UA151412U - Method of utilization of waste lead-tin batteries - Google Patents

Abstract

The method of utilization of waste lead-tin batteries includes dissolving the metal-containing mass of waste batteries in sulfuric acid to obtain metal sulfates. The recycling method consists of two processing stages, namely mechanical and chemical. At the mechanical stage of recycling, batteries are crushed and metal-containing parts are separated, which are then transferred to the chemical stage. The chemical stage of processing involves dissolving the metal part of the batteries in sulfuric acid, followed by treatment with sodium carbonate and sodium hydroxide, subsequent drying by calcination and reduction to metallic lead and tin.

Description

Корисна модель належить до галузі електротехніки та промислової екології, зокрема технологічних прийомів переробки джерел струму - свинцево-олов'яних акумуляторів (СОА), з отриманням після переробки сукупності мас кольорових металів, полімерних матеріалів та хімічних речовин, придатних до подальшого використання.The useful model belongs to the field of electrical engineering and industrial ecology, in particular technological methods of processing current sources - lead-tin batteries (SOA), with obtaining after processing a set of masses of non-ferrous metals, polymeric materials and chemicals, suitable for further use.

Відомий спосіб, який включає розподіл акумуляторів на металізовану і окисно-сульфатну фракції, які в подальшому переплавляють в електричній печі в присутності вуглекислого натрію, вуглецьвмісного відновлювача і флюсу (А.с. СССР Мо 996488, С22В 7/00. Способ переработки отработанньїх аккумуляторньїх батарей /И.Р. Польівянньій, С.М. Фабричноє, Р.С. Демченко,A known method, which includes the division of batteries into metallized and oxide-sulfate fractions, which are subsequently remelted in an electric furnace in the presence of sodium carbon dioxide, a carbon-containing reducing agent and flux (A.s. USSR Mo 996488, C22B 7/00. A method of processing spent storage batteries /I.R. Polivyanniy, S.M. Fabrychnoye, R.S. Demchenko,

В.А. Лата, И.И. Девчич. - БИ Мо 61983. - С. 138) Недоліком цього способу є те, що переробці підлягає тільки металізована та окисно-сульфатна фракції. Переробка інших компонентів з метою подальшого використання їх в народному господарстві не передбачається.V.A. Lata, I.I. Girl - BI Mo 61983. - P. 138) The disadvantage of this method is that only the metallized and oxidized-sulfate fraction is subject to processing. Processing of other components for the purpose of their further use in the national economy is not envisaged.

Відомий спосіб переробки відпрацьованих акумуляторних батарей (патент РФ Мо 2573650) шляхом їх подрібнення при температурі 40-50 "С і подальшого сортування з метою вилучення корисних компонентів. Процес подрібнення проходить поетапно: після сортування батареї піддаються попередньому і остаточному подрібненню, магнітній сепарації, просіюванню. При неможливості отримати досить чисті компоненти масу частинок піддають переплавці.There is a known method of processing spent batteries (patent RF Mo 2573650) by grinding them at a temperature of 40-50 "C and further sorting in order to extract useful components. The grinding process takes place in stages: after sorting, the batteries are subjected to preliminary and final grinding, magnetic separation, sieving. If it is impossible to obtain sufficiently pure components, the mass of particles is subjected to remelting.

Недоліками даного способу є високий ступінь втрат немагнітних компонентів акумуляторних, батарей, особливо при подальшому використанні методу переплавлення.Disadvantages of this method are the high degree of loss of non-magnetic components of accumulators, batteries, especially with the subsequent use of the remelting method.

Відомий спосіб |А.с. 74728, СССР, МПК НОїМ 10/06, 10/54| переробки непридатних свинцевих пластин, що включає виплавлення металу решіток, подрібнення сульфатно-оксидної фракції, завантаження порошкоподібної фракції в катодний простір електролізера, проведення електролізу, вилучення губчастого свинцю, його брикетування і переплавлення. Недоліком даного способу є значна трудомісткість процесу переробки.A known method |A.s. 74728, USSR, IPC NOiM 10/06, 10/54| processing of unusable lead plates, which includes melting the metal of the grids, grinding the sulfate-oxide fraction, loading the powdered fraction into the cathode space of the electrolyzer, conducting electrolysis, extracting spongy lead, briquetting and remelting. The disadvantage of this method is the significant laboriousness of the processing process.

Відомий спосіб підготовки брухту свинцевих акумуляторів (Купряков Ю.П. Виробництво важких кольорових металів із брухту і відходів. - Харків: "Основа", 1992. - С. 118-128) до металургійного переділу шляхом оброблення акумуляторів за допомогою двостадійного подрібнення в одновалковій і молотковій дробарках, мокрого ситового просівання на віброгрохоті з одержанням підрешітного окисно-сульфатного металевого концентрату і надрешітного продукту, що містить шматки моноблоків і сепараторів (органіку). НадрешітнийThere is a known method of preparing scrap lead batteries (Kupryakov Y.P. Production of heavy non-ferrous metals from scrap and waste. - Kharkiv: "Osnova", 1992. - P. 118-128) for metallurgical redistribution by processing batteries using two-stage grinding in a single-roll and hammer crushers, wet sieve sieving on a vibrating screen to obtain a sub-sieve oxide-sulfate metal concentrate and a super-sieve product containing pieces of monoblocks and separators (organic matter). Superlattice

Зо продукт надходить надалі у суспензію на сортування у важкому середовищі. Свинець, що осів, після промивання і сушіння направляють на переплавлення, а органіку, що спливла, - на акумуляторні заводи для повторного використання. Недоліком цього способу є неглибокий ступінь переробки відпрацьованих акумуляторів з недостатнім рівнем видобутку металевих компонентів, полімерних матеріалів та хімічних речовин, придатних до повторного використання.From there, the product enters the suspension for sorting in a heavy environment. The settled lead, after washing and drying, is sent to remelting, and the organic matter that floated is sent to battery plants for reuse. The disadvantage of this method is the shallow degree of processing of spent batteries with insufficient extraction of metal components, polymeric materials and chemical substances suitable for repeated use.

Відомий спосіб переробки відпрацьованих акумуляторних батарей (за патентом України на корисну модель ША 97902 С2 (2012.01) С228 7/00, 0228 13/00), який включає утилізацію металічної складової акумулятора засновану на хімічній реакції з карбонатом натрію з отриманням гідрокарбонату свинцю, сульфату натрію і вуглекислого газу. Даний спосіб не дозволяє отримати метали в елементарному стані.There is a known method of processing spent batteries (according to the patent of Ukraine for a utility model No. 97902 С2 (2012.01) С228 7/00, 0228 13/00), which includes the disposal of the metal component of the battery based on a chemical reaction with sodium carbonate to obtain lead hydrogen carbonate, sodium sulfate and carbon dioxide. This method does not allow obtaining metals in an elemental state.

Найближчим аналогом до заявленого способу є спосіб вилучення металів з відпрацьованих лужних акумуляторів |за патентом України на корисну модель ОА1Т35123. МПК НОМ 10/24 (2006.01), НОТМ 10/42 (2006.01)|), який дозволяє одержувати цінні метали шляхом розчинення металовмісної маси відпрацьованих акумуляторів у сульфатній кислоті з отриманням сульфатів металів, що в подальшому піддаються гідрохімічному поділу на дві фази - рідку, розчинну сіль метацинкової кислоти, і нерозчинну - у вигляді твердого осаду гідроксиду нікелю, які можна розділити шляхом фільтрації, тобто зробити декантацію (виокремлення) осаду гідроксиду нікелю.The closest analog to the claimed method is the method of extracting metals from spent alkaline batteries according to the patent of Ukraine for the utility model OA1T35123. IPC НОМ 10/24 (2006.01), NOTМ 10/42 (2006.01)|), which allows obtaining valuable metals by dissolving the metal-containing mass of spent batteries in sulfuric acid to obtain metal sulfates, which are subsequently subjected to hydrochemical separation into two phases - liquid, soluble salt of metazinc acid, and insoluble - in the form of a solid precipitate of nickel hydroxide, which can be separated by filtration, that is, to decant (separate) the precipitate of nickel hydroxide.

Недоліком аналога є неможливість відокремлення сульфатів заліза та нікелю для залізонікелевих акумуляторів в рамках запропонованого у способі хімічного поділу.The disadvantage of the analogue is the impossibility of separating iron and nickel sulfates for iron-nickel batteries within the framework of the chemical separation proposed in the method.

Задачею корисної моделі є розробка способу утилізації відпрацьованих свинцево-олов'яних акумуляторів, який би дозволив здійснювати сумісну утилізацію акумуляторів з видобутком металічних свинцю та олова при залученні незначних матеріальних ресурсів.The task of the useful model is to develop a method of disposal of spent lead-tin batteries, which would allow for the compatible disposal of batteries with the extraction of metal lead and tin with the involvement of insignificant material resources.

Поставлена задача вирішується в способі утилізації відпрацьованих свинцево-олов'яних акумуляторів, що включає розчинення металовмісної маси відпрацьованих акумуляторів у сульфатній кислоті з отриманням сульфатів металів, згідно з корисною моделлю, спосіб утилізації складається з двох стадій переробки: механічної та хімічної, а саме на механічній стадії переробки відбувається подрібнення акумуляторних батарей та відокремлення металомістких частин, які потім потрапляють на хімічну стадію переробки, яка полягає в бо розчиненні металічної частини акумуляторів у сульфатній кислоті з подальшою обробкою натрій карбонатом та натрій гідроксидом, послідовним сушінням прожарюванням та відновленням до металічних свинцю та олова.The task is solved in a method of disposal of used lead-tin batteries, which includes dissolving the metal-containing mass of used batteries in sulfuric acid to obtain metal sulfates, according to a useful model, the method of disposal consists of two stages of processing: mechanical and chemical, namely on the mechanical at the processing stage, batteries are crushed and metal-containing parts are separated, which then enter the chemical processing stage, which consists in dissolving the metal part of the batteries in sulfuric acid, followed by sodium carbonate and sodium hydroxide treatment, successive drying by roasting and reduction to metallic lead and tin.

В основу корисної моделі закладений реагентний енерго- і ресурсозберігаючий, екологічно безпечний спосіб спільної утилізації свинець- та олововмісних гальванічних елементів.The useful model is based on a reactive, energy- and resource-saving, environmentally safe method of joint disposal of lead- and tin-containing galvanic cells.

Цей спосіб засновано на різній здатності свинцю та олова до комплексоутворення, реакційній здатності з кислотами і лугами та їх розчинності. Цей спосіб переробки свинцево- олов'яних акумуляторів дозволяє відмовитися від попереднього розбирання гальванічних елементів та їх сортування, не залежить від внутрішнього стану гальванічного елемента, дозволяє одночасно переробляти всі типи свинецьвмісних гальванічних елементів без зміни технологічного процесу, не потребує коштовних реагентів та створення високих температур.This method is based on the different ability of lead and tin to complex formation, reactivity with acids and alkalis, and their solubility. This method of processing lead-tin batteries allows you to abandon the preliminary disassembly of galvanic cells and their sorting, does not depend on the internal state of the galvanic cell, allows you to simultaneously process all types of lead-containing galvanic cells without changing the technological process, does not require expensive reagents and the creation of high temperatures.

Крім цього робота з розчинами при низьких температурах дозволяє збільшити екологічну безпеку виробництва і покращити екологію довкілля.In addition, working with solutions at low temperatures allows to increase the environmental safety of production and improve the ecology of the environment.

Розроблений спосіб здійснюється у дві стадії. На першій стадії здійснюється видалення подрібненої пластичної маси з механічної суміші, яка утворюється в процесі дроблення акумуляторів, а на другій - розчиняють металовмісну частину у сульфатній кислоті з подальшою обробкою натрій гідроксидом, здійснюють розділення гідроксидів стануму і плюмбуму: 1. Подрібнення свинцево-олов'яних акумуляторів 2. Розділення пластмаси та активної маси СОА повітряною сепарацією 3. Розчинення активної маси у 60 95 сульфатній кислоті 4. Мембране розділення СО? і Не та збір їх у газозбірник 5. Розділення свинцю і олова вакуум фільтруванням 6. Обробка стануму сульфату стехіометричною кількістю натрію гідроксиду 7. Вакуумне фільтрування натрію сульфату і стануму гідроксиду. 8. Упарювання і сушіння розчину натрію сульфату 9. Сушіння і прокалювання стануму гідроксиду з отриманням стануму (ІІ) оксиду 10. Отримання металічного олова із стануму (ІІ) оксиду 11. Добування свинцю з осаду плюмбуму сульфату конверсією у карбонат концентрованому розчині натрію карбонату 12. Вакуум фільтрування розчину з отриманням розчину натрію сульфату і плюмбумуThe developed method is carried out in two stages. At the first stage, the crushed plastic mass is removed from the mechanical mixture, which is formed in the process of crushing batteries, and at the second stage, the metal-containing part is dissolved in sulfuric acid with subsequent treatment with sodium hydroxide, and the hydroxides of stannous and lead are separated: 1. Grinding of lead-tin batteries 2. Separation of plastic and active mass of COA by air separation 3. Dissolution of active mass in 60 95 sulfuric acid 4. Membrane separation of CO? and Not collecting them in a gas collector 5. Separation of lead and tin by vacuum filtration 6. Treatment of solid sulfate with a stoichiometric amount of sodium hydroxide 7. Vacuum filtering of sodium sulfate and solid hydroxide. 8. Evaporation and drying of the sodium sulfate solution 9. Drying and calcination of the solid hydroxide to obtain the solid (II) oxide 10. Obtaining metallic tin from the solid (II) oxide 11. Extraction of lead from the sediment of lead sulfate by conversion to carbonate in a concentrated solution of sodium carbonate 12. Vacuum filtration of the solution to obtain a solution of sodium sulfate and lead

Зо карбонату 13. Сушіння і прокалювання плюмбуму карбонату 14. Відновлення плюмбуму (ІІ) оксиду воднем до металічного свинцю 15. Отримання свинцю (ІМ) оксиду окисненням плюмбуму (ІЇ) оксиду киснем.From carbonate 13. Drying and calcination of lead carbonate 14. Reduction of lead (II) oxide with hydrogen to metallic lead 15. Preparation of lead (II) oxide by oxidation of lead (II) oxide with oxygen.

Відпрацьовані свинцево-олов'яні акумулятори подрібнюють і повітряною сепарацією відокремлюють пластичну масу (поліпропілен) від активної маси. Активну масу розчиняють у 60 95 сульфатній кислоті.Spent lead-tin batteries are crushed and the plastic mass (polypropylene) is separated from the active mass by air separation. The active mass is dissolved in 60 95 sulfuric acid.

ЗпяНгЗО-5п504НаТZpyaNgZO-5p504NaT

РБО2.НгЗО-РЬБЗО | -НгО-0,505RBO2.NgZO-RBBZO | -NgO-0.505

Газоподібні водень і кисень після мембранного розділення збирають у газозбірники. Осад плюмбуму сульфату відділяють від розчину стануму сульфату вакуумним фільтруванням.Gaseous hydrogen and oxygen after membrane separation are collected in gas collectors. The precipitate of lead sulfate is separated from the solid sulfate solution by vacuum filtration.

Розчин стануму сульфату оброблюють стехіометричною кількістю натрій гідроксиду.The solid sulfate solution is treated with a stoichiometric amount of sodium hydroxide.

ЗзпОО42Маон-5п(ОН)» | МаоZzpOO42Maon-5p(OH)" | Mao

Осад стануму гідроксиду фільтрують. З фільтрату після упарювання отримують кристалічний продукт - десятиводний натрій сульфат. Олово із осаду його гідроксиду отримують у вигляді металічного олова зп(ОН)».-ЗпОзНгоОТThe solid hydroxide precipitate is filtered. From the filtrate after evaporation, a crystalline product is obtained - sodium sulfate dihydrate. Tin is obtained from the precipitate of its hydroxide in the form of metallic tin zp(OH)".-ZpOzNhoOT

ЗпОзНо-5паНгОТ, або у вигляді комплексу стануму 2гМаоНазп(ОН)2гІ|-Маг5п(ОН)).ZpOzNo-5paNgOT, or in the form of a complex will become 2gMaoNazp(OH)2gI|-Mag5p(OH)).

Із осаду плюмбуму сульфату отримують товарні продукти - свинець або плюмбум (ІМ) оксидCommercial products - lead or lead (IM) oxide are obtained from the precipitate of lead sulfate

РЬБЗО4)-Ма2бОз-РЬСО»), -Ма?5ОХРбБЗО4)-Ма2бОз-ПБСО»), -Ма?5ОХ

РОСОз-РрОЖСО»ТROSOz-RrOJSO»T

РЬО--0,502-РБО»PHO--0.502-RBO"

РБО--Н2-РЬ--НгОТRBO--H2-Pb--HgOT

Запропонований спосіб утилізації дозволяє повернути у сферу виробництва компоненти свинцево-олов'яних акумуляторів у вигляді товарних продуктів: свинець та олово - для електротехнічної промисловості, сполуки стануму і плюмбуму - для виробництва хімічних джерел струму і металургійної промисловості, натрію сульфату - для скляної промисловості.The proposed disposal method allows to return the components of lead-tin batteries to the field of production in the form of commercial products: lead and tin - for the electrotechnical industry, compounds of stanium and lead - for the production of chemical current sources and the metallurgical industry, sodium sulfate - for the glass industry.

Спосіб утилізації відпрацьованих акумуляторних батарей, при якому проводять механічну і бо хімічну стадії переробки складових акумуляторних батарей, який відрізняється тим, що при механічній стадії переробки виконують подрібнення акумуляторних батарей, відокремлення металічних частин акумулятора.The method of disposal of spent batteries, in which the mechanical and chemical stage of processing of the components of the batteries is carried out, which differs in that during the mechanical stage of processing, the batteries are crushed and the metal parts of the battery are separated.

Після цього на хімічній стадії переробки розчиняють металовмісну частину в сульфатній кислоті.After that, at the chemical stage of processing, the metal-containing part is dissolved in sulfuric acid.

Використовуючи хімічне розділення та фільтрацію, отриману пульпу розділяють на осад і фільтрат з наступною нейтралізацією, сушать та збирають товарні продукти.Using chemical separation and filtration, the obtained pulp is separated into sediment and filtrate with subsequent neutralization, drying and collection of marketable products.

Claims (1)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб утилізації відпрацьованих свинцево-олов'яних акумуляторів, що включає розчинення металовмісної маси відпрацьованих акумуляторів у сульфатній кислоті з отриманням сульфатів металів, який відрізняється тим, що спосіб утилізації складається з двох стадій переробки: механічної та хімічної, причому на механічній стадії переробки відбувається подрібнення акумуляторних батарей та відокремлення металовмісних частин, які потім потрапляють на хімічну стадію переробки, яка полягає в розчиненні металічної частини акумуляторів у сульфатній кислоті з подальшою обробкою натрію карбонатом та натрію гідроксидом, послідовним сушінням прожарюванням та відновленням до металічних свинцю та олова.USEFUL MODEL FORMULA The method of disposal of used lead-tin batteries, which includes dissolving the metal-containing mass of used batteries in sulfuric acid to obtain metal sulfates, which is distinguished by the fact that the method of disposal consists of two stages of processing: mechanical and chemical, and at the mechanical stage of processing batteries are crushed and metal-containing parts are separated, which then enter the chemical processing stage, which consists in dissolving the metal part of batteries in sulfuric acid, followed by treatment with sodium carbonate and sodium hydroxide, successive drying by roasting and reduction to metallic lead and tin.