Последние конференции
- Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности, образовании и экологии
- Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности и экологии
- Современные проблемы экологии
- Экологические проблемы окружающей среды, пути и методы их решения
- Экология, образование и здоровый образ жизни
Технология переработки отработанных щелочных аккумуляторов
А.Р. Барашев, С.В. Карелов, О.С. Анисимова, А.А. Черепов
Уральский федеральный университет имени первого
Президента России Б.Н.Ельцина,
г. Екатеринбург
В настоящее время наблюдается стремительный рост объёмов производства Ni-Сd источников питания, которые находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства (от шахтерского фонарика, до тяговых аккумуляторов электровозов и подводных лодок).
Несмотря на то, что в таких аккумуляторах используется чрезвычайно опасный металл Cd, производство аккумуляторных батарей такого типа с каждым годом неуклонно растет.
В свою очередь все острее стоит проблема комплексной переработки выработавших ресурс батарей, объемы которых достигают нескольких тысяч тонн и с каждым годом эта цифра становится только больше.
Особо остро проблема с утилизацией аккумуляторных батарей стоит в России т.к. несовершенство законодательной базы в области обращения с опасными отходами приводит к тому, что отработанные аккумуляторы выбрасывают вместе с Т.Б.О.
Тем самым причиняется непоправимый ущерб окружающей среде, так как кадмий имеет 1 класс опасности, наравне с такими металлами как мышьяк и ртуть.
На сегодняшний день экологически чистой и рентабельной технологии, которая позволила бы переработать исчерпавшие свой срок аккумуляторные батареи, с получением продуктов надлежащего качества не существует.
Наибольшее распространение из пирометаллургических методов, основанных на отгонке газообразных соединений кадмия, получила вакуумная дистилляция. Кроме чрезвычайной экологической опасности данного производства, дистилляция характеризуется получением оксида кадмия низкого качества и вторичных отходов, использование которых в других отраслях проблематично.
Мировой опыт переработки кадмийсодержащих отходов показал перспективность гидрометаллургических методов, основанных, в большинстве своем, на использовании растворов серной кислоты, аммиака, солевых композиций.
Применение гидрометаллургических операций позволит решить как экологические проблемы по утилизации кадмийсодержащих отходов, так и обеспечить потребности машиностроения и металлургии в качественном оксиде кадмия.
Недостатками сернокислотного способа являются: низкая степень извлечения кадмия за счет потерь его с железосодержащим промпродуктом, технологические трудности очистки промышленных растворов. Применение аммиака ограничено его летучестью и проблематичностью регенерации.
На кафедре металлургии тяжелых цветных металлов УрФУ была проведена научно исследовательская работа, по результатом которой создана инновационная технология переработки отработанных Ni-Cd щелочных аккумуляторных батарей (рисунок).
Технологическая схема
Технология основана на использовании в качестве выщелачивающего (комплексообразующего) реагента этилендиаминтетраацетата натрия (ЭДТА). Этот растворитель отличается высокой селективностью при выщелачивании кадмия из активных масс аккумуляторов, поскольку область комплексообразования с железом и кадмием находятся в разных значениях рН среды: кадмия - в щелочной, а железа - в кислой. Следовательно, при применении щелочного раствора этилендиаминтетраацетата обеспечивается избирательное растворение оксида кадмия, а оксиды железа и другие примеси практически в неизменном виде остаются в твердой фазе.
Метод регенерации растворителя основан на том, что в кислой среде при рН раствора 1,0-1,6 этилендиаминтетраацетат приобретает молекулярную кислотную форму, практически нерастворимую в воде, что позволяет полностью отделить его от кадмийсодержащего раствора.
При нейтрализации раствора до рН 9-10 происходит количественное осаждение кадмия в виде гидроксида, который после промывки и сушки прокаливают, получая оксид кадмия, соответствующий требованиям ГОСТ 11120-75, пригодный для изготовления щелочных аккумуляторных батарей.
Разработанная технология отличается высокой степенью извлечения кадмия в товарный продукт, экологической безопасностью, возможностью полной регенерации растворителя, отсутствием вредных стоков и вторичных отходов.