Извлечение свинца из лома аккумуляторных батарей (стр. 5 из 8)
Измельчающие элементы 5 поднимаются по крутому участку 8 вместе с частями пластин. Они проходят через сито 4, имеющееся в переднем конце 7 желоба 6 и возвращаются в нижнюю часть желоба /. Металлические частицы, собранные в поддоне 19, могут быть поданы в тигель для отливки пластин или в другое устройство для плавления свинца, а неметаллические продукты из поддона 18 могут быть направлены на стадию смешивания пасты.
Обычно желоб имеет наклон 2,4°. Спиральный желоб шириной 35 см, глубиной 41 см и средним диаметром 155 см с амплитудой вибрации 3 мм, работающий с мотором мощностью 14,72 кВт при 1750 об/мин позволяет разделять на металлические и неметаллические компоненты до 900 кг батарейных пластин в час.
Процесс предусматривает непрерывную подачу целых или измельчённых кислотных аккумуляторов вместе с карбонатом натрия и водой во вращающийся барабанный сепаратор, в котором находятся шаровые измельчающие элементы. Перемешивание сырья, которому способствуют конструкционные элементы внутри барабана, приводит к дальнейшему измельчению и разрушению частей аккумулятора, нейтрализации привнесенного электролита и превращению мелких частиц сульфата свинца в карбонат свинца. В результате образуется тяжелая суспензия активного материала, в которой плавают органические фрагменты аккумуляторов.
Суспензия активного материала постоянно вытекает из одного конца барабана и вместе с органическими фрагментами поступает в первый промывочный барабан, а тяжелые части металлических пластин вместе с другими частями аккумуляторов, состоящими из свинцовых сплавов с малым содержанием сурьмы, тонут в суспензии и удаляются с противоположного конца барабана во второй промывочный барабан. Часть вытекающей суспензии перекачивается назад в барабан, куда подается также определенное количество воды. Оставшаяся часть суспензии подается в концентрирующий аппарат для дальнейшей переработки.
Установка состоит из обычного мокрого сепаратора 1, представляющего собой вращающийся барабан со спиралью 2, выходным отверстием 3, лопастями 4, желобом 5 и загрузочным отверстием 6. Вращающийся барабан 7, ось которого несколько наклонена относительно горизонтального направления, имеет несколько отверстий в стенках и разделен на две части 8 и 9; в нем также имеются трубки с отверстиями 10 для промывной воды, два бункера 18 и 19 для сбора и транспортировки жидкостей,
Рис. 2. Схема процесса разделения компонентов лома аккумуляторных батарей вытекающих из секций 8 и 9.
Установка также включает сито 11, концентрирующий аппарат 12, резервуар 13 для сбора воды декантируемой Из аппарата 12, резервуар 14 для сбора шлама, с мешалкой (на схеме не показана), а также насосы 15, 16 и 17. Свинцовые аккумуляторные батареи загружают в барабанную дробилку, в которую противотоком подается горячий газ. Куски разбитых батарей размером 2—15 см освобождаются от пасты на сите, имеющемся в дробилке, размер отверстий в котором составляет 2—30 мм. Затем куски сырья вместе со шламом в точке А подаются в загрузочное отверстие 6 сепаратора /. Шлам вместе с плавающим неактивным материалом вытекает из сепаратора через отверстие 6, а металлические компоненты транспортируются с помощью спирали 2 к отверстию <? и с помощью лопастей 4 выводятся по желобу 5.
Неактивные материалы и шлам, выходящие из сепаратора 1, подают в барабан 7, выделенный шлам направляют в резервуар 14, а неактивный материал после промывки водой, подаваемой с помощью насоса 16 по трубке 10, выводится в точке Д. Металлические компоненты направляют на сито 11 и после промывки водой рециркулируемой из резервуара 13 и свежей водой В выводятся в точке С. Промывные воды из секции 9 барабана 7 и с сита 11 подаются в концентрирующий аппарат непрерывного действия 12, откуда жидкость стекает в резервуар 13, а сконцентрированный шлам возвращается насосом 15 в резервуар 14. Возможно присутствующий избыток пасты удаляют в точке Е, например путем фильтрования части сконцентрированного шлама, выходящего из аппарата 12.
Очевидно, что при использовании достаточно производительного концентрирующего аппарата 12, регулируя поток перекачиваемый насосом 16, можно в широком интервале изменять количество подаваемой промывной воды и таким образом в случае необходимости снижать количества активного вещества, прилипающего к тонущим и всплывающим продуктам.
Процесс предусматривает выделение свинца из шлама, получаемого из отработанных аккумуляторов путем нагревания его до 100—150 СС для удаления воды с последующим взаимодействием при температуре ~1000"С с порошком углерода в закрытой электрической печи. В процессе образуется относительно небольшой объем безводного отходящего газа, что позволяет заметно снизить энергоемкость процесса выделения. Пыль и S02 могут быть легко удалены из отходящих газов.
Процесс предназначен для выделения свинца из аккумуляторов при контактировании измельченного сырья с расплавом соли щелочного металла с последующим восстановлением соединений свинца до элементарного свинца, отделением расплавленного свинца от расплава соли и транспортировкой расплавленной соли вместе с продуктами обугливания в зону горения, где соль снова нагревается до требуемой температуры и вновь возвращается на контактирование с аккумуляторами. Часть соли щелочного металла выводится из системы и подвергается очистке для того, чтобы поддерживать приблизительно одинаковый состав соли в течение процесса.
Процесс 2 предназначен для выделения свинца из лома аккумуляторных батарей путем обработки последнего водным раствором хлорида щелочного металла и соляной кислотой при повышенной температуре. При этом происходит растворение свинца, содержащегося в сырье, с образованием хлорида свинца. Процесс включает также стадии отделения водного раствора хлористого свинца от нерастворимого гартблея, кристаллизации хлористого свинца из охлажденного раствора и отделения кристаллов от жидкости, а также электролиза хлористого свинца с получением металлического свинца. Отработанные аккумуляторы разбивают в устройстве 1 и корпуса аккумуляторов, перегородки и другие подобные материалы с малой плотностью отделяют от свинцовых деталей, используя разницу в их скоростях оседания в водной суспензии. После отделения материалов, содержащих свинец, оксид свинца и сульфат свинца их подвергают измельчению в ударной дробилке с получением кусков, размеры которых позволяют проводить их выщелачивание. Измельченный материал подают в горизонтальный реактор 2 для выщелачивания, оборудованный вращающийся мешалкой. В реактор противотоком подается водный раствор NaCl и HCI.
Эксперименты показали, что эффективность выщелачивания при использовании смеси NaCl и НС1 значительно выше, чем при использовании какого-либо из этих веществ в отдельности. Добавки серной кислоты существенно увеличивают эффективность процесса выщелачивания. Наиболее эффективным при выщелачивании является водный раствор, содержащий ~80 г/л соляной кислоты, ~ 160 г/л NaCl и ~20—70 г/л серной кислоты. Оптимальной температурой проведения процесса является 70—80 °С.
В результате восстановления РЬ02, присутствующая в массе превращается в РЬО, которая переходит в раствор в виде хлорного комплекса; PbS04 также растворяется в виде хлорного комплекса. В процессе восстановления РЬ02 происходит выделение хлора. При проведении данного процесса большая часть образующегося хлора может быть использована для окисления поверхности металлического свинца, которая постоянно обновляется благодаря эффективному механическому перемешиванию; в результате этого увеличивается выход хлористого свинца.
Непрореагировавший хлор из реактора 2 направляют на стадию сжигания 10, где при сжигании в водороде образуется хлористый водород, возвращаемый в реактор 2. При эффективном проведении выщелачивания концентрация хлористого свинца в смеси составляет не менее 37 г/п, и достигается растворение 99 % сульфата и окиси свинца. Часть металлического свинца, присутствующего в исходном сырье, также превращается в хлорид свинца.
В процессе выщелачивания, несмотря на кислую реакцию среды, Происходит частичное высаживание растворенных примесей (металлов, менее активных, чем свинец) на поверхности свинца. В результате этого достигается двойной эффект: получается очень чистый хлористый свинец и металлический гартблей, имеющий такое высокое содержание, например сурьмы, что после стадии плавления 6 он может быть использован для изготовления сплавов.
Поскольку в процессе получается концентрированный раствор хлорида свинца, а растворимость РЬС12 сильно зависит от температуры, то большая часть РЬС12 может быть осаждена на стадии 3 в виде очень чистых кристаллов в результате снижения температуры до ~18 °С. Степень осаждения свинца в виде кристаллов в этом случае составляет ~84 %. После кристаллизации маточный раствор отфильтровывают и возвращают в процесс для дальнейшей переработки.
Полученные кристаллы РЬС12 сушат и сплавляют на стадии 4 с NaCl, КС1 или LiCl. При этом получается легкоплавкая смесь солей, из которой свинец может быть выделен на стадии электролиза 5 по известному методу. В результате электролиза получается свинец с чистотой 99,99 %. Маточный раствор, возвращаемый в процесс со стадии кристаллизации 3, содержащий примеси металлов и серной кислоты, перед рециркуляцией направляется для очистки на стадию 7.
На стадии 7 проводится экстракция из раствора ионов бисульфата и сульфата, например с помощью нерастворимого в воде третичного амина, в частности триоктиламина. Установлено, что при быстром и эффективном контакте выход в процессе экстракции выше, чем при длительном контакте, приводящем в конце концов к установлению равновесия. Для уменьшения вязкости и лучшего разделения фаз экстрагент разбавляют растворителем, например керосином или ксилолом. Для экстракции могут быть использованы не только третичные, но и другие амины.