Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ СВИНЦА ИЗ СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ ОТХОДОВ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Изобретение относится к области электрохимических производств, в частности к способам извлечения свинца из отходов аккумуляторных батарей. Изобретение может быть использовано для получения свинца из щелочных растворов.

Известен способ извлечения свинца из раствора, содержащего плюмбит и сульфат натрия путем нейтрализации кислотой по реакции

Na₂PbO₂+2H₂O₄→PbSO₄+Na₂SO₄+H₂O.

Осадок сульфата свинца возвращают на десульфатацию (Марачевский А.Г. ЖПХ, 1998, №6, с.881-890).

Недостатком данного способа является проведение дополнительных технологических операций - нейтрализация, фильтрация, отмывка осадка водой, что существенно удорожает стоимость продукта (Na₂SO₄).

Наиболее близким аналогом-прототипом является извлечение свинца в виде катодной губки из сульфаминовых и кремнефтористоводородных электролитов.

Недостатком данного способа является неполная степень извлечения свинца, поскольку из исследуемых растворов свинец выделяется на предельном токе и диффузионные ограничения со временем могут заметно снизить скорость его осаждения. Кроме этого, образование на аноде шлама в виде корки создает дополнительное сопротивление и препятствует процессу осаждения свинца на катоде (Прикладная электрохимия. Изд. 2-е, пер. и доп. Под ред. Н.Т. Кудрявцева. М., «Химия», 1975, 552 с.)

Изобретение направлено на повышение степени извлечения свинца из щелочных растворов электрохимическим методом. Это достигается тем, что для извлечения свинца на катоде, используется асимметричный импульсный ток, варьируя периодическую последовательность пакетов положительных n+ и отрицательных n_- импульсов тока, причем количество импульсов в пакете выбирают из интервалов n₊=20 и 1≤n-≤10. Длительность, частоту следования импульсов и их амплитуду подбирают в зависимости от содержания свинца в щелочном растворе и импеданса электрохимической ячейки.

Способ осуществляется следующим образом.

Для электролитического извлечения свинца были приготовлены четыре раствора по следующей методике. 30 г свинцово-сульфатной пасты растворяют в 100 мл 20% - раствора NaOH в течение 60 мин при нагревании (t=333÷353K). После охлаждения осадок, включающий оксиды свинца, отфильтровывают и отмывают дистиллированной водой до нейтральной среды рН=8÷9.

Осадок подвергают сушке и прокаливают для последующего получения сурика. Раствор фильтрата объемом 400 мл делят на четыре части по 100 мл. В каждой из них содержание Pb создали соответственно 0,25 г; 0,25 г; 0,2 г и 0,15 г. Каждую часть подвергают электролизу. Первую часть постоянным током, а три другие асимметричным импульсным током.

В нестационарном режиме на электролизер подают ток от источника, позволяющего изменять соотношение импульсов тока положительного и отрицательного знаков, как n+ 20/n-(1÷10). При n+<20 заметно снижается скорость процесса, при n+>20 снижается его экономическая эффективность.

Аноды использовали графитовые, катоды - из полированного титана (площадь поверхности 20 см²). Электролиз проводится с разделением катодного и анодного пространства. Температура комнатная. Плотность катодного тока i_a=2 А/дм². Элементный анализ пасты проводили на электронном микроскопе JEOL 6380. Содержание свинца в растворе определяли атомно-адсорбционным методом с точностью до 0,01%.

Пример 1. Содержание свинца в растворе 0,25 г. На электролизер подают постоянный ток. Остаточная концентрация свинца после электролиза составила 0,05 г.

Пример 2. Содержание свинца в растворе 0,25 г. На электролизер подают чередующиеся пакеты импульсов тока: 20 импульсов положительного знака, а затем 1 импульс отрицательного знака n+/n-=20/1.

Пример 3. Содержание свинца в растворе 0,2 г. На электролизер подают 10 импульсов положительного знака, а затем 5 импульсов отрицательного знака

n+/n-=20/5.

Пример 4. Содержание свинца в растворе 0,15 г. На электролизер подают 20 импульсов положительного знака и 10 импульсов отрицательного знака n+/n-=20/10.

На всех режимах асимметричного импульсного тока (пример 2-4) достигается наиболее полное извлечение свинца из исследуемых растворов, а остаточная концентрация свинца после электролиза не выявляется.

Использование предлагаемого способа позволяет существенно снизить экономические затраты технологического процесса переработки отходов аккумуляторных батарей, обеспечить экологическую безопасность и безотходность производства.