PL119563B1 - Method of separation of constituents of scrap from cadmium-nickel storage batteriesakkumuljatorov - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozdziela¬ nia skladników zlomu kadmowo-niklowych aku¬ mulatorów na drodze pirometalurgicznej przez od¬ parowanie kadmu.Zlom kadmowo-niklowych akumulatorów stano¬ wi cenny surowiec wtórny do wytwarzania kon¬ centratu kadmowego i stopu zelazoniklu. Rozdzie¬ lanie poszczególnych skladników zlomowanych akumulatorów stanowi powazny problem ze wzgle¬ du na trudnosc uzyskania odpowiedniej ich czys¬ tosci.Glównym skladnikiem akumulatorów sa: zelazo, nikiel, kadm, wodorotlenek potasu i czesci orga¬ niczne stanowiace przekladki pomiedzy ogniwami.Ich udzial procentowy w stosunku do calej masy wynosi okolo 55,0°/oj zelaza 10,0% niklu 7,5% kad¬ mu i 3,0l0/o czesci organicznych.Dotychczas znanych jest kilka metod rozdzialu skladników zuzytych akumulatorów kadmowo-nik¬ lowych. Jedna z nich polega na recznym rozbra¬ janiu i segregacji poszczególnych skladników, zwlaszcza kadmowych i niklowych mas wypelnia¬ jacych wnetrza dodatnich i ujemnych plytek.Dodanie plytki z wypelnieniem zwiazkami nik¬ lu wykorzystuje sie jako pólprodukt do wytwa¬ rzania stopu zelazo-niklowego.Plytki ujemne wypelnione kadmem przetapiane sa wspólnie z materialami olowionosnymi w pie¬ cach obrotowo-wahadlowych z dodatkiem koksu, sody i zlomu zelaza.Podczas przetopu odpedzany jest metaliczny kadm i jego zwiazki które utleniaja sie i przecho¬ dza w pyl odciagany lacznie z gazami. Pyly wy¬ chwytywane sa w odpylni jako koncentrat tlen¬ ku kadmowego.Inny sposób rozdzielania kadmu od zwiazków niklu i innych skladników zlomu, polega na zasto¬ sowaniu metod hydrometalurgkznych. Zlom aku¬ mulatorowy rozcinany jest mechanicznie na ka¬ walki, a nastepnie przemywany woda celem wy¬ mycia lugu potasowego stanowiacego elektrolit akumulatorów zasadowych. Nastepnie przemyty zlom porazony jest w temperaturze 723 K celem utlenienia skladników metalicznych, po czym po¬ ddaje sie go lugowaniu w roztworze azatanu amo¬ nu NH4NQ3 przeprowadzajac do roztworu kadm w formie azotanu amonowo-kadmowego Cd(NH3)4 (N03)2.Lugowanie tlenku kadmu przebiega wed¬ lug nastepujacej reakcji: CdO+4NH4N03 = = Cd(NH3)4(N03)2+2HN03+H20. Kadm wytraca sie z roztworu podcisnieniowego jako weglan kad¬ mu za pomoca dwutlenku wegla. Po odsaczeniu we- 25 glanu kadmu z roztworu ekstrahuje sie resztki za¬ wartego tam niklu za pomoca kwasu naftoesowe- go z dodatkiem kwasu azotowego. Po odparowa¬ niu roztworu otrzymuje sie azotan niklu. Pozosta¬ losc po lugowaniu zawierajaca nikiel, oraz zela¬ zo przetapiana jest na stop zelazowo-niklowy. 10 15 20 30 119 5G3119 563 3 Znany jest takze sposób przerobu zlomu niklo¬ wo-kadmowego wedlug opisu patentowego RFN nr 1583874 polegajacy na stapianiu go w obecnosci stalego srodka redukujacego zawierajacego wegiel, odparowaniu kadmu a nastepnie jego utlenieniu i .wychwyceniu w odpylniach, podczas gdy nikiel wraz z zelazem wypada jako stop zelazo-niklawy.Przedstawione metody rozdzielania skladników zlomu akumulatorów kadmowo-niklowych maja szereg wad. Reczne rozbrajanie zuzytych akumula¬ torów obok duzej pracochlonnosci i uciazliwosci jest czynnoscia, która stanowi duze zagrozenie dla pracowników z uwagi na wdychanie unoszacych sie pylów ogromnie toksycznego kadmu. Selektyw¬ nosc recznego rozdzialu skladników akumulatorów nie jest zadawalajaca. Akumulatory malych roz¬ miarów ze wzgledu na pracochlonnosc wogóle nie sa |oz.brajane.Pefferowane plytki z blachy zelaznej wypelnia¬ ne zwiazkami kadmu, zanieczyszczone zwiazkami niklu stanowia surowiec kadmowy przerabiany razem z materialami olowionosnymi w procesie wytopu olowiu w piecu obrotowo-wahadlowym.Podczas wytopu kadm zostaje odpedzony i w pos¬ taci pylistego tlenku i razem z zwiazkami olowiu i cynku wychwycony w ocpylni. Zelazo i nikiel zanieczyszczajace plytki wypelnione zwiazkami kadmu przechodza do zuzla i sa bezpowrotnie stra¬ cone.Druga z opisanych metod charakteryzuje sie wprawdzie znaczna selektywnoscia rozdzialu sklad¬ ników, lepszym ich wykorzystaniem i wieksza wy¬ dajnoscia, lecz obejmuje duza ilosc operacji techno¬ logicznych przebiegajacych przy udziale zracych srodków o duzym zagrozeniu, takich jak kwas naf- toesowy czy azotowy. Problemem sa tu takze scie¬ ki po przemywaniu akumulatorów zawierajace roz¬ twór KOH, które trzeba przed odprowadzeniem neutralizowac.Proces wymaga duzej ilosci kosztownych urza¬ dzen i odczynników. Proces odparowywania kadmu wedlug opisu patentowego RFN nr 1583874 prze¬ biega zbyt intensywnie. Wplywa na to wysoka temperatura procesu i redukcja zwiazku kadmu do kadmu metalicznego. Wybuchowe parowanie kadmu porywa za soba mechaniczne czastki wsa¬ du 'którymi najczesciej sa zwiazki nilku. Pyly te zanieczyszczaja koncentrat tlenku kadmowego wy¬ chwytywany w odpylni. Wysoka temperatura pro¬ cesu odpedzania kadmu zapoczatkowuje parowa¬ nie niklu, które równiez przechodzi do koncentratu kadmowego. Zanieczyszczen tych nie mozna lek¬ cewazyc gdyz zwiazki niklu bardzo utrudniaja dalszy elektrolityczny proces otrzymywania meta¬ licznego kadmu.Istotna wada sposobu wedlug patentu RFN nr 1583874 jest to, ze produkt koncowy otrzymany po odparowaniu kadmu jest jednorodnym stopem zelazo niklowym z reguly o niskim udziale niklu w, stosunku do zelaza. Zwiekszenie w tym stopie udzialu niklu mozliwe je-st tylko poprzez kosztow¬ ne swiezenie tego stopu i wyprowadzenie z niego zelaza w formie tlenków zelaza do zuzla.Celem wynalazku jest lepsze wykorzystanie cennych skladników zuzytych akumulatorów, zwlaszcza kadmu i niklu, a wiec zwiekszenie stop¬ nia ich odzysku i zwiekszenie stopnia selektyw¬ nosci ich rozdzialu oraz zwiekszenie uzytecznosci stopu zelazc-niiklowego. Dla osiagniecia tego celu 5 stawia sie za zadanie ustalenia postepowania tech¬ nicznego które zwiekszy kontakt zwiazków niklu z reduktorami i przedluzy czas intensywnej re¬ dukcji, zapobieganie parowaniu niklu, przedluzy czas odparowania kadmu i doprowadzi do powsta¬ lo nia niejednorodnej mieszaniny zelaza i niklu.Wedlug wynalazku cel ten osiaga sie przez odpa¬ rowanie kadmu i zwiazków kadmu z akumulato¬ rów nie rozdrobnionych w wyniku ogrzania ich do temperatury 1273—1473 K nie dopuszczajac do 15 stopnia zlomu. Pary tlenku kadmowego zestalaja sie na pylisty tlenek kadmowy który wychwytu¬ je sie w odpylniach.Równoczesnie z odparowaniem kadmu prowadzi sie redukcje niklu za pomoca zwiazków wagla 20 zawartych w ogniwach akumulatorów oraz za po¬ moca zelaza. Redukcja niklu zachodzi intensyw¬ nie dzieki scislemu kontaktowi reagujacych ze* so¬ ba zwiazków oraz dzieki temu, ze w obudowach akumulatorów istnieja najlepsze warunki redukcji. 25 Przez caly czas procesu odpedzania kadmu i re¬ dukcji niklu zlom akumulatorowy jest przemiesz¬ czany w obrotowym piecu.Zaleta sposobu wedlug wynalazku jest otrzyma¬ nie koncentratu kadmowego bez zanieczyszczen so zwiazkami niklu. Sposobem wedlug wynalazku usunieto przyczyny tego zanieczyszczenia jakimi bylo zbyt intensywne odparowanie kadmu, które¬ go uchodzace pary porywaly mechanicznie pyliste czastki wsadu oraz zapoczatkowanie parowania 35 niklu, którego pary po utlenieniu przedostawaly sie. do koncentratu tlenku kadmowego.Bardzo istotna zaleta jest korzystny charakter fizyczny i chemiczny koncowego produktu po od¬ pedzeniu ze zlomu zwiazków kadmu i metaliczne- 40 go kadmu. Atmosfera redukujaco-utleniajaca stworzyla korzystne warunki do redukcji zwia¬ zków niklu. Zachodzi ona pod wplywem wytwo¬ rzonych w temperaturze procesu gazowych weglo¬ wodanów oraz pod wplywem metalicznego zelaza, 45 w atmosferze utleniajacej pieca obrotowego.Atmosfera redukujaco-utleniajaca stworzona w obrotowym piecu zapewnia korzystne warunki dla redukcji zwiazków niklu, która to redukcja zachodzi pod wplywem przeksztalconych w faze 50 gazowa skladników organicznych zlomu jak rów¬ niez pod wplywem kontaktu tych zwiazków z ze¬ lazem. Ta czesc zelaza, która posluzyla do zredu¬ kowania zwiazku niklu przechodzi w postac tlen¬ kowa. Czesc zelaza pod wplywem atmosfery utle- 55 niajacej przeobraza sie w tlenki. W ten sposób produkt koncowy procesu ma postac mieszaniny spieczonych czastek metalicznego niklu i metalicz¬ nego zelaza a takze, tlenków zelaza o bardzo nie¬ jednorodnej strukturze fizycznej i chemicznej. Ta en wlasciwosc umozliwia za pomoca prostych operacji przesiewania lub separacji magnetycznej wydziejic frakcje o dowolnym udziale w niej niklu w stosun¬ ku do zelaza.Wynalazek przedstawiono w opisie przykladu je- 05 go wykonania. Zuzyte akumulatory kadmowo-nik-119 563 6 lowe podawane sa w sposób ciagly przenosnikami tasmowymi poprzez rynna wsadowa do pieca obro- towo-przewalowego. Role reduktora spelniaja tu metaliczne zelazo oraz przekladki z tworzywa sztucznego stanowiace izolacje pomiedzy elektro¬ dami. Wprowadzony do obrotowego pieca wsad miesza sie i przesuwa w kierunku pochylosci pie¬ ca. Czas przebywania materialu w piecu wynosi 4 godziny. Piec opalany jest pylem weglowym.Gorace gazy przeplywaja w kierunku przeciwnym do ruchu materialu. Wlotowa czesc pieca najdalej polozona od zródla ogrzewania, nagrzewa sie do temperatury 573 K. Nastepuje tu odparowanie wil¬ goci i woda krystalizacyjnej zwiazanej z tlenka¬ mi niklu takimi jak Ni203, 6H20, NiO, 9H20, Ni04, H20. Im blizej wylotu pieca wzrasta w nim tem¬ peratura az do 1473 K. W tej temperaturze za¬ chodzi odparowanie kadmu i jego zwiazków oraz redukcja tlenków niklu. Pary kadmu i jego zwiaz¬ ków w atmosferze goracego powietrza utleniaja sie i przechodza w postac pylu. Pyl ten wychwy¬ tywany jest w ukladzie odpylajacym skladajacym sie z kanalu balonowego, chlodnicy atmosferycz¬ nej oraz odpylni tkaninowej. Wytracony w kanale balonowym pyl kadmu zawracany jest powtórnie do pieca. Wychwycony w odpylni tkaninowej tle¬ nek kadmu zawierajacy 50°/cj Cd przerabiany jest metalurgicznie na metaliczny kadm. Zredukowa¬ ny do metalu nikiel w postaci grudek w miesza¬ ninie z zelazem z obudowy akumulatorów odpro¬ wadzane sa wylotem pieca na pryzme. Mieszani¬ ne ta przesiewa sie na sicie o oczkach 10 mm. 5 Dolny produkt jest mieszanina spieczonych cza¬ stek metalicznego niklu i zelaza o wysokim udzia¬ le niklu. Udzial niklu reguluje sie dobierajac si¬ to o odpowiednich srednicach otworów. Otrzymany produkt o odpowiednio dobranym skladzie chemicz- io nym przetapia sie dopiero w piecu lugowym na stop.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób rozdzielania skladników zlomu (kad- !5 mowo-niklowych akumulatorów na drodze pirome- talurgicznej przez odparowanie kadmu, utlenienie go, wychwycenie w postaci pylu w odpylni oraz redukcje zwiazków niklu, znamienny tym, ze od¬ parowywanie kadmu i jego zwiazków oraz reduk- 20 cje zwiazków niklu prowadzi sie w temperaturze nizszej od temperatury topliwosci zelaza i niklu, to jest w temperaturze 1273—1473 K. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze poddawany pirometalurgicznemu rozdzielaniu zlom 23 niklowo-kadmowych akumulatorów poddawany jest przewalajacemu przemieszczaniu w kierunku przeciwnym do strumienia wywiewanych gazów technologicznych. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób rozdzielania skladników zlomu (kad- !5 mowo-niklowych akumulatorów na drodze pirome- talurgicznej przez odparowanie kadmu, utlenienie go, wychwycenie w postaci pylu w odpylni oraz redukcje zwiazków niklu, znamienny tym, ze od¬ parowywanie kadmu i jego zwiazków oraz reduk- 20 cje zwiazków niklu prowadzi sie w temperaturze nizszej od temperatury topliwosci zelaza i niklu, to jest w temperaturze 1273—1473 K.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze poddawany pirometalurgicznemu rozdzielaniu zlom 23 niklowo-kadmowych akumulatorów poddawany jest przewalajacemu przemieszczaniu w kierunku przeciwnym do strumienia wywiewanych gazów technologicznych. PL