип) у якості анода використовується акумуляторна пластина PbSiF6 - 80 H2SiF6 - 20 3 бор к-та - 4,0 ССБ - 0,5 етиленгліколь - 0,5 PbSiF6- 120 H2SiF6 - 30,0 4 бор к-та -6,0 ССБ-0,5 етиленгліколь -1,0 PbSiFe-100 H2SiF6 - 30,0 5 бор к-та - 5,0 ССБ-1,0 етиленгліколь-5,0 6 Швидкість розчинення пластин, кг/м2 год 7 66,0 97,0 66,7 105,4 0,4 250 97,0 88,8 118,4 0,95 270 98,2 92,5 130,2 1,05 250 98,0 97,9 107,7 0,87 3 4 Швидкість осадження свинцю, м км/год 5 180 97,0 180 ЩІЛЬНІСТЬ струму, А/м2 Катодний ВИХІД ПО струму, % Анодний ВИХІД ПО струму, % 7416 Продовження таблиці 1. 1 2 PbSiFe-100 FbSiF6-30,0 6 бор. к-та - 6,0 ССБ - 0,5 етиленгліколь -1,0 PbSiFe-100 H2SiF6 - 25,0 7 бор. к-та- 5,0 ССБ-1,2 етиленгліколь - 0,5 PbSiF6 - 80 H 2 SiF 6 - 30,0 8 бор. к-та - 4,0 ССБ-1,0 етиленгліколь -1,0 PbSiF 6 - 120 H2SiF6 - 25,0 9 бор. к-та - 5,0 ССБ-1,2 етиленгліколь - 5,0 PbSiFe-100 H 2 SiF 6 - 25,0 10 бор. к-та - 5,0 ССБ- 1,0 етиленгліколь -1,0 3 4 5 6 7 260 97,3 102,9 109,7 0,88 270 99,7 96,3 133,1 1,08 260 98,8 90,0 118,6 0,99 280 99,0 100,4 107,7 0,98 270 99,0 102,9 146,1 0,97 Джерела інформації, які використані при складані заявки: 1. Патент №4026776 США, МПК С25С1/16; С25С1/22. 2. Патент №928246, Канада, МПКС25С1/18. 3. Патент №4272340, США, МПК C25D3/34 (прототип). Комп'ютерна верстка А. Крижанівськии 4. Блащук Е.Ф., Лаворко П.К. Гальванотехника. - М.К.: Гос. Научно-техническое изд-во машиностроительной литературы, 1961. - 246 с. 5. Ильин В.А. Цинкование, кадмирование, оловянирование и свинцевание. - П.: Машиностроение, 1983. -87 с. Підписне Тираж 28 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 - 4 2 , 01601