Підвищення екологічної безпеки при електрохімічній переробці свинцево-кислотних акумуляторів у силіційфлуористих електролітах - Автореферат

Перевагою електрохімічних технологій переробки є те, що процеси ведуться при помірних температурах, на кінцевій стадії виходить метал досить високого ступеня чистоти, електричний струм виступає у ролі окислювача і відновника, що виключає необхідність введення додаткових реагентів, органічна фракція цілком виводиться з переробки. Однак, дотепер електрохімічні технології переробки акумуляторів не знайшли широкого застосування, що повязано з низькою швидкістю переробки, слабкою вивченістю залежності процесу переробки від різних факторів (складу електроліту, параметрів електролізу); не вивченістю ступеня екологічної безпеки даної технології. Граничні допустимі струми в таких електролітах у 2-4 рази перевищують величини граничних струмів в електролітах із сульфат-і фосфат-іонами. Метою досліджень є встановлення параметрів і характеристик для удосконалення більш екологічно чистої електрохімічної технології переробки свинцево-кислотних акумуляторів в електролітах на основі силіційфлуористогідрогенної кислоти, що дозволяє забезпечити більш повну переробку свинецьвміщуючих відходів і зниження навантаження на навколишнє середовище. 2. встановлено, що раціональним з екологічної і технологічної точок зору є електроліт для переробки свинцево-кислотних акумуляторів складу, г/л: свинець - 70-100, силіційфлуористогідрогенна кислота - 15-30; борна кислота - 5-10; у якості ПАР - сульфітно-спиртова барда (ССБ) - 0,8-1,2 для збільшення швидкості осадження свинцю на катоді; багатоатомний спирт (гліцерин, етиленгліколь) - 1,0-5,0 для підвищення швидкості анодного розчинення акумуляторних пластин; желатина - 0,6-1,0, для збільшення стабільності електроліту.У першому розділі проведений аналіз сучасного стану проблеми переробки відпрацьованих свинцево-кислотних акумуляторів, а також методів очищення рідких і газоподібних відходів, що утворяться в процесі переробки. Виявлено, що наявні роботи з даної теми в основному розглядають переробку окремих свинецьвміщуючих компонентів свинцево-кислотних акумуляторів (сульфатно-оксидної маси, пластин чи акумуляторного шламу), у той час, як екологічно й економічно доцільною є комплексна технологія переробки всіх компонентів акумуляторів. Показано, що розроблені методи очищення виробничих стічних вод і газових викидів, які містять забруднюючі речовини, аналогічні тим, що утворюються в процесі електрохімічної переробки свинцево-кислотних акумуляторів, мають істотні недоліки. Виведено залежність показника екологічності виробництва по електрохімічній переробці акумуляторів (кек) від вихідних параметрів процесу (таких як анодний вихід по продукту (ВПА), концентрація свинцю (CPB), сіліційфлуористогідрогенної кислоти (ССФГК) й ПАР (СПАР) в електроліті, час переробки (тпер), питомі виділення флуоридів (мфл пит) і свинцю (MPB пит) з поверхні електроліту), яка допомагає розробити склад єлектролиту для переробки, що дозволяє максимально знизити єкологічну небезпеку виробництва: (1) Встановлено, що більш перспективним є вилучення свинцю з акумуляторних пластин електрорафінуванням, яке дозволяє прискорити процес вилучення свинцю за рахунок зєднання в часі стадій розчинення й осадження, уникнути високотемпературних операцій, зменшити кількість необхідної промивної води та викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря.Таке поводження допустимої катодної щільності струму повязане з тим, що підвищення вихідної концентрації свинцю приводить до збільшення граничної дифузійної щільності струму, однак, товщина дифузійного шару (д) при цьому також збільшується, а коефіцієнт дифузії іонів Pb2 , що розряджаються, (D) залишається постійним, тому, після досягнення визначеної концентрації свинцю в електроліті (100-150 г/л) подальшого збільшення граничної дифузійної щільності струму вже не спостерігається. Зміна концентрації свинцю в електроліті не впливає на катодний вихід по струму, але змінює швидкість осадження свинцю та анодний вихід по струму. Збільшення швидкості осадження можливо до певного значення концентрації свинцю, після якого не відбувається подальшого росту швидкості осадження: в електроліті без ПАР - 100 г/л (81 мкм/год), з желатиною - 150 г/л (126,9 мкм/год), з ССБ - 100 г/л (134,3 мкм/год). Встановлено, що раціональною з екологічній та технологічній точок зору є концентрація вільної силіційфлуористогідрогенної кислоти 15-30 г/л при концентрації в електроліті свинцю 30-150 г/л, різниці в якості осаду при різних концентраціях кислоти не спостерігається, вихід по струму при збільшенні концентрації кислоти вище 30 г/л трохи знижується (на 1-2 %), швидкість осадження свинцю падає на 0,3-3,0 мкм/год в залежності від концентрації свинцю в електроліті і, відповідно, допустимої щільності струму. Швидкість утворення шламу також залежить від анодної щільності струму й ПАР: при низьких щільностях струму вона практично однакова в електроліті без ПАР і зі ССБ, з подальшим підвищенням щільності струму швидкість утворення шламу швидше зростає в електроліті зі ССБ (рис.14), акумуляторний шлам десульфатується в розчині г

Основний зміст роботи