Метод за възстановяване на никел и кадмий от използвани алкални батерии и батерии
Притежатели на патенти RU 2506328:
Изобретението се отнася до областта на вторичното производство на цветни метали. Методът за извличане на кадмий и никел от използвани алкални батерии и батерии включва химическо третиране на използвани алкални батерии и батерии с амониев хлорид чрез преминаване през тях на кондензирани пари от нагрят разтвор на амоняк във вода с разтваряне на кадмиеви и никелови оксиди и образуване на разтвори на кадмиеви и никелови амониати, разделяне на разтвори на кадмий и никелови амониати и нагряването им с разлагане на кадмиев и никелов хидроксид, утаяване на кадмиев и никелов хидроксид и отделяне на получената утайка от разтвора, нагряване на разтвора до изпаряване, кондензиране и преминаване на получения кондензат през останалата маса. Разтворът, отделен от утайката по време на химическата обработка, се проверява за наличие на кадмиеви и/или никелови амониати в него чрез пробно излагане на натриеви или калиеви сулфиди и посочената проверка се повтаря, докато в разтвора няма кадмиеви и/или никелови амониати. Изобретението осигурява ефективно отделяне на кадмиеви и никелови хидроксиди от използвани акумулатори и батерии, а също така подобрява екологичната безопасност на процеса. 4 т.п. f-ly, 2 pr.
Изобретението се отнася до областта на вторичното производство на цветни метали, по-специално от използвани никел-кадмиеви батерии и батерии.
Известният метод предвижда възможността за извличане на никел само под формата на сплав с желязо и са необходими допълнителни технологични операции за изолиране на никел и освен това с този метод на обработка възможността за по-нататъшно използване на кадмий е практически изключена.
При използване на този метод излугването на никел от магнитната фракция води до прехвърляне къмразтвор на съединения не само на никел, но и на желязо, чието отделяне от никел и кадмий е свързано със значителни технологични трудности, а въздействието върху немагнитната фракция с разтвори на амонячни соли ще прехвърли не само кадмий, но и никелов оксид, който може да се появи в тази фракция, в съответния разтвор.
Целта на изобретението е да се разработи метод, който позволява сравнително просто и ефективно отделяне на кадмиевите и никеловите хидроксиди от структурните елементи на използвани алкални никел-кадмиеви батерии и батерии.
Същността на изобретението се състои в това, че в предложения метод за извличане на кадмий и никел от използвани алкални батерии и батерии, включващо химическо третиране на използвани алкални батерии и батерии с амониев хлорид чрез преминаване през тях на кондензирани пари на нагрят разтвор на амоняк във вода с разтваряне на кадмиеви и никелови оксиди и образуване на разтвори на кадмий и никел и никел и нагряването им с разлагане на кадмиев и никелов хидроксид, утаяване на кадмиев и никелов хидроксид и отделяне на получената утайка от разтвора, нагряване на разтвора до изпаряване, кондензиране и преминаване на получения кондензат през останалата маса, докато разтворът, отделен от утайката по време на химическата обработка, се проверява за наличие на кадмий и / или никел kel амоняк чрез тестово излагане на натриеви или калиеви сулфиди и споменато Втората проверка се повтаря, докато в разтвора няма кадмиев и/или никелов амоняк.
В същото време тези отпадъчни продукти се въздействат механично, докато се получи насипна маса с хомогенна консистенция, получената насипна маса се смесва с амониев хлорид и получената насипна масамасата се нагрява и нейното нагряване, нагряване на амонячен разтвор и нагряване на разтвори на кадмиеви и никелови амониати се извършват до температури 90-110 ° C.
Освен това се използва разтвор на амоняк с концентрация 20-30%, като отделеният от утайката разтвор се проверява за наличие на кадмий и/или никелов амин съответно 0,5-1,5 часа след началото на химическото третиране, а при установяване на амоняк в него проверката на отделения разтвор се повтаря на всеки 10-15 минути.
Техническият резултат от използването на изобретението се състои в ефективното отделяне на кадмиеви и никелови хидроксиди и тяхното отделяне от структурните елементи на отработени алкални кадмиево-никелови батерии и батерии, както и в подобряване на екологичната безопасност на процеса чрез рециклиране на токсични кадмиеви съединения и провеждане на процеса в затворен обем на апарата.
Никел-кадмиевите батерии се използват широко в технологиите.
В същото време никел-кадмиевите батерии са структурно направени с вентилни тапи и запечатани, в цилиндрични, призматични или дискови кутии, с ламеларни и ламеларни електроди, а електродите, състоящи се от няколко плочи, са свързани паралелно за увеличаване на капацитета, така че отрицателните и положителните плочи се редуват. Освен това, когато се използват ламели с малка форма, електродните плочи се изработват чрез закрепване на няколко ламели, а по краищата такава плоча се затяга със стоманени ребра, които осигуряват необходимата механична якост на възела.
Между положителната и отрицателната плоча е поставен разделител, който разделя плочите пространствено и предотвратява преминаването на йони на активното вещество. Като сепаратори се използват ебонитни или полиетиленови решетки, както и различниспециални тъкани и синтетични фолиа, с които се обвиват плочите преди монтажа.
Корпусът на акумулатора е изработен от стомана или пластмаса, токопроводи и гърло за пълнене на електролит са поставени върху капака на корпуса, който е затворен с тапа на клапана, която позволява на газовете да преминават от батерията, но предотвратява проникването на външен въздух в батерията. В долната част на корпуса на акумулатора под плочите е оставено кално (шлаково) пространство, където се утаява излуженото активно вещество.
При ламелните батерии активното вещество се поставя (пресова) вътре в ламелите, а при безламелните активното вещество се нанася върху повърхността на електродните пластини.
Никеловият хидроксид се използва като активно вещество на положителния електрод, а кадмият се използва като активно вещество на отрицателния електрод.
Процесите, протичащи в никел-кадмиева алкална батерия, могат да бъдат описани с общото уравнение:
Предложеният метод за извличане на кадмий и никел от използвани алкални батерии и батерии (наричани по-долу продукт за преработка) се извършва, както следва:
В долната част на използваните батерии и акумулатори (наричани по-нататък батерията), където е концентрирана по-голямата част от натрошената активна маса, се правят отвори за изтичане на разтвора с ценни материали от активната маса, батерията се поставя вертикално в горното отделение на апарата тип Soxlett (вижте например http//alchemy.ucoz.ru/index/ehkstrakcija_apparatom_soksletta/0-5 9), am хлоридът се излива в отворения отвор на батерията (отвор за пълнене на електролита).моний (NH4Cl). В същото време в приемната долна част на този апарат се излива силен ((20-30)%) разтвор на амоняк във вода.
По време на работа е възможно и механично въздействие върху батериите чрезразрушаването им на малки парчета до получаване на хомогенна консистенция на рохкава маса, след което полученият продукт се смесва за обработка с амониеви соли (например амониев хлорид) и получената смес се зарежда в горната част на апарата.
Разтвор на алкали и амоняк във вода се нагрява до изпаряване (до температура (90-110) ° C) на амониев оксид хидрат (NH4OH), парите се кондензират в хладилник и се подават под формата на капки в отворен отвор за пълнене на електролит в батерията, разтваряне на кадмиеви и никелови оксиди (съответно CdO и NiO), но без да се засягат полимерните материали на изолатори и желязо и неговите оксиди. (Целият този скрап остава в горната част на устройството вътре в корпуса на предишната батерия или под формата на нейни фрагменти). Разтвор на кадмиеви и никелови амониати ([Ni(NH3)4](OH)2 и [Cd(NH3)6](OH)2) тече по сифона в долния нагрят приемник, където амониатите при нагряване се разлагат на кадмиев и никелов хидроксид (съответно Cd(OH)2 и Ni(OH)2) и пари на амониев хидроксид (NH4OH). Утайката от кадмиеви и никелови хидроксиди остава на дъното на приемника и след това цикълът на обработка на съответния продукт се извършва отново - амониев хидроксид, нагрят, след това охладен и съответно кондензиран и капки от този кондензат отново се подават към батерията, разположена в горната част на апарата и / или съответния скрап от батерия и последващите порции кадмиев и никелов хидроксиди отстранени.
След (0,5-1,5) часа след началото на такова физико-химично третиране на продукта, секретираният разтвор се проверява за наличие на кадмий и / или никелов амин, съответно чрез тестова експозиция на натриеви или калиеви сулфиди (съответно Na2S или K2S), след което тези тестове се повтарят на всеки 10-15 минути, докато посочената тестова експозиция покаже липсата наизолиран разтвор на кадмиев и/или никелов амоняк, след което процесът завършва.
По този начин отличителната черта на предложения метод е многократното използване на разтвор на амоняк без рестартиране на апарата, извършване на процеса в алкална среда, което изключва разтварянето на железни съединения и замърсяването на ценни продукти.
Изобретението се потвърждава от примери.
1. Метод за извличане на кадмий и никел от използвани алкални батерии и батерии, включително химическо третиране на използвани алкални батерии и батерии с амониев хлорид чрез преминаване през тях на кондензирани пари от нагрят разтвор на амоняк във вода с разтваряне на кадмиеви и никелови оксиди и образуване на разтвори на кадмиеви и никелови амониати, отделяне на разтвори на ca амониати на dmium и никел и нагряването им с разлагане на хидроксиди на кадмий и никел, утаяване на хидроксиди на кадмий и никел и отделяне на получената утайка от разтвора, нагряване на разтвора до изпаряване, кондензиране и преминаване на получения кондензат през останалата маса, докато разтворът, отделен от утайката по време на химическата обработка, се проверява за наличие на кадмий и / или никелови амониати в него чрез тестово излагане на натриеви или калиеви сулфиди и горната проверка се повтаря, докато в разтвора липсват кадмиеви и/или никелови амониати.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че използваните алкални батерии и батерии се въздействат механично до получаване на насипна маса с хомогенна консистенция и получената насипна маса се смесва с амониев хлорид.
3. Метод съгласно претенция 2, характеризиращ се с това, че получената насипна маса се нагрява при нагряване, нагряване на амонячен разтвор и нагряване на разтвора на кадмиев и никелов амоняк до температури 90-110°С.
4.2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че се използва разтвор на амоняк във вода с концентрация 20-30%.
5. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че разтворът, отделен от утайката, се проверява за наличие на амониати на кадмий и / или никел в него 0,5-1,5 часа след началото на химическата обработка и ако в него се открият амоняци, проверката на отделения разтвор се повтаря на всеки 10-15 минути.