Способ электрохимического извлечения свинца из свинцово-кислотных отходов аккумуляторных батарей

Авторы патента:

Небольсин Валерий Александрович (RU)

C22B7/00 - Переработка сырья, кроме руды, например скрапа, с целью получения цветных металлов или их соединений

Владельцы патента RU 2505613:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к способу извлечения свинца из отходов аккумуляторных батарей. Способ включает электролитическое осаждение свинца из щелочных растворов на асимметричном импульсном токе с варьированием периодической последовательности пакетов положительных n+ и отрицательных n- импульсов тока, причем количество импульсов в пакете выбирают из n+=20 и интервала 1≤n-≤10. Обеспечивается повышение степени извлечения свинца из щелочных растворов, снижение экономических затрат, экологическая безопасность и возможность безотходного производства. 4 пр.

Изобретение относится к области электрохимических производств, в частности к способам извлечения свинца из отходов аккумуляторных батарей. Изобретение может быть использовано для получения свинца из щелочных растворов.

Известен способ извлечения свинца из раствора, содержащего плюмбит и сульфат натрия путем нейтрализации кислотой по реакции

Na₂PbO₂+2H₂O₄→PbSO₄+Na₂SO₄+H₂O.

Осадок сульфата свинца возвращают на десульфатацию (Марачевский А.Г. ЖПХ, 1998, №6, с.881-890).

Недостатком данного способа является проведение дополнительных технологических операций - нейтрализация, фильтрация, отмывка осадка водой, что существенно удорожает стоимость продукта (Na₂SO₄).

Наиболее близким аналогом-прототипом является извлечение свинца в виде катодной губки из сульфаминовых и кремнефтористоводородных электролитов.

Недостатком данного способа является неполная степень извлечения свинца, поскольку из исследуемых растворов свинец выделяется на предельном токе и диффузионные ограничения со временем могут заметно снизить скорость его осаждения. Кроме этого, образование на аноде шлама в виде корки создает дополнительное сопротивление и препятствует процессу осаждения свинца на катоде (Прикладная электрохимия. Изд. 2-е, пер. и доп. Под ред. Н.Т. Кудрявцева. М., «Химия», 1975, 552 с.)

Изобретение направлено на повышение степени извлечения свинца из щелочных растворов электрохимическим методом. Это достигается тем, что для извлечения свинца на катоде, используется асимметричный импульсный ток, варьируя периодическую последовательность пакетов положительных n+ и отрицательных n_- импульсов тока, причем количество импульсов в пакете выбирают из интервалов n₊=20 и 1≤n-≤10. Длительность, частоту следования импульсов и их амплитуду подбирают в зависимости от содержания свинца в щелочном растворе и импеданса электрохимической ячейки.

Способ осуществляется следующим образом.

Для электролитического извлечения свинца были приготовлены четыре раствора по следующей методике. 30 г свинцово-сульфатной пасты растворяют в 100 мл 20% - раствора NaOH в течение 60 мин при нагревании (t=333÷353K). После охлаждения осадок, включающий оксиды свинца, отфильтровывают и отмывают дистиллированной водой до нейтральной среды рН=8÷9.

Осадок подвергают сушке и прокаливают для последующего получения сурика. Раствор фильтрата объемом 400 мл делят на четыре части по 100 мл. В каждой из них содержание Pb создали соответственно 0,25 г; 0,25 г; 0,2 г и 0,15 г. Каждую часть подвергают электролизу. Первую часть постоянным током, а три другие асимметричным импульсным током.

В нестационарном режиме на электролизер подают ток от источника, позволяющего изменять соотношение импульсов тока положительного и отрицательного знаков, как n+ 20/n-(1÷10). При n+<20 заметно снижается скорость процесса, при n+>20 снижается его экономическая эффективность.

Аноды использовали графитовые, катоды - из полированного титана (площадь поверхности 20 см²). Электролиз проводится с разделением катодного и анодного пространства. Температура комнатная. Плотность катодного тока i_a=2 А/дм². Элементный анализ пасты проводили на электронном микроскопе JEOL 6380. Содержание свинца в растворе определяли атомно-адсорбционным методом с точностью до 0,01%.

Пример 1. Содержание свинца в растворе 0,25 г. На электролизер подают постоянный ток. Остаточная концентрация свинца после электролиза составила 0,05 г.

Пример 2. Содержание свинца в растворе 0,25 г. На электролизер подают чередующиеся пакеты импульсов тока: 20 импульсов положительного знака, а затем 1 импульс отрицательного знака n+/n-=20/1.

Пример 3. Содержание свинца в растворе 0,2 г. На электролизер подают 10 импульсов положительного знака, а затем 5 импульсов отрицательного знака

n+/n-=20/5.

Пример 4. Содержание свинца в растворе 0,15 г. На электролизер подают 20 импульсов положительного знака и 10 импульсов отрицательного знака n+/n-=20/10.

На всех режимах асимметричного импульсного тока (пример 2-4) достигается наиболее полное извлечение свинца из исследуемых растворов, а остаточная концентрация свинца после электролиза не выявляется.

Использование предлагаемого способа позволяет существенно снизить экономические затраты технологического процесса переработки отходов аккумуляторных батарей, обеспечить экологическую безопасность и безотходность производства.

Способ электрохимического извлечения свинца из свинцово-кислотных отходов аккумуляторных батарей, включающий электролитическое осаждение свинца из щелочных растворов, отличающийся тем, что электролитическое осаждение свинца ведут на асимметричном импульсном токе с варьированием периодической последовательности пакетов положительных n+ и отрицательных n- импульсов тока, причем количество импульсов в пакете выбирают из n+=20 и интервала 1≤n-≤10.

Изобретение относится к электролитическому способу получения металлического свинца из десульфированной свинцовой пасты, формирующей активную часть свинцового аккумулятора.

Способ получения основного карбоната свинца // 2418103

Изобретение относится к способу получения основного карбоната свинца электролизом водного раствора с использованием анодного свинецсодержащего материала, насыщенного диоксидом углерода.

Способ утилизации свинца // 2353685

Изобретение относится к способу утилизации свинца. .

Переработка свинцовых пластин с активной массой отработанных аккумуляторов // 2326186

Изобретение относится к области электрохимических производств и является способом переработки свинцовых пластин с активной массой отработанных аккумуляторов. .

Способ переработки свинцовых аккумуляторов // 2298044

Изобретение относится к способам переработки пришедших в негодность свинцовых аккумуляторов. .

Способ электролитического рафинирования свинца // 2294984

Изобретение относится к металлургии свинца и может быть использовано при рафинировании чернового свинца от примесей. .

Способ переработки отработанных свинцовых аккумуляторов // 2245393

Изобретение относится к способам электрохимических производств, в частности к переработке пришедших в негодность свинцовых аккумуляторов. .

Способ электролитического рафинирования висмутистого свинца // 2197565

Изобретение относится к электролитическому рафинированию металлов и может быть использовано в металлургической промышленности для очистки свинца от висмута. .

Способ переработки свинец- и сульфидсодержащих шлихов золота (варианты) // 2196839

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к извлечению высокочистого золота из свинец- и сульфидсодержащих шлихов, а также разделению сплавов золота с серебром с получением металлов.

Способ отделения висмута от свинца // 2049158

Изобретение относится к металлургии висмута в частности к способам рафинирования висмута от свинца и получения солей висмута. .

Способ переработки шламов гальванических производств // 2504589

Изобретение относится к переработке промышленных отходов предприятий металлургии и машиностроения. Способ переработки шламов гальванических производств включает выщелачивание тяжелых цветных металлов раствором серной кислоты с последующим отделением твердой фазы из раствора выщелачивания отстаиванием и фильтрованием, селективную сорбцию ионов тяжелых цветных металлов с получением катодных осадков цинка, меди и никеля из десорбатов.

Установка утилизации бетона // 2503730

Изобретение относится к утилизации строительных отходов. Установка утилизации бетона содержит грохот, электромагнит и систему водоочистки, а также три технологических цепочки.

Способ переработки отходов электронной и электротехнической промышленности // 2502813

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения драгоценных металлов из отходов электронной и электротехнической промышленности.

Способ переработки свинецсодержащих продуктов, получаемых из лома отработанных автомобильных аккумуляторов // 2499062

Изобретение относится к способу переработки аккумуляторного лома. Способ включает восстановительную плавку свинецсодержащей шихты, содержащей продукт свинцовый сульфатно-оксидный, съемы обезмеживания свинца и спрудину и железистый материал в качестве восстановителя с флюсом, в качестве которого используют кварц в количестве 3-5 частей кварца на 100 частей шихты и реагентом, содержащим окись кальция.

Способ переработки отходов калийного производства // 2497961

Изобретение относится к способу переработки глинисто-солевых отходов (шламов) предприятий, перерабатывающих калиево-магниевые руды и каменную соль. Способ переработки отходов калийного производства включает стадийное гидроциклонирование отходов в виде пульпы шламов с выделением предконцентрата и пульпы хвостов.

Способ получения брикетов из фторуглеродсодержащих отходов // 2497958

Изобретение относится к области цветной металлургии, к переработке фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, содержащих хвосты флотации угольной пены и отходы газоочистки, и может быть использовано для получения брикетов.

Способ рафинирования меди // 2496894

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для огневого рафинирования медного лома, преимущественно электротехнического назначения.

Способ переработки отходов, образующихся при очистке газов рудно-термической печи // 2491360

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способу переработки титановых концентратов, полученных из редкометаллического сырья в рудно-термических печах, в частности, к способу переработки отходов, образующихся при очистке отходящих газов, образующихся в процессе плавки титанового концентрата в рудно-термической печи.

Способ утилизации отходов твердых сплавов, содержащих карбид вольфрама и кобальт в качестве связующего // 2489504

Изобретение относится к способу утилизации отходов твердых сплавов, содержащих карбид вольфрама и кобальт в качестве связующего. .

Способ извлечения платины из шлама, получаемого при растворении платиносодержащего чугуна в серной кислоте // 2488638

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к переработке шламов и концентратов, содержащих элементные кремний, углерод и платину. .

Способ извлечения никеля и кадмия из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей // 2506328

Изобретение относится к области вторичного получения цветных металлов. Способ извлечения кадмия и никеля из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей включает химическую обработку отработанных щелочных аккумуляторов и батарей с хлоридом аммония путем пропускания через них конденсированных паров нагретого раствора аммиака в воде с растворением оксидов кадмия и никеля и образованием растворов аммиакатов кадмия и никеля, выделения растворов аммиакатов кадмия и никеля и нагревания их с разложением на гидроксиды кадмия и никеля, осаждения гидроксидов кадмия и никеля и отделения полученного осадка от раствора, нагревания раствора до испарения, конденсирования его и пропускания полученного конденсата через оставшуюся массу. Отделяемый от осадка раствор при химической обработке проверяют на наличие в нем аммиакатов кадмия и/или никеля путем пробного воздействия на него сульфидами натрия или калия, а упомянутую проверку повторяют до отсутствия в растворе аммиакатов кадмия и/или никеля. Изобретение обеспечивает эффективное выделение гидроксидов кадмия и никеля из отработанных аккумуляторов и батарей, а также позволяет повысить экологическую безопасность процесса. 4 з.п. ф-лы, 2 пр.