УДК 669.54


РЕАГЕНТНОЕ ГИДРОХИМИЧЕСКОЕ  ИЗВЛЕЧЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ МАРГЕНЕЦ- ЦИНКОВЫХ СОЛЕВЫХ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ВОЗВРАЩЕНИЕ ИХ В СФЕРУ ПРОИЗВОДСТВА


Гульда М.В.,Сеймовская Е.И.
Проценко А.В., Коломеец В.В., Дмитриков В.П.

Технологический колледж Днепродзержинского государственного технологического университета,

г. Днепродзержинск, Украина
Полтавская государственная аграрная академия,

г. Полтава, Украина


Ежегодно в Украине по самым скромным подсчетам исчерпывают свой ресурс десятки миллионов химических источников тока (ХИТ). Это означает, что образуются десятки тонн отработанных ценных цветных металлов: цинка, свинца, марганца, серебра, меди, никеля и других. Большая часть отработанных ХИТ просто выбрасывается на свалку и не утилизируется. При этом происходит  не только отчуждение земель, но и их загрязнение токсикантами  -  тяжелыми металлами, которые  образуются при разрешении ХИТ атмосферными и почвенными водами.

Выходом из этой ситуации является полная переработка отработанных ХИТ см максимальным возвратом их компонентов в сферу производства. Подобный подход существует в странах ЕС, где существуют законодательные акты и организации по сбору   и переработке отработанных  ХИТ. На рынке ЕС ежегодно реализуется 160 тыс. тонн отработанных ХИТ для переработки, что выгоднее чем  добывать руду и металлы из нее. Поскольку Украина своей сырьевой базы по многим цветным металлам и ежегодно тратят миллионы  долларов на их покупку для своей промышленности, утилизация  отработанных ХИТ и возвращении вторично в сферу производства металлокомпонентов ХИТ актуальна с экологической и экономической точек зрения.

Цель работы – изучение возможности переработки отработанных солевых марганец- цинковых гальванических элементов (МЦГЭ) и разработка экологически безопасной, энерго – ресурсосберегающей технологии позволяющей вернуть компоненты МЦГЭ в сферу производства.

Продуктами отработанных МЦГЭ являются:  металлический корпус из цинка, оксид марганца ( IV), хлорид цинка и угольный стержень.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает, что не существует универсального способа переработки ГО. В мировой практике применяют пирометаллургические, физико- химические и реагентные методы утилизации ГО, недостатки  и достоинства их описаны [1]. Нами выбран и предложен  реагентный гидрохимический способ переработки ГО. Он основан на различной способности соединений цинка, марганца  к комплексообразованию и растворимости в кислотах и щелочах. Исследования проводили в лабораторных условиях на установке, описанной в работе [1]. На каждом этапе работы проводили анализы  на содержание компонентов по методикам [2,3]. Анализы показали, что остаточная  содержания компонентов ГО соответствует их экологическим стандартам и отвечает рекомендациям ВОЗ[4].

Отработанные МЦГЭ измельчали, выщелачивали водой электролит (хлорид цинка) и отделяли его от основной массы вакуумным фильтрованием, воздушной сепарацией извлекали измельченный графит. После этого смесь  металлического цинка, оксида марганца ( IV)  растворяли в 60%- ной серной кислоты   и получали смешанный раствор сульфатов цинка  и марганца (II), газообразный водород и кислород, выделяющиеся при этих процессах после мембранного разделения  собирали в специальную емкость. Раствор сульфатов цинка и марганца (II) обрабатывали стехиометрическим количеством гидроксидом натрия и получали осадок гидроксидов цинка и марганца, которые отделяли от растворов сульфата натрия вакуумным фильтрованием. Раствор сульфата натрия упаривали, полученный продукт сушили и получали кристаллический десятиводный сульфат натрия. Осадок гидроксидов цинка и марганца (II) обрабатывали избытком  раствора гидроксида натрия, при этом гидроксид цинка  переходит в растворимый комплекс тетрагидрооксоцинкат натрия, а гидроксид марганца не растворяется и отделяется от цинка вакуумным фильтрованием, полученный продукт сушится, прокаливается на воздухе и переходит в оксид марганца (IV). Раствор комплекса цинка упаривали, полученный продукт сушили и получали кристаллический комплекс цинка.

Таким образом, используя доступные реагенты и несложную технологию удалось решить  задачу разделения шлама, отработанного МЦГЭ на составляющий компонент.

Выводы:  

1.Рассмотрено состояние шламов отработанных в химических источников тока м методы их переработки

2.Впервые предложен реагентный гидрохимический способ и схема технологии переработки отработанных солевых маргенец – цинковых гальванических элементов с разделением и возвращением вторично в сферу производства их  компонентов:

– графита, хлорида цинка, комплекса цинка, оксида марганца (IV) в качестве сырья для производства химических источников тока,

– хлорид цинка в качестве сырья для фармацевтической промышленности,

– газообразный водород и кислород для металлургической и химической промышленности

– сульфат натрия в качестве сырья для стекольной промышленности

– обессоленная вода, полученная при упаривании, сушке и прокаливании продуктов переработки для технических целей.

3. Предложенный способ переработки марганец – цинково гальванических элементов является безотходным, экологически безопасным, энерго – и ресурсосберегающим.

4. Предложенная схема технологии переработки отработанных марганец- цинково гальванических элементов может быть рекомендована для использования на предприятиях, связанных с утилизацией и переработкой отработанных химических источников тока, а также учебном процессе при чтении дисциплин «Экология» и «Перспективные химические технологии».


Список литературы:

1.Проценко А.В., Гуляев В.М. Реагентная технология извлечения металлокомпонентов из отработанных первичных источников тока. Экология ЦЧО РФ, 2011,№1 С.39-45.

2.Крешков А.П. Основы аналитической химии – М.Л.: Химия – 1989 – 447с.

3. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия – 1989-447с.

4.Тарасова В.В., Малєновский  В.С., Рибак М.Ф. Екологічна стандартизація і нормування антропогенного навантаження на природне середовище. – К.: Центр учбової літератури – 2007. – 274с.