УДК669.54:669.54


АПАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧНА СХЕМА РЕАГЕНТНОЙ ПЕРЕРОБКИ ВІДПРАЦЬОВАНИХ СВИНЦЕВО-КАДМІЄВИХ ГАЛЬВАНІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ


Проценко О.В. , Коломієц В.В., Дмитриков В.П.

Технологичний коледж

Дніпродзержинського державного технічного університету,

м. Дніпродзержинськ, Україна

Полтавська державна аграрна академія,

м. Полтава, Україна



Раніше [1] були конкретизовані головні напрями утилізації відпрацьованих свинцево-кадмієвих гальванічних елементів і акумуляторів (загальна назва СКЕ). З метою вибору оптимального варі­анту утилізації відпрацьованих СКЕ доцільно використовувати інформаційно-пошукову та ін­формаційно-аналітичну системи; за необхідності підключають експертну систему і математичнемоделювання [2].

Хімічні перетворення і фізико-технічні проце­си, що їх супроводжують, вивчали на подрібне­ному акумуляторному ломі в умовах [1, 3]. Від­працювання технології переробки СКЕ викону­вали за наслідками лабораторних досліджень, враховуючи особливості їх протікання.

Синтез технологічних схем на основі різнома­ніття варіантів різних технологічних вузлів про­водиться, наприклад, методом динамічного про­грамування - крокового ухвалення рішень за ви­значенням оптимального варіанту на основі ви­браного критерію оптимальності (мінімуму зага­льних витрат або максимуму економічного ре­зультату, що враховує величину запобіжного збитку навколишньому середовищу або значен­ня плати за дозволене скидання). Важливу роль при цьому відіграють певні евристичні правила (рекомендації). При безперервному процесі за­безпечується отримання якіснішої продукції й утворюється порівняно менша кількість відходів, знижуються також втрати сировини і матеріалів. Устаткування для безперервних процесів зазви­чай відрізняється більшою продуктивністю. Крім того, безперервні процеси відносно легко піддаються механізації й автоматизації. Їх засто­сування найраціональніше у виробництвах вели­кої потужності. В окремих випадках у періодичну схему включають безперервно працюючі техноло­гічні вузли (ректифікації, екстракції, сушки і т. д.

На основі проведе­них досліджень розроблено схему хімічних пе­ретворень СКЕ та апаратурно-технологічну схе­му утилізації відпрацьованих СКЕ (див. рис.).

Відпрацьовані СКЕ з бункера 1 потрапляють на вальцову дробарку 2, а подрібнений матеріал - у бункер 3 і далі на конвейєр 4 й завантажува­льний бункер 5 із дозатором. У реактор 6, обладна­ний механічною мішалкою з електроприводом, потрапляє подрібнений матеріал із бункера 5 і сірчана кислота з ємності 7 через дозатор 8.

Кадмій і оксид свинцю (IV) розчиняються у сірчаній кислоті з відновленням свинцю (IV) у свинець (II). Надлишок водню через каплевід- бійник 9 і холодильник 10 потрапляє до газозбі­рника 11.Насос Н подає пульпу з реактора 6 на нутч- фільтр 12, котрий безперервно розділяє пульпу на осад і фільтрат. Осад сульфату свинцю (II) після фільтру 12 подає шнек 13 у реактор 14. Для перетворення сульфату свинцю (II) у карбо­нат свинцю (II) у реактор потрапляє насичений розчин карбонату натрію з ємності 15 через дозатор 16. Пульпа з реактора 14 потрапляє на нутч-фільтр 17, котрийїїбезперервно розділяє наосад і фільтрат.

Осад карбонату свинцю після фільтру 17 під­дається сушінню в сушарці 18 і прожарюванню у термокамері 19 з одержанням оксида свинцю (IV) й оксида вуглецю (IV), котрий потрапляє на склад. Оксид свинцю відновлюють у печі 20 до металевого свинцю, що потрапляє на склад, а водяна пара утворює конденсат.

Після фільтру 17 розчин сульфату натрію упа­рюють у випарці 21 і сушать у сушарці 22, після чого сульфат натрію у вигляді кристалогідрату подають на склад. Фільтрат 12 (розчин сульфату кадмію) після фільтру подають у реактор 23.

Для перетворення сульфату кадмію на гідро­ксид кадмію у реактор подають концентрований розчин гідроксиду натрію з ємності 24 через до­затор 25, а суміш осаду гідроксиду кадмію і роз­чину сульфату натрію, що утворилася, поступає на фільтр 26. Фільтрат (розчин сульфату натрію) після фільтру 26 подають у випарку 30 і далі на склад у вигляді кристалогідрату.

Після фільтру 26 осад гідроксиду кадмію по­дають у сушарку 27 і термокамеру 28 для отри­мання сухого гідроксиду кадмію, котрий прока- люють і відновлюють у печі 29 до металевого стану і далі відправляють на склад, а водяна пара утворює конденсат. Об’єднані конденсати водя­ної пари використовують для приготування роз­чинів реагентів, котрі потрібні технологічному процесу.




Розробленапаратурно-техноло­гічну схему переробкивідпрацьованих СКЕ. За­пропонований спосіб дає змогу повернути в сфе­рувиробництва компоненти СКЕ у вигляді то­варних продуктів: свинець і кадмій - для елек­тротехнічної промисловості, сполуки свинцю і кадмію - для гальванічної і металургійної про­мисловості, сульфат натрію - для склоробного виробництва, газоподібний водень і кисень, кри хту пластмаси і конденсат знесоленої води - для технічних цілей.


Список літератури:

Дмитриков В. П. Технологія переробки відпра­цьованихсвинцево-кадмієвих гальванічних елемен­тів. Повідомлення 1. Принципи переробки хімічні реакції / В. П. Дмитриков, Р. М. Харак, О. В. Про- ценко, В. І. Коломєєц // Вісник Полтавської держав-ної аграрної академії. - 2011. - №4. - С. 147-150

Купряков Ю. П. Производство тяжелых цвет­ных металлов из лома и отходов. - Харьков : Основа. - 1992. - 399 с.

Дытнерский Ю.И.Процессы и аппараты хи­мической технологии. В 2-х кн.: Часть 1. Теоре­тические основы процессов химической техно­логии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. - М. : Химия, 1995. - 400 с.