CC BY
47
РЕГЕНЕРАЦИЯ СВИНЦА ИЗ ОТРАБОТАННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИДРОКСИДНО-ГИДРОТАРТРАТНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА
Г.Ф.Ахмадова, Ф.Г.Гасанова, Дагестанский государственный технический университет, г. Махачкала
З.М.Алиев.
Дагестанский государственный университет, г. Махачкала
Свинец входит в число стратегических видов сырья, причем в группу тех материалов, существующий уровень добычи которых обеспечен только на ближайшую перспективу, и освоение резерва требует крупных инвестиций. Доля вторичного свинца в общем балансе его производства непрерывно растет, достигая в промышленно развитых странах 50-60%.
Рециркуляция металла является одним из путей, позволяющих снизить роль сырьевого фактора в экономике. По существующим данным затраты энергии на производство тонны первичного свинца в четыре раза выше чем вторичного. Так же известно, что по сравнению со свинцом, выплавленным из руды, себестоимость свинца извлеченного из вторичного сырья, на 38% ниже, производительность труда в 2,9 раз выше, расход условного топлива в 1,5 раз меньше. [9,10]
Регенерация свинца в настоящее время является не только экологической, но и экономической необходимостью, поскольку производство свинца из руд не может покрыть потребности в нем.[8]
Основным и наиболее сложным источником для переработки вторичного свинца, являются отработанные свинцовые аккумуляторы. Их доля в балансе вторичного свинец -содержащего сырья составляет не менее 70-80% .
В предлагаемой статье приведены данные по утилизации свинца из отработанного аккумулятора с использованием гидроксидно-гидротартратного электролита.
Процесс выщелачивания свинца из отработанных аккумуляторов проводили в растворах гидротартрата натрия с добавлением и без добавления гидрооксида натрия. Концентрацию ионов свинца определяли комплексонометрическим титрованием. Полученные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Влияние состава электролита и времени на процесс выщелачивания_
т, мин Сс4Ы506№ = 80 г/л, Сс4Ы506№ = 80 г/л,
СыаОЫ = 100 г/л СыаОЫ = = 50 г/л
Положительная Отрицательная Положительная Отрицательная
пластина пластина пластина пластина
30 31,3 38,2 30,2 33,5
60 54,6 47,8 42,6 45,2
120 55,7 60,2 43,1 46,7
180 56,1 61,4 43,5 46,8
240 56,1 61,5 43,6 46,8
В отсутствии щелочи выщелачивания свинца не происходит. В статистических условиях без нагревания раствора активная масса выпадает из положительных и отрицательных пластин за 2-3 часа. При этом достигается концентрация свинца в растворе 55-60 г/л. Возможна одновременная переработка отрицательных и положительных пластин, т.к. при их растворении достигается близкая концентрация ионов свинца в растворе.
При использовании растворов для электролиза важное значение имеет электропроводность растворов. С увеличением электропроводности раствора снижается напряжение и тем самым уменьшаются затраты электроэнергии. Была определена также электропроводность электролита, отличающегося содержанием гидрооксида натрия. Полученные данные представлены на рис. 1.
Рис. 1. Влияние состава электролита на удельную электропроводность (Сс4н506ма = 80 г/л)
Максимальная электропроводность раствора наблюдается при концентрации гидрооксида натрия 100-150г/л.
Для изучения влияния плотности тока на выход по току свинца электролиз проводился в растворе, содержащем 80 г/л гидротартрата натрия, 100 г/л гидрооксида натрия, 20 г/л ионов свинца. В качестве катода использовали пластинку из чистого свинца, в качестве анода - пластину отработанного аккумулятора. Интервал плотностей тока от 4 до 30 мА/см2 Массу выделившегося на катоде свинца определяли гравиметрически.
Полученные данные приведены на рис. 2.
ВТ, % 100"
80
60
40
5 10 15 20 25 30 1, мА/см2
Рис 2. Зависимость выхода по току свинца от плотности тока. О = 0,35 Ач, Срь2+ =20г/л, Сс.4Н50б№= 80 г/л, С№он =100 г/л.
При проведении электролиза при плотности тока 5 - 12 мА/см2 выход по току свинца превышает 90 %. Дальнейшее повышение плотности тока приводит к снижению выхода по току.
Для разработки технологического процесса была изучена кинетика анодного растворения свинцовых решеток и катодного восстановления свинца путем снятия вольтамперных кривых на потенциостате П-5827М. Электродом сравнения служил насыщенный хлорсеребряный электрод, все потенциалы приведены относительно него. Поляризующий электрод сделан из
платины, рабочий - из свинца.
На рис.3. представлена вольтамперная кривая анодного растворения свинца. В области потенциалов от -0,2 до 0,4 В происходит активное растворение свинца; положительнее потенциала 0,4 В рост тока по мере увеличения потенциала замедляется, ток проходит через максимум при потенциале около 0,5 В и далее падает. Начиная с потенциала 1,2 В наблюдается область подъема тока.
Рис.3. Вольтамперная кривая анодного растворения свинца. г = 20 0С, V = 10 мВ/с. Сс4Н50б№ = 80 г/л, С№он = 100 г/л
Из катодной вольтамперной кривой (рис.4.) видно, что восстановление ионов свинца начинается при потенциале - 0,2В. С увеличением концентрации ионов свинца повышается предельный ток восстановления. Из кривой, снятой без добавления ионов свинца, видно, что восстановление тартрат-ионов не происходит.
Анализ катодных кривых (рис. 5) показывает, что величина предельного тока восстановления свинца линейно зависит от его содержания в растворе.
Рис. 4. Катодные вольтамперные кривые. г = 20 0С, V = 10 мВ/с.
Сс4Н50б№ = 80 г/л, Скаон = 100 г/л, СРЬ2+, г/л:1 - 0, 2 - 10, 3 - 20, 4 -40, 5 - 60.
I, 10-4 10
8 6 4 2
20 40 60 Сръ2+, г/л
Рис. 5. Зависимость предельного тока восстановления от концентрации ионов свинца. Сс4н5сша = 80 г/л, Смаон = 100 г/л.
Из катодных вольтамперных кривых, снятых в том же электролите с добавлением различных количеств сульфат-иона видно, что увеличение содержания сульфат-иона приводит к незначительному снижению предельного тока восстановления свинца, следовательно сульфат-ион не является вредной примесью при электролизе.
Рис. 6. Катодные вольтамперные кривые. t = 20 0C, V = 10 мВ/с.
Cc4H5O6Na = 80 г/л, С№оы = 100 г/л, CPb2+= 20 г/л, CSÜ42+, г/л: 1 - 0, 2 - 30, 3 - 60.
Библиографический список:
1. Раскина Р.Д., Апанасенко А.А., Лаушкина А.Я. Применение прогрессивных методов первичной подготовки лома и отходов цветных металлов. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1981 - с. 32.
2. Колобов Г.А., Бредихин В.Н., Чернобаев В.В. Сбор и обработка вторичного сырья цветных металлов. М.: Металлургия, 1993 - с. 288.
3. Морачевскии А.Г., Коган М.С., Демидов А.И., Вайсгант З.И. Применение электрохимических методов в технологии производства вторичного свинца // Журнал прикладной химии - 1993 г. - Т. 66 - № 8 - С. 1871-1874.
