Гидрометаллургическая переработка аккумуляторного лома с использованием комплексообразующего реагента

• Автор: Барашев, Алексей Русланович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Введение

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КАДМИЙСОДЕРЖАЩЕГО ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ.

1.1 Химический и фазовый состав кадмийсодержащего вторичного сырья. Источники и объемы образования.

1.2 Методы переработки кадмийсодержащих аккумуляторных батарей

1.2.1 Пирометаллургические методы.

1.2.2 Гидрометаллургические методы.

1.3 Выводы. Выбор направления исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ КАДМИЯ В ТРИЛОНАТНЫХ РАСТВОРАХ
2.1 Формы существования соединений кадмия и железа в растворах Трилона Б. Термодинамические параметры процесса выщелачивания

2.2 Влияние на растворимость и устойчивость комплексных соединений кадмия и примесей

2.3 Исследование взаимодействия оксидов кадмия и железа с Трилоном Б

2.4 Механизм образования трилонатнокадмиевого комплекса
2.5 Кинетические особенности процесса выщелачивания соединений кадмия в растворах Трилона Б.
2.5.1 Исследование выщелачивания оксидов кадмия и железа методом
потенциометрического титрования. Влияние , температуры и начальной
концентрации Трилона Б.
2.6. Кинетические особенности процесса выщелачивания соединений кадмия в растворах Трилона Б.
2.7. Определение влияния параметров выщелачивания ТЖ, температура, концентрация растворителя, , гидродинамический режим на скорость и полноту перевода кадмия в раствор методом планирования эксперимента
Выводы к главе 2
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕГЕНЕРАЦИИ ТРИЛОНА Б И ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСИДА КАДМИЯ.
3.1. Исследование процесса регенерации Трилона Б методом потенциометрического титрования.
3.2. Влияние температуры на скорость и полноту осаждения Трилона Б
3.3. Исследование гидролитического осаждения гидроксида кадмия из сульфатных растворов и получения гидроксида кадмия высокой чистоты
3.3.1. Термодинамика гидролитического осаждения кадмия из сульфатных растворов.
3.3.2. Особенности гидролитического осаждения кадмия.
3.3.3. Изучение гидролитического осаждения кадмия методом потенциометрического титрования.
Выводы к главе
4. ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ КАДМИЙСОДЕРЖАЩЕГО ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ
4.1. Методика проведения испытаний. Технологическая схема
4.2. Результаты и их обсуждение. Технологические показатели и состав продуктов
4.3. Результаты испытаний по применению полученного гидроксида кадмия для производства аккумуляторных батарей
4.4. Рекомендации по использованию промпродуктов и очистке сточных вод. Экологическая оценка технологии
4.5. Расчет экономической эффективности разработанной технологии.
4.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Эти принципы легли в основу производства большой номенклатуры никелькадмиевых аккумуляторных батарей, применяемых в настоящее время 1. В цикле зарядразряд щелочного аккумулятора на положительном оксидноникелевом электроде протекают следующие взаимодействия ОН2 ОН ЫЮОН Н е, 1. СбОН2 2е С1 Н. Н Н 2е, 1. Сс1 И СбОН2 1. Вместе с тем этот процесс обеспечивает стабилизацию давления при перезаряде герметичного никелькадмиевого аккумулятора. Н е ОН Н2 1. МЮОН ГЬ 2, 1. В положительной ламели гидроксид никеля может существовать в двух, отличающихся степенью гидратации и плотностью формах а и Р М1ОН2 в разряженном электроде присутствуют обе формы. При заряде РМ1ОН2 переходит в РЫЮОН при небольших изменениях кристаллической решетки вещества. На последней стадии заряда может образовываться уМЮОН, образование которого приводит к изменению кристаллической структуры оксидов. Напряжение разомкнутой цепи у никелькадмиевого аккумулятора в заряженном состоянии составляет 1, В. Батареи выпускают в ламельном и безламельном исполнении в нескольких десятках видов модификациий. В активную массу отрицательного электрода добавляют оксид железа БезОД графит, соединения кобальта, органические вещества и другие добавки. Электролитом служит раствор КОН с добавкой 5 гдм3 ЫОН 5. В никелькадмиевых аккумуляторах емкость кадмиевого электрода обычно на выше емкости оксидноникелевого, поэтому потенциал отрицательного электрода в цикле зарядразряд считают постоянным 6,7. Работоспособность никелькадмиевых аккумуляторов определяется постепенными изменениями при циклировании, что приводит к уменьшению емкости и выдаваемого напряжения. Щелочные никелькадмиевые источники питания находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства от шахтерского фонарика до тяговых аккумуляторов электровозов и подводных лодок. Благодаря удачному сочетанию техникоэкономических и электрических характеристик они по праву занимают одно из первых мест среди химических источников тока. Потребление никелькадмиевых источников питания составляет около от общего объема всех потребляемых химических источников тока 9. Оценить объемы их потребления и утилизации в России не представляется возможным изза отсутствия законодательной базы в области обращения с этими опасными отходами, которая позволила бы регламентировать сбор и переработку исчерпавших свой срок службы аккумуляторных батарей. Отработанные никелькадмиевые источники тока представляют собой сложное многокомпонентное сырье фазовый состав и размеры батарей в зависимости от их непосредственного предназначения могут варьироваться в широких пределах . В состав батарей могут входить различные добавки, позволяющие улучшить их эксплуатационные характеристики количество и состав этих добавок также различен. Это, в свою очередь, требует применения многостадийных нетрадиционных способов переработки отработанных батарей . Комплексная переработка щелочных никелькадмиевых аккумуляторов в настоящее время актуальна по нескольким причинам экологическим, экономическим и технологическим. Селективное выделение металлов из такого многокомпонентного сырья с широким диапазоном составов является трудной задачей и требует значительных исследований. Рециклинг подобных отходов становится важным, в особенности для никелькадмиевых батарей, изза одновременного присутствия значительных количеств ценного никеля и чрезвычайно токсичного кадмия. Поэтому, любой процесс переработки должен быть направлен на полное извлечение этих металлов в готовые продукты и исключение образования газовых выбросов и сточных вод. В большинстве случаев батареи подвергают ручной или механической разделке для концентрирования ценных компонентов и их последующей переработки пиро или гидрометаллургическими процессами. Предварительную обработку разделку осуществляют методами дробления, измельчения, магнитной сепарации с целью снизить стоимость дальнейшей металлургической переработки ,. Пирометаллургические методы, по существу, представляют собой отгонку оксида кадмия под действием высоких температур. С. Никель и кобальт остаются устойчивыми .