Курсовая работа: Способы переработки свинцовых аккумуляторов
Большинство
электролитов, пригодных для переработки (кремнефтористоводородный,
борфтористоводородный), являются достаточно ядовитыми, их пары отравляют воздух
рабочей зоны. Однако некоторые исследователи, изучавшие процессы свинцевания в
кремне-фтористоводороднъгх электролитах, установили, что выделение вредных
веществ с поверхности электролита в процессе электролиза обусловлено его
испарением, а также распадом кремнефтористоводородной кислоты, а не
электрохимическими процессами [5, 6], поэтому снижение температуры электролита
и повышение скорости переработки способствуют снижению валовых выбросов вредных
веществ с его поверхности. В последнее время сообщается об экспериментах по
апробированию сульфаминового электролита, однако допустимая катодная плотность
тока в нем, а следовательно, и скорость переработки в 1,6 — 6 раз ниже, чем в
борфтористоводородном и кремнефтористоводородном электролитах.
К
недостаткам электрохимических технологий переработки можно отнести относительно
низкую скорость процесса. Время растворения аккумуляторных пластин в
зависимости от параметров электролиза составляет около суток. Повысить скорость
электрохимической переработки можно двумя путями: за счет технологических
(переработка пластин целиком без разделения на сульфатно-оксидную массу и
металлические решетки; совмещение во времени стадий растворения и осаждения
свинца путем переработки методом электрорафинирования, а не электроэкстракции)
и технических решений (повышение скорости анодного растворения аккумуляторных
пластин и осаждения свинца на катоде путем введения в электролитного
перемешивания электролита, подбора оптимальной температуры, расстояния между
анодом и катодом и т.д.). Так, электрорафинирование вместо электроэкстракции
ускоряет процесс в 1,5 — 2 раза, подбор оптимального как с технологической, так
и с экологической точек зрения состава электролита позволяет повысить скорость
переработки в 2 — 2,5 раза.
Другим
недостатком электрохимических технологий является необходимость проведения
предварительных операций по переводу соединений свинца в растворимую форму, так
как аккумуляторные пластины содержат свинец не только в металлической форме, но
и в виде сульфата и диоксида (20 — 35 %), практически нерастворимых в
большинстве электролитов. В основном перевод сульфата свинца в его гидроксид
осуществляется в растворах гидроксида либо карбоната натрия [2, 3]. Перевод
диоксида свинца в растворимую форму достигается добавлением перекиси водорода
либо металлического свинца в раствор для предварительной обработки.
Глава 2. СПОСОБЫ
ПЕРЕРАБОТКИ СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
утилизация свинцовый аккумулятор экологический
Изобретение
относится к цветной металлургии и предназначено для переработки отработанных
свинцово-кислотных аккумуляторов с получением товарной свинцовой продукции,
которая может быть повторно использована, например, в производстве новых
аккумуляторов. Известен способ переработки свинцово-кислотных аккумуляторов,
включающий вскрытие аккумуляторов, отделение и переработку сернокислотного
электролита, механизированную сепарацию в тяжелых средах с отделением
органических составляющих аккумуляторов, выделение свинцовой оксидно-сульфатной
фракции (пасты) и металлической фракции, представляющей собой полюса и пластины
из свинцово-сурьмяного сплава, с последующей восстановительной плавкой
оксидно-сульфатной пасты и рафинированием полученного чернового металла с
получением марочного свинца и плавкой металлической фракции с получением
чернового свинцово-сурьмяного сплава и рафинированием его с получением
свинцово-сурьмяных сплавов требуемых марок (Recicling of Metalferous Materials
Conf., Birmingham, 23-25 Apr.1990, London, Inst. of Min. and Met., 1990,
T.VIII, c. 259-273). Промпродукты рафинирования перерабатывают отдельно от
свинецсодержащих продуктов сепарации с получением свинцово-сурьмяного сплава,
выводом мышьяка в виде отвального продукта, получением медных штейнов,
пригодных к переработке в медном производстве. Недостатком этого способа
является необходимость переработки всех оборотов в отдельных циклах, с выводом
всех примесей, что требует больших трудозатрат.
В то
же время в некоторых сплавах, например в сплаве ССуА и ССуЗ по ГОСТ 1292-81,
содержание меди, являющейся легирующей примесью, составляет 0,2%, а в сплаве
УС-1 по ТУ 48-6-98-86 содержание олова и мышьяка, являющихся легирующими
примесями, составляет 0,11 - 0,15% и 0,14 - 0,20% соответственно, при
содержании меди в нем 0,05 - 0,07%. Производство сплава УС-1 требует введения в
качестве легирующей добавки дорогостоящих олова и мышьяково-свинцовой лигатуры,
т.к. содержание этих элементов в ломе и черновом свинце значительно ниже
требуемого. Производство сплавов с высоким содержанием меди требует удаления
олова и мышьяка до 0,01 - 0,03%, а полученные промпродукты (съемы
окислительного или щелочного рафинирования) необходимо перерабатывать. Известен
способ переработки свинцово-кислотных аккумуляторов, включающий вскрытие
аккумуляторов, отделение и переработку электролита, последующую переработку
аккумуляторного лома, включающую плавку шихты, содержащей аккумуляторный лом,
кокс и флюсы, в шахтной печи при подачи кислородсодержащего дутья с непрерывным
получением чернового свинцово-сурьмяного сплава, содержащего медь, олово,
мышьяк и другие примеси, и медьсодержащего штейна, рафинирование чернового
сплава от олова и мышьяка с получением медьсодержащего свинцово-сурьмяных
сплавов и рафинирование чернового сплава от меди с получением сплавов, в
которые олово и мышьяк вводят в качестве легирующих компонентов (Купряков Ю.П.
Производство тяжелых цветных металлов из лома и отходов. - Харьков,
Издательство "Основа" при Харьковском государственном университете, 1992 г. - с. 140 - 172). Плавку осуществляют в шахтной печи, в шихту помимо аккумуляторного лома, из
которого удаляют сернокислотный электролит, входят флюсы (известняк и
железосодержащий флюс), а также кокс, используемый как топливо и углеродистый
восстановитель. В результате плавки получают отвальный шлак, свинецсодержащие
пыль и штейн, направляемые на самостоятельную переработку, и черновой
свинцово-сурьмяный сплав, который направляют на дальнейшее рафинирование. При
рафинировании из сплава ликвацией, а при необходимости и сульфидированием
удаляют медь, а затем окислительным иди щелочным рафинированием олово и мышьяк.
Промпродукты рафинирования подвергают самостоятельной переработке, например
медные шликеры, плавят в короткобарабанных печах с получением штейнов,
пригодных для медного производства, а щелочные съемы направляют на
гидрометаллургическую переработку. Кроме того, медные шликеры возвращают на
плавку. В этом случае часть меди выводится со штейном шахтных печей. Этот
способ принят за прототип. Недостатком способа-прототипа, как и описанного выше
аналога, является необходимость полной переработки промпродуктов рафинирования
(медь-, мышьяк- и оловосодержащих) в отдельном цикле, что усложняет технологию
и требует дополнительных трудозатрат и расхода реагентов. При плавке передача
тепла из зоны высоких температур к ванне свинцово-сурьмяного сплава
осуществляется за счет вертикального потока горячего металла, постепенно
оседающего ниже уровня штейна и выводимого из печи. В печи происходит частичное
рафинирование свинцово-сурьмяного сплава от меди за счет снижения растворимости
меди в свинце при падении температуры. Однако проплав печи по
свинцово-сурьмяному сплаву не коррелируют с температурой процесса и высотой
ванны свинцово-сурьмяного сплава в печи. Поэтому при переохлаждении донного
слоя при низкой производительности и холодном ходе печи происходит выпадение
медных шликеров в сифоне печи и повышение вязкости свинца, что затрудняет его
выпуск и разливку. При повышении температуры процесса и росте
производительности печи происходит рост температуры выпускаемого
свинцово-сурьмяного сплава, повышается растворимость меди в нем, что вызывает
рост количества оборотов и трудозатрат при рафинировании.
Целью
изобретения является упрощение технологии переработки отработанных
свинцово-кислотных аккумуляторов.
В
известном способе, включающем вскрытие аккумуляторов, отделение и переработку
электролита, последующую переработку аккумуляторного лома, включающую плавку с
получением чернового свинцово-сурьмяного сплава, содержащего медь, олово,
мышьяк и другие примеси, рафинирование чернового свинцово-сурьмяного сплава от
олова и мышьяка с получением медьсодержащих свинцово-сурьмяных сплавов и
рафинирование чернового свинцово-сурьмяного сплава от меди с получением
сплавов, в которое олово и мышьяк вводят в качестве легирующих компонентов,
переработку медь-, олово- и мышьяксодержащих промпродуктов рафинирования,
согласно предполагаемому изобретению, промпродукты рафинирования раздельно
возвращают на плавку с получением черновых свинцово-сурьмяных сплавов -
медьсодержащие промпродукты рафинирования перерабатывают в цикле получения
медьсодержащих свинцово-сурьмяных сплавов, максимальное отношение количества
меди к количеству свинца в загрузке при плавке с получением медьсодержащих
свинцово-сурьмяных сплавов не превышает максимально допустимого значения этого
отношения в сплавах, а олово- и мышьяксодержащие промпродукты рафинирования
перерабатывают в цикле получения сплавов, содержащих олово и мышьяк в качестве
легирующих компонентов, максимальное отношение количеств олова и мышьяка к
количеству свинца в загрузке не превышает более чем в 1,1 раза максимально
допустимое значения этого отношения в сплавах. По варианту способа при плавке с
непрерывным получением свинцово-сурьмяного сплава и штейна максимальное
отношение количества меди к количеству свинца в загрузке при плавке с
получением медьсодержащих свинцово-сурьмяных сплавов не превышает максимально
допустимого значения этого отношения в сплавах более чем в 3 раза, температура
штейна не превышает 1050oC, отношение проплава печи по
свинцово-сурьмяному сплаву, отнесенного к площади пода печи, т/(м2·ч),
к высоте ванны свинцово-сурьмяного сплава в печи, м, составляет 0,7 - 1,7.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5 |