RU2178008C1

RU2178008C1 - Method of processing storage battery scrap

Info

Publication number: RU2178008C1
Application number: RU2000122234A
Authority: RU
Inventors: М.Г. Васильев; С.Г. Бахвалов; А.С. Васильев
Original assignee: Васильев Михаил Георгиевич; Бахвалов Сергей Григорьевич; Васильев Александр Сергеевич
Priority date: 2000-08-22
Filing date: 2000-08-22
Publication date: 2002-01-10

Abstract

FIELD: processing of secondary lead wastes, storage battery scrap in particular. SUBSTANCE: proposed method includes two-stage melting of metal and sulfate oxide fraction for crude lead-antimony alloy and slag matte damp waste product; melting of upgraded scrap is performed in sulfide-sulfate sodium melt; melting of metal fraction at first stage and melting of sulfate oxide fraction at second stage is performed in continuously circulating melt; circulation of melt is performed by gas-lift method combined with oxidizing or reducing of melt. EFFECT: considerable reduction of losses of precious metals with dump waste products; reduced capital outlays and operational expenses. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области переработки вторичного свинцового сырья, в частности разделанного аккумуляторного лома. The invention relates to the field of processing recycled lead raw materials, in particular cut battery scrap.

Известен периодический двухстадийный процесс содовой восстановительной электроплавки лома с добавкой известняка и железной стружки при температуре 1200-1300^oС с получением чернового свинца и штейно-шлакового расплава, направляемого в отвал /Куприянов Ю. П. Производство тяжелых цветных металлов из лома и отходов. - Харьков: "Основа" при Харьковском Государственном университете. 1992. - с. 147-148/.A known two-stage periodic process of soda recovery electric melting of scrap with the addition of limestone and iron shavings at a temperature of 1200-1300 ^o With obtaining rough lead and matte slag melt sent to the dump / Kupriyanov Yu.P. Production of heavy non-ferrous metals from scrap and waste. - Kharkov: "Basis" at Kharkov State University. 1992. - p. 147-148 /.

Недостатком данного способа являются его энергоемкость, расход регенерируемых добавок (кальцинированной соды, извести и железной стружки), значительные потери ценных металлов с отвальным штейно-шлаковым расплавом и необходимость обеспечения экологически безопасного способа хранения водорастворимого штейно-шлакового расплава. The disadvantage of this method is its energy intensity, consumption of regenerated additives (soda ash, lime and iron shavings), significant losses of valuable metals with dump matte slag melt and the need to provide an environmentally friendly way of storing water soluble matte slag melt.

Известен способ переработки разделанного аккумуляторного лома, включающий последовательную двустадийную плавку металлической и сульфатно-окисной фракции на черновой свинцово-сурьмянистый сплав и штейно-шлаковый расплав, направляемый в отвал. /Сычев А. П. , Карабицын Ю. Е. , Кеслер М. Я. Новые процессы переработки вторичного свинцового сырья // Цветные металлы. - 1990, - 6. - С. 30/ - прототип. A known method of processing separated battery scrap, including sequential two-stage smelting of metal and sulfate oxide fractions on rough lead-antimony alloy and matte-slag melt, sent to the dump. / Sychev A.P., Karabitsyn Yu. E., Kesler M. Ya. New processes of processing secondary lead raw materials // Non-ferrous metals. - 1990, - 6. - S. 30 / - prototype.

Недостатком способа является то, что он малопроизводителен и энергоемок, связан со значительным расходом флюсов, что связано со значительными эксплуатационными расходами. The disadvantage of this method is that it is inefficient and energy-intensive, associated with a significant consumption of fluxes, which is associated with significant operating costs.

Задачей, на решение которой направлен заявляемый способ, является повышение эффективности технологии переработки аккумуляторного лома. The task to be solved by the claimed method is aimed at increasing the efficiency of the technology for processing battery scrap.

Технический результат, достигаемый при осуществлении заявляемого способа, состоит в повышении производительности процесса путем его интенсификации и снижении эксплуатационных расходов путем уменьшения расхода флюсов и потребления электроэнергии. The technical result achieved by the implementation of the proposed method consists in increasing the productivity of the process by intensifying it and reducing operating costs by reducing the consumption of fluxes and energy consumption.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе переработки разделанного аккумуляторного лома, включающем последовательную двустадийную плавку металлической и сульфатно-окисной фракций на черновой свинцово-сурьмянистый сплав и штейно-шлаковый отвальный продукт, согласно изобретению плавку разделанного аккумуляторного лома ведут в сульфидно-сульфатном натриевом расплаве. The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of processing separated battery scrap, comprising sequential two-stage smelting of metal and sulfate oxide fractions into rough lead-antimony alloy and matte slag dump product, according to the invention, the cutting of separated battery scrap is melted in sodium sulfide-sulfate sodium melt.

При этом плавку металлической фракции на первой стадии и плавку сульфатно-окисной фракции на второй стадии ведут в непрерывно циркулирующем расплаве. In this case, the metal fraction is melted in the first stage and the sulfate-oxide fraction in the second stage is melted in a continuously circulating melt.

Циркуляцию расплава осуществляют газлифтным способом и совмещают с окислительной или восстановительной обработкой расплава. The circulation of the melt is carried out by the gas-lift method and combined with the oxidative or reduction treatment of the melt.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

В печь с циркулирующим между зонами с помощью газлифтного устройства сульфидно-сульфатного расплава натрия грузят металлосодержащие продукты разделки аккумуляторного лома. На первой стадии из продуктов разделки при температуре 800-900^oС выплавляется сурьмянистый свинец, а на второй - за счет подогрева и окислительной или восстановительной обработки расплава разлагается сульфат свинца и осуществляется реакционная плавка между продуктами разложения и окислами свинца с образованием чернового свинцово-сурьмянистого сплава.Metal-containing products for cutting scrap battery are loaded into a furnace with circulating between zones using a gas-lift device of sulfide-sulfate molten sodium. In the first stage, antimony lead is smelted from the products of cutting at a temperature of 800-900 ^o С, and in the second stage, lead sulfate is decomposed due to heating and oxidative or reduction treatment of the melt and the reaction is melted between decomposition products and lead oxides to form a crude lead-antimony alloy .

Таким образом сульфидно-сульфатный расплав натрия является средой, в которой осуществляются все химические реакции, необходимые для полного перевода всех соединений свинца и сурьмы в металлическую фазу. Выбор этой среды объясняется тем, что она является нейтральной по отношению к химическим реакциям между различными соединениями свинца, позволяет вывести всю серу лома в виде сернистого газа и в то же время сульфидно-сульфатный расплав легкоплавок - 740-950^oС. При окислительной стадии обработки преобладающим в расплаве будет сульфат натрия (Na₂SO₄), при восстановительной - сульфид натрия (Na₂S).Thus, sodium sulfide-sulfate melt is a medium in which all chemical reactions necessary for the complete conversion of all lead and antimony compounds to the metal phase are carried out. The choice of this medium is explained by the fact that it is neutral with respect to chemical reactions between various lead compounds, allows to remove all scrap sulfur in the form of sulfur dioxide and, at the same time, sulphide-sulphate melt fusible - 740-950 ^o С. During the oxidative treatment stage sodium sulfate (Na ₂ SO ₄ ) will prevail in the melt, while sodium sulfide (Na ₂ S) will be the predominant in the melt.

Осуществление процесса переработки лома в рециркулирующем расплаве вызвано необходимостью последовательного проведения двух технологических процессов плавки металлической фракции и реакционной плавки сульфатно-окисной фракции на свинцово-сурьмянистый сплав. Необходимость окислительно-восстановительной обработки в процессе переработки связана с тем, что в струе окислительного дутья при более низких температурах (<1000^oС) более полно ведется разложение сульфата свинца, а восстановительная обработка расплава связана с необходимостью сохранения стехиометрии между окислами и сульфидами свинца в расплаве для осуществления реакционной плавки. Совмещение рециркуляции расплава с окислительно-восстановительной обработкой расплава способствует интенсификации реакционной плавки и более полному ее осуществлению.The implementation of the scrap processing process in the recycle melt is caused by the need for two technological processes of melting the metal fraction and reactive smelting of the sulfate-oxide fraction into a lead-antimony alloy. The need for redox treatment during processing is due to the fact that lead sulfate is more fully decomposed in a stream of oxidative blast at lower temperatures (<1000 ^° C), and reduction treatment of the melt is associated with the need to maintain stoichiometry between lead oxides and sulfides in the melt for the implementation of reaction melting. The combination of melt recycling with redox treatment of the melt contributes to the intensification of the reaction smelting and its more complete implementation.

Способ проверен в лабораторных условиях путем плавки шихт различного состава в алундовых тиглях с графитовыми крышками на лабораторных силитовых печах с выдержкой после достижения заданной температуры в течение 30 минут. The method was tested in laboratory conditions by melting mixtures of various compositions in alundum crucibles with graphite caps on laboratory silica furnaces with holding after reaching the set temperature for 30 minutes.

Проведено две серии лабораторных опытов (см. таблицу). Two series of laboratory experiments were carried out (see table).

Первая серия опытных плавок проводилась по технологии, использованной в прототипе. Плавка указанной в таблице шихты осуществлялась путем нагрева шихты в тигле с графитовой крышкой в печи до температуры 1100^oС.The first series of experimental swimming trunks was carried out according to the technology used in the prototype. Melting specified in the table of the charge was carried out by heating the mixture in a crucible with a graphite cap in the furnace to a temperature of 1100 ^o C.

Вторая серия опытов проводилась с использованием сульфидно-сульфатного расплава (65% Na₂S и 35% Na₂SO₄). Причем во второй серии опытов проведена раздельная плавка металлической фракции (при температуре 800^oС) и сульфатно-окисленной фракции (при температуре 1000^oC). В этих сериях опытов после расплавления шихты с сульфатно-окисными фракциями при температуре 1000^oС расплав в тигле продувался воздухом при расходе 1 литр в минуту. Как видно из таблицы, при переработке металлосодержащих фракций аккумуляторного лома в сульфидно-сульфатном натриевом расплаве по предлагаемый технологии (без расхода флюсов) более чем на 5% повышается извлечение свинца и на 11% сурьмы в черновой свинец за счет ликвидации жидких отвальных продуктов. Кроме того, за счет ликвидации водорастворимых отвальных продуктов и извлечения серы в богатые по SO₂ газы, пригодные к утилизации, улучшается экологическая обстановка.The second series of experiments was carried out using a sulfide-sulfate melt (65% Na ₂ S and 35% Na ₂ SO ₄ ). Moreover, in the second series of experiments, the metal fraction (at a temperature of 800 ^° C) and the sulfate-oxidized fraction (at a temperature of 1000 ^° C) were separately smelted. In these series of experiments, after melting the mixture with sulfate-oxide fractions at a temperature of 1000 ^o C, the melt in the crucible was blown with air at a flow rate of 1 liter per minute. As can be seen from the table, in the processing of metal-containing fractions of battery scrap in sulfide-sulfate sodium melt according to the proposed technology (without flux consumption), lead recovery is increased by more than 5% and antimony in rough lead by 11% due to the elimination of liquid waste products. In addition, by eliminating the water soluble dump products and recovering sulfur-rich gases SO _2, suitable for recycling, improved environmental conditions.

Таким образом, предлагаемый способ переработки аккумуляторного лома позволяет по сравнению с прототипом значительно сократить потери ценных металлов с отвальными продуктами. Способ осуществляется при более низких температурах и без использования флюсов, что сокращает эксплуатационные расходы. Улучшение экологических условий при реализации способа приводит к ликвидации необходимости дополнительных затрат на осуществление мероприятий по защите окружающей среды. Указанные доводы подтверждают повышение эффективности переработки аккумуляторного лома предлагаемым способом и тем самым решение поставленной в нем задачи. Thus, the proposed method of processing battery scrap can significantly reduce the loss of valuable metals from dump products in comparison with the prototype. The method is carried out at lower temperatures and without the use of fluxes, which reduces operating costs. Improving environmental conditions during the implementation of the method leads to the elimination of the need for additional costs for the implementation of measures to protect the environment. These arguments confirm the increase in the efficiency of recycling scrap metal by the proposed method and thereby solving the problem posed therein.

Claims

1. A method of processing separated battery scrap, comprising sequential two-stage melting of metal and sulfate oxide fractions on rough lead-antimony alloy and matte slag dump product, characterized in that the melted cut battery scrap is conducted in sulfide-sulfate sodium melt.

2. The method according to p. 1, characterized in that the melting of the metal fraction in the first station and the smelting of the sulfate-oxide fraction in the second stage are carried out in a continuously circulating melt.

3. The method according to p. 2, characterized in that the recirculation of the melt is carried out by the gas-lift method and combined with the oxidative or reduction treatment of the melt.