RU1831737C

RU1831737C - Procedure for disassembling of completed resource storage battery

Info

Publication number: RU1831737C
Application number: SU925044538A
Authority: RU
Inventors: Роман Анатольевич Герасимов; Анатолий Григорьевич Герасимов
Original assignee: Роман Анатольевич Герасимов
Priority date: 1992-05-28
Filing date: 1992-05-28
Publication date: 1993-07-30

Abstract

Использование: утилизаци свинцовых аккумул торных батарей. Сущность изобретени : из отработанной аккумул торной ба тареи сливают электролит, отдел ют дно и подключают к выпр мителю , после чего промывают дистиллированной водой, сушат и погружают в ванну с электролитом. Обе клеммы аккумул торной батареи подсоедин ют к положительному полюсу выпр мител и подают ток, не превышающий 40 А/кг веса металлосодержащей части. В ванне может быть установлена диафрагма, раздел юща катодное и анодное пространства. Нерастворившиес металлсодержащие остатки отдел ют от моноблока и сепаратора.Usage: disposal of lead batteries. SUMMARY OF THE INVENTION: The electrolyte is drained from the used battery, the bottom is separated and connected to the rectifier, then it is washed with distilled water, dried and immersed in a bath with electrolyte. Both terminals of the battery are connected to the positive terminal of the rectifier and a current of not more than 40 A / kg of the weight of the metal-containing part is applied. A diaphragm can be installed in the bath separating the cathode and anode spaces. Insoluble metal-containing residues are separated from the monoblock and the separator.

Description

(Л(L

СWITH

Изобретение относитс к области электротехники и может быть использовано дл разборки отработавших своей ресурс свин- цово-кислотных аккумул торных батарей.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to disassemble used lead-acid lead-acid batteries.

Целью изобретени вл етс повышение производительности процесса разборки при уменьшении загр знени окружающей среды свинцом и его соединени ми .The aim of the invention is to increase the productivity of the disassembly process while reducing environmental pollution by lead and its compounds.

Цель решаетс за счет того, что в известном электрохимическом способе извлече- ни свинца из аккумул торов при погружении аккумул тора в ванну с электролитом при подаче тока на аккумул тор происходит процесс селективного растворени токоподвод щей решетки электрода. Переход металлов токолодвод щей решетки в ионной форме в обьем электролита приводит к тому, что токоподвод ща решетка становитс непрочной, распадаетс на части и отдел етс от металлических штырей.The goal is achieved due to the fact that in the known electrochemical method for removing lead from the batteries, when the battery is immersed in a bath with electrolyte, a current is applied to the battery to selectively dissolve the electrode current grid. The transition of the metal of the current-supplying lattice in ionic form into the volume of the electrolyte causes the current-supplying lattice to become unstable, disintegrate into parts and separate from the metal pins.

Это позвол ет по окончании процесса извлечь из моноблока аккумул тора мало растворившуюс активнуюмассу положительных и отрицательных электродов вместе с остатками металлических деталей , представл ющими из себ однородную дисперсную массу, простым механическим вытр хиванием..не дроб или раздел моноблок и сепараторы,и проводить переработку полученного шлама известными методами.This allows, at the end of the process, to remove the little-dissolved active mass of positive and negative electrodes from the monoblock of the battery together with the remnants of the metal parts, which are a homogeneous dispersed mass, by simple mechanical extrusion ... not a shot or section of the monoblock and separators, and to process the resulting sludge by known methods.

Процесс электрохимической разборки можно проводить в любом из известных электролитов, в которых возможен процесс перехода свинца из сплавов решетки электродов в виде ионов в объем электролита, в частности в кремнийфтористоводородный, сульфанатный, ацетатный, фенолсульфоно- вый, алкилсульфоновый. хлоратный, хлористый , щелочной электролит. В данной работе в ванне электрохимической разбор00The process of electrochemical disassembly can be carried out in any of the known electrolytes in which the transition of lead from electrode lattice alloys in the form of ions into the electrolyte volume, in particular, silicon fluoride, sulfate, acetate, phenolsulfonic, and alkyl sulfonic, is possible. chlorate, chloride, alkaline electrolyte. In this work, in a bath electrochemical analysis00

соwith

XI соXi s

V|V |

соwith

ки использовалс борфтористоводородный электролит. Борфтористоводородный электролит состоит из борфторводородной кис- лоты HBF4 в количестве 10-550 г/л, борфтористоводородного свинца в концентрации по свинцу от 5-600 г/л, борной кислоты 0-40 г/л, выравнивающей добавки -0.01-50 г/л. Чтобы в электролите не накапливались ионы свинца, можно осуществить выделение свинца или его сплава на электродах , наход щихс в том же растворе электролита в виде плотного осадка и/или в виде дендритов, или в виде губчатого осадка металлического свинца, одновременно можно выдел ть свинец в виде гальванически осажденного диоксида свинца на нерастворимых в данном электролите анодах, или осажда свинец в виде его нерастворимых химических соединений. В данном способе может использоватьс диафрагма, раздел юща анодное и катодное пространство, причем в анодном пространстве находитс аккумул тор, а в катодном - электрод, подсоединенный к отрицательной клемме источника питани . Диафрагма может изготавливатьс из любого химически устойчивого в данной среде материала или катионо -или анионообменной мембраны. Целью применени диафрагмы вл етс разделение катодного и анодного пространства , чтобы, во-первых, предотвратить попадание частичек сурьм носодержащего шлама на катод, что может привести к загр знению катодного свинца, и, во-вторых, возможности использовать в катодном пространстве электролит с другой концентрацией кислоты и/или свинца и/или выравнивающей добавки. В случае отсутстви в анодном пространстве ионов свинца, ионы свинца будут накапливатьс в катодном пространстве и, дл извлечени их из электролита, можно использовать дополнительную ванну, в которой свинец осаждаетс на катодах, а диоксид свинца - на анодах.a hydrofluoride electrolyte was used. Hydrofluoric acid electrolyte consists of 10–550 g / L of boron fluoride acid HBF4, 5–600 g / L of lead boron fluoride, 0–40 g / L of boric acid, and a leveling additive of –0.01–50 g / L . To prevent lead ions from accumulating in the electrolyte, it is possible to separate lead or its alloy on electrodes in the same electrolyte solution in the form of a dense precipitate and / or in the form of dendrites, or in the form of a spongy precipitate of metallic lead; in the form of galvanically deposited lead dioxide on anodes insoluble in this electrolyte, or precipitation of lead in the form of its insoluble chemical compounds. In this method, a diaphragm separating the anode and cathode space can be used, with a battery in the anode space and an electrode connected to the negative terminal of the power source in the cathode space. The diaphragm may be made of any material chemically stable in the environment or a cationic or anion exchange membrane. The purpose of using the diaphragm is to separate the cathode and anode spaces, firstly, to prevent particles of antimony of nasal sludge from entering the cathode, which can lead to pollution of the cathode lead, and secondly, the possibility of using an electrolyte with a different concentration in the cathode space acid and / or lead and / or leveling additives. In the absence of lead ions in the anode space, lead ions will accumulate in the cathode space and, to extract them from the electrolyte, an additional bath can be used in which lead is deposited on the cathodes and lead dioxide on the anodes.

В ходе процесса электрохимической разборки в аккумул торе, положительна и отрицательна клеммы которого подсоединены к положительной клемме источника тока, а анодный ток через аккумул тор не превышает 40 А на килограмм металлов и соединений металлов, содержащихс в батарее , происход т следующие химические и электрохимические реакции:During the process of electrochemical disassembly in the battery, the positive and negative terminals of which are connected to the positive terminal of the current source, and the anode current through the battery does not exceed 40 A per kilogram of metals and metal compounds contained in the battery, the following chemical and electrochemical reactions occur:

1Г Токоподвод щие решетки электродов , состо щие из сплава свинец-сурьма, с 2-7,5 процентным содержанием сурьмы и других легирующих добавок, подвергаютс анодному растворению.1G The current-conducting electrode arrays, consisting of a lead-antimony alloy with 2-7.5 percent antimony and other alloying additives, undergo anodic dissolution.

РЬ-РЬ2++2еPb-pb ++ 2e

Сурьма и добавки преимущественно не раствор ютс и переход т в шлам.Antimony and additives predominantly do not dissolve and go into sludge.

2.Отрицательна активна масса, состо ща преимущественно из свинца, оксида свинца и сульфата свинца, взаимодействует с электролитом в основном химически.2. The negative active mass, consisting mainly of lead, lead oxide and lead sulfate, interacts with the electrolyte mainly chemically.

РЬО + 2HBF4 Pb(BF4)2+H20PbO + 2HBF4 Pb (BF4) 2 + H20

3.Положительна активна масса, со- сто ща из диоксида свинца и сульфата3. Positive active mass consisting of lead dioxide and sulfate

свинца в основном взаимодействует со свинцом, содержащимс в токоподвод щей решетке положительного электрода, и вызывает ее растворение. Реакци взаимодей- стви с свинцом решетки с диоксидом свинца описываетс общей формулой РЬ+РЬ02+4Н В (B F4)2+2H20 Таким образом селективное растворение токоподвод щих решеток и массивных металлических деталей происходит за счет электрохимического растворени под воздействием анодного тока, и взаимодействи свинца решеток с диоксидом свинца.lead mainly interacts with lead contained in the current supply grid of the positive electrode and causes it to dissolve. The reaction of lead interaction with lead lattice with lead dioxide is described by the general formula Pb + Pb02 + 4H B (B F4) 2 + 2H20 Thus, the selective dissolution of current-carrying gratings and massive metal parts occurs due to electrochemical dissolution under the influence of the anode current, and the interaction of lead lead dioxide gratings.

Сопоставительный анализ за вл емогоComparative analysis of the claimed

решени с прототипом показывает, что за вл емый способ отличаетс от известногоsolutions with the prototype shows that the claimed method differs from the known

тем, что в ходе процесса электрохимическойthe fact that during the electrochemical process

разборки происходит преимущественноеdisassembly takes precedence

растворение решетки электродов, что позвол ет извлечь активную массу электродовdissolution of the array of electrodes, which allows you to remove the active mass of the electrodes

из аккумул тора.from the accumulator of the torus.

Новизна предлагаемого технического решени заключаетс в том, что преимущественное растворение токоподвод щей решетки осуществл етс за счет подсоединени положительной и отрицательной клеммы аккумул тора к положительному полюсу выпр мител . Это приводит к растворению токоподвод щейThe novelty of the proposed technical solution lies in the fact that the preferential dissolution of the current-supply grating is achieved by connecting the positive and negative terminals of the battery to the positive terminal of the rectifier. This leads to dissolution of the current-carrying

решетки как положительного так и отрицательного электрода во всех чейках аккумул торной батареи. Описанный в прототипе способ подсоединени не может привести к растворению решетки аккумул тора во всехgratings of both the positive and negative electrode in all cells of the battery. The connection method described in the prototype cannot lead to dissolution of the battery lattice in all

чейках батареи и токоподвод ща решетка остаетс целой и удерживает активную массу внутри моноблока батареи t целью достижени полноты растворени активной массы.the cells of the battery and the current supply grid remains intact and holds the active mass inside the battery monoblock t in order to achieve complete dissolution of the active mass.

Новизна предлагаемого способа разборки заключаетс также в том, что дл проведени селективного растворени токоподвод щих решеток используетс анодный ток, величина которого не превышает 40 А на килограмм свинцового сплава и окислов, содержащихс в свинцовр-кис- лотной аккумул торной батареи. При величине анодного тока более указанной селективное растворение затруднена из-заThe novelty of the proposed disassembly method also consists in the fact that for conducting selective dissolution of the current-carrying gratings, an anode current is used, the value of which does not exceed 40 A per kilogram of lead alloy and oxides contained in a lead-acid battery. When the value of the anode current is more than specified, selective dissolution is difficult due to

агревани электролита и образовани диоксида свинца на то ко под вод щей решетке. В прототипе величина тока растворени электродов не указана, однако, из анализа косвенных данных - времени растворени электродов аккумул тора, которое составл ет 4-10 сут, можно сделать вывод, что в предлагаемом решении ток, подаваемый на батарею больше в 2-8 раз чем у прототипа.heating the electrolyte and the formation of lead dioxide, then under the supply grid. In the prototype, the magnitude of the dissolution current of the electrodes is not indicated, however, from an analysis of indirect data - the dissolution time of the electrodes of the battery, which is 4-10 days, we can conclude that in the proposed solution, the current supplied to the battery is 2-8 times greater than at the prototype.

Новизной предлагаемого решени вл етс использование в частном случае диафрагмы , раздел ющей анодное и катодное пространство. В прототипе диафрагма не используетс .The novelty of the proposed solution is the use in the particular case of a diaphragm separating the anode and cathode spaces. In the prior art, the diaphragm is not used.

За вл емый способ отличаетс от известного еще и тем, что имеет различные операции предобработки аккумул торной батареи по сравнению с прототипом - в прототипе сначала происходит зар жение батареи, а потом слив электролита и промывка , в за вл емом способе отсутствует предвар ющий промывку зар д батареи.The claimed method differs from the known one in that it has different operations of pre-processing the battery in comparison with the prototype - in the prototype, the battery is first charged, and then the electrolyte is drained and rinsed, in the claimed method there is no pre-washing charge batteries.

Способ электрохимической разборки аккумул торных батарей осуществл етс следующим образом. Из аккумул тора сливаетс электролит, удал етс дно моноблока и/или проделываетс отверстие в дне и/или стенке каждой чейки моноблока любого размера и формы. После удалени дна происходит соединение клемм аккумул тора с изолированными проводами, место контакта гибких проводов с клеммами аккумул тора может быть изолировано дл предотвращени растворени контакта. Последующей операцией вл етс промывка аккумул тора стру ми воды и/или погружением в ванну с проточной водой. После промывки батареи возможна сушка аккумул торной батареи. После чего ее помещают в ванну с борфтористоводородным электролитом . Изолированные кабели, подсоединенные к клеммам аккумул тора подсоедин ют к положительной клемме источника питани до или после погружени аккумул тора в электролит, вторую клемму выпр мител соедин ют с электродом, выполненным из токоподвод щего материала, устойчивого в среде данного электролита - меди, свинца, графита, и др. Данный электрод находитс в той же ванне и может быть отделен от аккумул тора диафрагмой. Источник посто нного тока включают до или после погружени аккумул тора в обьем электролита. Процесс селективного растворени токоподвод щей решетки продолжаетс от 6 ч и более и зависит от величины подаваемого на ванну тока, в общем случае величина которого не превышает 40 А на килограмм веса металлсодержащей части. Аккумул тор вынимают из ванны электрохимической разборки и механически отдел ютA method for electrochemically disassembling a battery is as follows. The electrolyte is drained from the battery, the bottom of the monoblock is removed and / or a hole is made in the bottom and / or wall of each cell of the monoblock of any size and shape. After removing the bottom, the battery terminals are connected to insulated wires, the contact point of the flexible wires with the battery terminals can be insulated to prevent dissolution of the contact. The next step is to rinse the battery with water jets and / or immersion in a bath with running water. After flushing the battery, the battery may dry. Then it is placed in a bath with hydrofluoride electrolyte. Insulated cables connected to the terminals of the battery are connected to the positive terminal of the power supply before or after immersion of the battery in the electrolyte, the second rectifier terminal is connected to an electrode made of a current-carrying material stable in the environment of this electrolyte - copper, lead, graphite , etc. This electrode is in the same bath and can be separated from the battery by a diaphragm. The direct current source is turned on before or after immersion of the battery in the volume of electrolyte. The process of selective dissolution of the current-supply grating lasts from 6 hours or more and depends on the current supplied to the bath, in the general case the value of which does not exceed 40 A per kilogram of the weight of the metal-containing part. The battery is removed from the electrochemical disassembly bath and mechanically separated.

активную массу аккумул тора от пластмассового моноблока, после чего разделенные части поступают на дальнейшую переработку .the active mass of the battery from a plastic monoblock, after which the separated parts are sent for further processing.

5П р и м е р . На лабораторной установке5 PRI me R. In a laboratory setup

была проведена разборка отработавшего свой ресурс малогабаритной мотоциклетной аккумул торной батареи З-МТ-8. После слива электролита у батареи было отделеноA small-sized motorcycle battery Z-MT-8 was disassembled. After draining the electrolyte, the battery was separated

О дно. К клеммам батареи были подсоединены изолированные кабели, подсоединенные другим концом к клеммам стабилизированного источника посто нного тока. Батаре была помещена в ванну промывки, объемомOh bottom. Insulated cables were connected to the battery terminals, connected at the other end to the terminals of a stabilized DC source. The battery was placed in the rinse bath, volume

5 3 л. заполненную дистиллированной водой. После данной операции аккумул тор вынимаетс из промываемого раствора, сушитс на воздухе при комнатной температуре в течение 6 часов и помещаетс в ванну5 3 l. filled with distilled water. After this operation, the battery is removed from the washed solution, dried in air at room temperature for 6 hours and placed in a bath

0 электрохимической разборки. Кабели, подсоединенные к клеммам аккумул тора, подсоедин ютс к положительной клемме источника тока, отрицательна клемма подсоедин етс к катоду, выполненному из0 electrochemical disassembly. Cables connected to the terminals of the battery are connected to the positive terminal of the current source, the negative terminal is connected to the cathode made of

5 меди или листового свинца, катод находитс в ванне с борфтористоводородным электролитом , обьем 5 литров. Электролит, наход щийс в ванне, представл ет собой смесь борфтористоводородной кислоты, борфто0 ристоводородного свинца, выравнивающей добавки. Ток. подаваемый на ванну от выпр мител , не превышал 40 А на килограмм веса металлсодержащей части. По окончании процесса электрохимразборки батаре 5 copper or sheet lead, the cathode is in a bath with a hydrogen fluoride electrolyte, a volume of 5 liters. The electrolyte in the bath is a mixture of hydrofluoric acid, hydrofluoric lead, a leveling additive. Current. the rectifier supplied to the bath did not exceed 40 A per kilogram of the weight of the metal-containing part. At the end of the battery electrochemical dismantling process

5 вынималась из ванны, после чего активна масса с остатками токоподвод щей решетки извлекалась из аккумул тора. Нерастворенна активна масса с остатками токоподвод щей решетки представл ет со0 бой дисперсный конгломерат. Остатки токо- подвод щей решетки и массивных токоподводов представлены в виде рассыпающихс , мажущихс структур, сохранивших внешнюю форму решеток и токоподводов.5 was removed from the bath, after which the active mass with the remnants of the current supply grid was removed from the accumulator. The undissolved active mass with the remnants of the current-conducting lattice is a dispersed conglomerate. The remains of the current-supply grating and massive current leads are presented in the form of scattering, smeared structures that retain the external shape of the gratings and current leads.

5П р и м е р 2. На укрупненной лабораторной установке была проведена разборка прошедшей срок службы автомобильной аккумул торной батареи 6-СТ-55ЭМ. Процесс проводилс аналогично процессу, описан0 ному в примере 1. У батареи удал лось дно, подсоедин лись кабел ми клеммы аккумул тора к положительной клемме источника тока, проводилась отмывка батареи от остатков серной кислоты в баке емкостью 1005 PRI me R 2. On an enlarged laboratory installation, the expired battery life of the 6-ST-55EM automobile battery was disassembled. The process was carried out similarly to the process described in example 1. The bottom was removed from the battery, cables connected the battery terminals to the positive terminal of the current source, and the battery was washed from residual sulfuric acid in a tank with a capacity of 100

5 л, наполненном водой, далее аккумул тор полностью опускалс в ванну с борфтористоводородным электролитом емкостью 85 л. Электрохимическа разборка проводилась током, не превышающим 40 А/кг, после5 l, filled with water, then the accumulator was completely lowered into the bath with a hydrogen fluoride electrolyte with a capacity of 85 l. Electrochemical disassembly was carried out by a current not exceeding 40 A / kg, after

чего нерастворивша с активна масса выгружалась из моноблока. Состо ние активной массы, степень растворени токоподводов, полученные в примере 2, были близки к результатам, полученным в при- мере 1. .-.which insoluble with the active mass was unloaded from the monoblock. The state of the active mass, the degree of dissolution of the current leads, obtained in Example 2, were close to the results obtained in Example 1. .-.

За вл емый процесс позвол ет:The claimed process allows:

1.Сделать более производительным процесс разборки аккумул торной батареи.1. Make the process of disassembling the battery more efficient.

2.Провести электрохимическую разбор- ку отработавших ресурс аккумул торных ба- тарей, высока степень амортизации которых характерна дл территории СНГ.2. Carry out an electrochemical disassembly of used batteries, a high degree of depreciation of which is typical for the territory of the CIS.

3.Упростить технологический процесс разборки, сделать его более экологически безопасным.3. Simplify the dismantling process, make it more environmentally friendly.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION 1. A method for disassembling exhausted batteries, which consists in draining the electrolyte from the battery, removing the bottom, connecting the poles of the battery to the rectifier poles, washing and drying the battery, completely immersing the battery in the electrolyte bath, feeding electric current to the battery, characterized in that the dissolution of the electrode grids is carried out by connecting both poles of the battery to the positive pole of the rectifier and applying an anode current not exceeding 40 A per k an illogram of the total weight of the lead alloy and lead compounds, and the subsequent separation of insoluble metal-containing residues and active mass from the monoblock and the separator.

2. A method according to claim 1, characterized in that the precipitation of the dissolved metal is carried out at the cathode in the same electrolyte.

3. The method according to p. 1-2; This is due to the fact that the dissolved metal is deposited on the anode in the form of lead dioxide by electrolysis.

4. The method according to paragraphs. 1-3, characterized in that. that metal ions are precipitated from the electrolyte in the form of insoluble compounds.

5. A method according to claim 1, characterized in that a diaphragm separating the cathode and anode space is installed in the electrolyte bath.