переработка свинцовых пластин с активной массой отработанных аккумуляторов

Формула изобретения

Способ переработки свинцовых пластин с активной массой отработанных аккумуляторов, включающий электрохимическое растворение свинца в растворе электролита и его выделение, отличающийся тем, что в качестве электролита используют раствор уксусной кислоты с добавками азотной кислоты, электрохимическое растворение ведут до концентрации растворенного свинца в растворе электролита 350-450 г/л, отделяют раствор от нерастворимых остатков и выделяют из него свинец в виде товарного продукта - трехосновного сульфата свинца путем осаждения концентрированной серной кислотой.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к способам электрохимического производства, в частности к переработке пришедших в негодность свинцовых аккумуляторов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен ряд способов переработки свинцовых аккумуляторов с целью их частичной или окончательной утилизации:

1. Способ, предусматривающий переработку предварительно измельченного лома свинцовых аккумуляторов путем плавлением его в тигельной печи в присутствии флюсов из солей щелочных металлов, восстановлением при 600-700°С и раздельным сливом продукта (Заявка на изобретение №95114825 27.07.1997).

Недостатком этого способа является необходимость применения высоких температур и использования флюса.

2. Способ переработки сырья отработанных аккумуляторных батарей, заключающийся в разделительной плавке в контейнере с перфорированным днищем и гидрозатвором. По этому способу получают металлический свинец, свободный от сурьмы (Патент Российской федерации №2146298, 10.03.2000).

Недостатком этого способа является необходимость применения нестандартного оборудования, а также большое количество неутилизируемого остатка.

3. Способ переработки отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов, включающий в себя вскрытие аккумуляторов, отделение электролита с последующей плавкой с получением чернового свинцово-сурьмяного сплава и его рафинированием (Заявка на изобретение №98104676, 20.04.1999). Недостатком данного способа является многостадийность, применение высоких температур, газовые выбросы.

4. Способ переработки свинцового аккумуляторного лома, основанный на гидропросеве измельченного лома с последующим выделением металлической и окисно-сульфатной фракции с дальнейшей электроплавкой этих фракций (Патент Российской Федерации №2164537, 27.03.2001). Недостатками этого способа являются многостадийность и образование большого количества жидких отходов, содержащих соединения свинца и требующих дополнительной очистки.

5. Способ переработки отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов, заключающийся в том, что из аккумуляторов удаляют электролит и затем подвергают металлургической переработке, включающей плавку с получением свинцово-сурьмянистого сплава с последующим рафинированием при температуре не выше 1050°С (Патент Российской Федерации 2125106, 20.01.1999).

Недостатками этого способа являются многостадийность, применение высоких температур и сложное технологическое оборудование.

6. Способ переработки отработанных свинцовых аккумуляторов, заключающийся в электрохимической переработке неразрушенных свинцовых пластин в среде сульфаминовой кислоты и последующем выделении металлического свинца на катоде (Патент Российской Федерации №2245393, 27.01.2005).

Наиболее близким по технической сущности к публикуемому автором изобретению и принятым за прототип является патент Российской Федерации №2245393 27.01.2005 «Способ переработки отработанных свинцовых аккумуляторов».

Недостатками этого способа являются использование достаточно дорого сульфаминового электролита, длительность процесса.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель, которая может быть достигнута предлагаемым изобретением, сводится:

1. К экологической защите окружающей среды, что обусловливается выводом из природного оборота свинцовых соединений.

2. Получение на их основе ценного химического продукта - трехосновного сульфата свинца, являющегося стабилизатором поливинилхлорида (ПВХ).

Технический результат достигается тем, что используемые в качестве анода свинцовые пластины из отработанных аккумуляторов и содержащие активную сульфатно-окисную массу помещаются в электролизер, содержащий водный раствор уксусной кислоты с добавкой азотной кислоты, где при пропускании постоянного тока происходит электрохимическое растворение металлического свинца до концентрации 350-450 г/л в растворе электролита с последующим осаждением из электролита свинца серной кислотой в виде трехосновной сернокислой соли, ее выделение. Эту соль можно использовать в качестве стабилизатора ПВХ с последующим возвратом электролита в начало процесса. В качестве катода используется графитовый электрод. Анодное пространство отделено от катодного полупроницаемой мембраной.

Другим техническим результатом изобретения является возможность получения растворимых соединений свинца, являющихся ценными исходными продуктами для лакокрасочной промышленности, а также производства хрусталя на предприятиях стекольной промышленности.

В отличие от известного способа растворения пластин в электролизере с использованием сульфаминовой кислоты и выделением металлического свинца на катоде в предлагаемом изобретении свинец выделяется в раствор в виде свинцовой ацетатной соли с последующим его переводом и выделением из раствора в виде трехосновного сульфата свинца и возвратом электролита в начало процесса.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример

В электролизер, снабженный полупроницаемой мембраной и имеющий графитовый катод, заливают электролит, состоящий из уксусной кислоты, концентрацией 100-120 г/л с добавками 5% азотной кислоты. В качестве анодов используются свинцовые пластины с активной массой. На электроды подается постоянное напряжение. При протекании постоянного тока плотностью 35-45 мА/кв.см на аноде при комнатной температуре происходит растворение металлического свинца и активной массы. По мере растворения свинцовых пластин и активной массы и достижения концентрации в растворе ацетата свинца 350-450 г/л раствор отделяют фильтрацией от нерастворимых остатков, осаждают растворенный свинец рассчитанным количеством концентрированной серной кислоты плотностью 1,82-1,84 г/куб.см в виде трехосновного сульфата свинца. Последний отделяется фильтрованием, а ацетатный раствор вновь отправляется на электрохимическое растворение аккумуляторных пластин. Этим способом достигается практически полная утилизация свинца.

Суммарно, реакции, протекающие в электролизере:

На аноде:

РВ-2е=РВ ⁺²

В растворе:

РВО+2СН₃ СООН=РВ(СН₃СОО)₂

На катоде:

2H⁺+2е=Н ₂

РВ+4HNO₃=РВ(NO ₃)₂+2NO₂+2Н ₂О

Предложенный способ отличается от известного прототипа тем, что:

1. В качестве электролита вместо сульфаминовой кислоты используется недорогая и нетоксичная уксусная кислота.

2. Свинец из раствора выделяется химическим путем в виде трехосновного сульфата свинца и возвратом электролита в начало процесса.

Протекающая реакция описывается формулой

4РВ(СН ₃СОО)₂+3Н₂О+H ₂SO₄-3РВО·РВ SO ₄+8СН₃СООН.

Задачей данного изобретения является:

1. Охрана окружающей среды;

2. Переработка отработанных свинцовых аккумуляторов;

3. Получение ценнейшего компонента - трехосновного сульфата свинца, являющегося стабилизатором при производстве поливинилхлорида (ПВХ).

Описанный способ переработки отработанных свинцовых аккумуляторов с целью получения трехосновного сульфата свинца - стабилизатора ПВХ обладает рядом преимуществ по сравнению с существующими способами переработки свинцовых аккумуляторов:

1. Экологическая чистота процесса - отсутствие газопылевых выбросов;

2. Комнатная температура протекания процесса;

3. Использование нетоксичных и недорогих компонентов электролита;

4. Регенерация электролита;

5. Безотходная технология.

Кроме того, этот способ допускает получение растворимых солей свинца с последующим их использованием в лакокрасочной и стекольной промышленности.