СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЦЕЛЫХ СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD TO PROCESS SOLID LEAD ACCUMULATORS AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области переработки свинцовых аккумуляторов типа кислотно-свинцовой батареи и предпочтительно, но необязательно может быть использовано для утилизации использованных свинцовых батарей.
Уровень техники
Известны различные устройства и способы переработки свинцовых аккумуляторов.
В 1960-е годы свинцовые аккумуляторы размещали в эбонитовых или бакелитовых корпусах.
Способы переработки того времени, например, такие как способ, описанный в документе FR 39762, были предназначены для переработки аккумуляторов именно такого типа. В частности, такой способ содержал этап, на котором аккумуляторы разбивали, кидая их с высоты, составляющей от 3 до 4 метров.
После появления в 1970-х годах свинцовых аккумуляторов в полипропиленовых корпусах от подобных способов отказались.
Полипропилен намного менее хрупок, чем эбонит или бакелит, поэтому этап разбивания аккумуляторов стал неэффективным.
Кроме того, в 1990-е годы требования по переработке стали предписывать, чтобы переработка свинцовых аккумуляторов производилась вместе с заполняющим их электролитом, то есть в их состоянии после выхода из употребления без предварительного этапа специальной переработки, на котором электролит сливали из аккумуляторов.
Были предложены способы переработки, как правило, содержащие этап мелкого дробления аккумуляторов, просеивания полученных в результате дробления фрагментов для отделения фрагментов размером менее 80 миллиметров от фрагментов большего размера, и этап разделения для отделения:
- оксидов и сульфатов свинца и кислот,
- металла,
- полипропилена, и
- других пластических материалов.
Задачей изобретения является создание способа переработки и устройства для его осуществления, более простых и дешевых по сравнению с известными.
Кроме того, задачей изобретения является создание способа и реализующего его устройства, которые обеспечивают хорошее качество переработки, то есть переработки, при которой разделенные материалы должны характеризоваться низким уровнем содержания примесей (чистый полипропилен - 99,9%; доля металла не менее 90% свинца; оксиды и сульфаты: не более 3% органических веществ).
Раскрытие изобретения
Указанная задача решена тем, что устройство переработки целых свинцовых аккумуляторов содержит дробилку для измельчения аккумуляторов с целью получения фрагментов и устройство сортировки, расположенное на выходе из дробилки, при этом устройство сортировки содержит бак, в котором находится шнек, а в баке выполнены отверстия размером от 2 до 6 миллиметров для отделения крупных фрагментов от мелких частиц.
Под «крупными фрагментами» в данном описании следует понимать фрагменты, размер которых превышает размер отверстий бака, а под «мелкими частицами» - частицы, размер которых меньше размера отверстий бака.
Предпочтительно размер отверстий бака составляет от 3 до 5 миллиметров, а более предпочтительно - 4 мм.
Предпочтительно дробилка выполнена с возможностью разбиения аккумуляторов на фрагменты, размер которых не превышает 50 мм.
Устройство может дополнительно содержать второе устройство сортировки, установленное с возможностью сбора мелких частиц, выходящих из первого устройства сортировки.
При этом в баке второго устройства сортировки выполнены отверстия размером от 0,2 до 1 миллиметра, а предпочтительно около 0,5 мм для отделения металлических частиц от других мелких частиц.
Устройство может дополнительно содержать скребковый конвейер на входе в дробилку.
Кроме того, устройство может дополнительно содержать ленточный транспортер, установленный между скребковым конвейером и дробилкой, при этом указанный транспортер содержит по меньшей мере один очистительный скребок для очистки ленты транспортера.
Устройство может дополнительно содержать средства сбора фрагментов, снятых с ленты транспортера очистительным скребком.
Также устройство может дополнительно содержать динамический сепаратор, установленный на выходе из первого устройства сортировки с возможностью отбора крупных фрагментов, при этом динамический сепаратор выполнен с возможностью отделения металлических материалов от пластических.
Кроме того, устройство может дополнительно содержать статический сепаратор, установленный на выходе динамического сепаратора с возможностью отбора пластических материалов, при этом указанный статический сепаратор выполнен с возможностью отделения пластических материалов из полипропилена от других пластических материалов.
Объектом изобретения является также способ переработки целых свинцовых аккумуляторов, включающий в себя следующие этапы, на которых:
- осуществляют грубое дробление аккумуляторов посредством дробилки с получением фрагментов;
- сортируют фрагменты при помощи устройства сортировки, содержащего бак с расположенным в нем шнеком, при этом в баке выполнены отверстия размером от 2 до 6 мм для отделения крупных фрагментов от мелких частиц.
Объектом настоящего изобретения являются также фрагменты дробления, полученные предложенным способом.
Краткое описание чертежей
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве неограничивающего примера со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 схематично показан вариант выполнения устройства в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 - вариант осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением.
Описание изобретения
Показанное на фиг.1 устройство в соответствии с настоящим изобретением содержит дробилку 10 и устройство 20 сортировки.
Дробилка 10 представляет собой, например, молотковую дробилку. В варианте выполнения, показанном на фиг.1, дробилка 10 содержит 26 молотков, шарнирно установленных на роторе, при помощи которых аккумуляторы разбиваются на фрагменты дробления.
В этом варианте выполнения дробилку выполняют так, чтобы получить фрагменты дробления размером менее 50 мм. Например, на выходе из дробилки может быть установлен грохот с ячейками размером 50 мм, так что из дробилки 10 выходят только фрагменты размером менее 50 м.
Понятно, что можно учитывать и другие параметры, такие как расстояние между шарнирными молотками и грохотом или форма и размеры камеры дробилки, содержащей молотки, для улучшения характеристик дробления аккумуляторов на фрагменты размером менее 50 мм.
В варианте выполнения, показанном на фиг.1, дробилка 10 предназначена для дробления аккумуляторов типа батарей транспортных средств на фрагменты размером, не превышающим 50 мм. Дробление на фрагменты меньшего размера позволяет облегчить дальнейшую сортировку материалов указанных аккумуляторов.
Устройство 20 сортировки содержит бак 21 с расположенном в нем шнеком 22.
Один участок (или вся поверхность) стенки бака 21 образован грохотом 23.
Отверстия грохота могут иметь, например, круглую форму и имеют размер (для круглых отверстий - диаметр) 4 мм для сортировки выходящих из дробилки 10 фрагментов дробления по их размеру.
Как вариант, отверстия в стенки бака могут иметь другую форму (квадратную, прямоугольную, шестиугольную и т.д.).
Устройство 20 сортировки со шнеком (называемым также в данной области техники «промывным шнеком») позволяет отделять крупные фрагменты от мелких частиц.
В рамках настоящего изобретения под «крупными фрагментами» следует понимать фрагменты, размер которых превышает размер отверстий в устройстве 20 сортировки, а под «мелкими частицами» - жидкости и частицы, размер которых меньше размеров отверстий в устройстве 20 сортировки.
2
4
Крупные фрагменты дробления содержат большинство образующих аккумулятор пластических и металлических материалов, а мелкие частицы содержат как оксиды и сульфаты свинца (PbO, PbSO), так и частицы металла размером, меньшим или равным размерам отверстий в устройстве 20 сортировки.
Устройство 20 сортировки со шнеком предназначено для сортировки фрагментов дробления с производительностью 20 т/ч. Оно также обеспечивает качественную сортировку фрагментов дробления и при меньшей производительности.
Устройство переработки дополнительно содержит второе устройство 30 сортировки, установленное с возможностью сбора мелких частиц, выходящих из первого устройства 20 сортировки.
В примере, показанном на фиг.1, второе устройство 30 сортировки установлено под первым устройством 20 сортировки.
Второе устройство 30 сортировки содержит такие же элементы, что и первое устройство 20 сортировки. В частности, второе устройство 30 сортировки содержит бак 31, в котором установлен шнек 32.
По меньшей мере один участок стенок бака 31 содержит грохот 33 с круглыми отверстиями, с размером ячейки от 0,2 до 1 мм, предпочтительно - 0,5 мм.
В качестве вариантов выполнения отверстия грохота 33 могут иметь и другую форму (квадратную, прямоугольную, шестиугольную и т.д.).
Второе устройство 30 сортировки позволяет отделять частицы размером, превышающим размер отверстий грохота, от других мелких частиц.
Частицы размером, превышающим размер отверстий второго устройства 30 сортировки, в своем большинстве являются металлическими материалами.
2
4
Другие мелкие частицы в основном являются оксидами и сульфатами свинца (PbO, PbSO) и кислотами, содержащимися в аккумуляторах.
Комбинация двух устройств сортировки в соответствии с настоящим изобретением позволяет повысить качество переработки.
В частности, она позволяет собирать большее количество металлических материалов, чем известные устройства. Она позволяет также повысить чистоту оксидов свинца, собираемых на выходе из второго устройства 30 сортировки.
Устройство может также содержать динамический сепаратор 40 и/или статический сепаратор 50.
Динамический сепаратор 40 установлен на выходе первого устройства 20 сортировки таким образом, чтобы собирать выходящие из этого устройства 20 крупные фрагменты.
Динамический сепаратор 40 позволяет сортировать крупные фрагменты, разделяя металлические и пластические материалы.
Динамический сепаратор 40 является, например, сепаратором со шнеком.
Статический сепаратор 50 установлен на выходе из динамического сепаратора 40.
Статический сепаратор 50 позволяет сортировать пластические материалы, отделяя пластические материалы из полипропилена от других, не подлежащих утилизации пластических материалов, в дальнейшем называемых RCB (отходы дробления батарей).
Статический сепаратор 50 содержит, например, заполненный водой бак, и использует силу тяжести для отделения пластических материалов из полипропилена от RCB.
Действительно, в отличие от RCB плотность полипропилена меньше плотности воды, поэтому пластические материалы из полипропилена остаются на плаву, тогда как RCB оседают на дно емкости. Это позволяет легко отделять пластические материалы из полипропилена от RCB.
В некоторых случаях устройство можно снабдить промывочным шнеком (не показан), установленным между первым устройством 20 сортировки и динамическим сепаратором 40.
Этот промывной шнек позволяет отделять свинец, приставший к пластическим и металлическим материалам, и получать тем самым очень чистые пластические и металлические материалы, которые можно легко утилизировать, учитывая низкое содержание в них примесей.
Устройство, показанное на фиг.1, содержит также бункер 60, в который загружают предназначенные для переработки аккумуляторы, и скребковый конвейер 70.
Скребковый конвейер 70 содержит скребки 71. Каждый скребок 71 выполнен в виде прямоугольной металлической пластины. Концы каждого скребка 71 закреплены на бесконечных цепях 72, намотанных на два барабана 73, установленных на краях бункера 60.
Цепь 72 и скребки 71 погружены в материал (аккумуляторы) и уносят его от плоского дна бункера.
Скребковый конвейер 70 позволяет непрерывно и с равномерной скоростью нагружать дробилку 10 при помощи транспортера 80.
Транспортер 80 содержит, например, ленту 81, охватывающую два вращающихся барабана 82.
Предпочтительно транспортер 80 может содержать средства (не показаны) для удаления фрагментов, приставших к ленте 81, для очистки поверхности ленты 81.
Действительно, при скорости загрузки в 20 т/ч отсутствие системы очистки ленты 81 транспортера 80 может привести к существенному скоплению фрагментов на ее поверхности.
Средства удаления фрагментов могут содержать скребки (или прямоугольные пластины), установленные под транспортером 80 и находящиеся в контакте с поверхностью ленты 81 так, чтобы удалять скопившиеся фрагменты.
Устройство может также содержать желоб (не показан) со шнеком.
В этом случае под транспортером 80 располагают емкость для сбора фрагментов, отделенных средствами удаления.
Шнек обеспечивает перемещение собранных фрагментов по желобу в направлении входа в дробилку 10 (или в направлении выхода из дробилки 10 в зависимости от варианта выполнения устройства).
Устройство работает следующим образом.
Использованные аккумуляторы размещают в бункере 60.
Скребковый конвейер 70, находящийся на дне бункера 60, увлекает использованные аккумуляторы и подает их на транспортер 80 с равномерной скоростью 20 т/ч.
Транспортер 80 перемещает использованные аккумуляторы к дробилке 10, расположенной в конце транспортера 80.
Скребки снимают фрагменты, приставшие к поверхности ленты 81 транспортера 80.
Счищенные скребками фрагменты падают в желоб и увлекаются шнеком к входу дробилки 10. Таким образом снижаются потери материала.
Дробилка 10 измельчает аккумуляторы до состояния фрагментов размером от 0 до 50 миллиметров.
Полученные на выходе дробилки 10 фрагменты попадают в первое устройство 20 сортировки, которое сортирует их по размеру.
Мелкие частицы размером, меньшим размера отверстий первого устройства 20 сортировки (4 миллиметра в варианте осуществления, представленном на фиг.1), отделяются от крупных фрагментов размер которых, превышает размер отверстий первого устройства 20 сортировки (более 4 миллиметров в примере, показанном на фиг.1).
Мелкие частицы попадают во второе устройство 30 сортировки, которое сортирует их по размеру.
Частицы размером, превышающим размер отверстий второго устройства 30 сортировки (0,5 миллиметра в примере, показанном на фиг.1), отделяются от других частиц размером, меньшим или равным размеру отверстий второго устройства 30 сортировки.
Частицы размером, превышающим размер отверстий второго устройства 30 сортировки, представляют собой металлический материал.
2
4
Другими мелкими частицами являются оксиды свинца (PbO, PbSO) и кислоты, содержащиеся в аккумуляторах. Преимуществом устройства в соответствии с настоящим изобретением является то, что оно позволяет собирать оксиды и кислоты в так называемой «откачиваемой» форме (то есть в жидком, полужидком или пастообразном состоянии). После этого эти оксиды и кислоты подвергают известной специалистам сушке (или «обезвоживанию» в другой терминологии).
Крупные фрагменты попадают в динамический сепаратор 40. Динамический сепаратор 40 разделяет фрагменты в зависимости от их материала. В частности, пластические материалы отделяются от металлических материалов.
Затем пластические материалы попадают в статический сепаратор 50, который позволяет отделить пластические материалы из полипропилена от других, не подлежащих утилизации пластических материалов RCB.
На фиг.2 представлен пример осуществления способа в соответствии с изобретением.
В устройство загружают аккумуляторы (этап 100) со скоростью подачи 20 тонн аккумуляторов в час.
Далее следует этап дробления 200 аккумуляторов посредством дробилки 10 с получением фрагментов дробления.
После этапа дробления 200 аккумуляторов следует первый этап сортировки 300 фрагментов дробления при помощи первого устройства 20 сортировки, расположенного на выходе дробилки 10.
Этот этап сортировки 300 позволяет отделить крупные фрагменты от мелких частиц.
Мелкие частицы составляют примерно 62% аккумуляторов. Таким образом, для 20 тонн обработанных аккумуляторов количество мелких частиц составляет 12,4 тонн, а количество крупных фрагментов составляет 5,6 тонн.
На другом этапе 400 способа мелкие частицы сортируют в зависимости от их размера: частицы размером более 0,5 миллиметра отделяют от других мелких частиц при помощи второго устройства 30 сортировки.
Эти частицы размером, превышающим размер отверстий второго устройства 30 сортировки, представляют собой примерно 2,5% массы аккумуляторов. Таким образом, для 20 тонн обработанных аккумуляторов количество металлических материалов размером от 0,5 до 4 мм (то есть в интервале размеров отверстий первого и второго устройств 20, 30 сортировки) составляет 0,5 тонны.
На другом этапе 500 способа крупные фрагменты, которые составляют 30% от массы аккумуляторов, разделяют в зависимости от их материала с использованием динамического сепаратора 40: пластические материалы отделяют от металлических материалов.
Металлические материалы составляют 20% от массы аккумуляторов. Таким образом, для 20 тонн обработанных аккумуляторов количество металлических материалов размером более 4 миллиметров составляет 4 тонны.
При этом следует отметить, что оба указанных этапа 400 и 500 можно осуществлять последовательно или параллельно для увеличения скорости переработки.
На другом этапе 600 способа пластические материалы (составляющие 8% от массы аккумуляторов) разделяют в зависимости от типа пластика: пластические материалы из полипропилена отделяют от других пластических материалов RCB.
Пластические материалы из полипропилена составляют примерно 4% от массы обработанных аккумуляторов. Таким образом, для 20 тонн обработанных аккумуляторов на выходе этапа статического разделения получают пластические материалы в количестве 0,8 тонны.
Список обозначений
100 Загрузка и подача бывших в употреблении аккумуляторов, заполненных электролитом.
200 Грубое дробление аккумуляторов при помощи дробилки для получения крупных фрагментов дробления.
300 Первый этап сортировки фрагментов дробления при помощи первого устройства сортировки, установленного на выходе дробилки.
400 Второй этап сортировки мелких частиц при помощи второго устройства сортировки, установленного на выходе первого устройства сортировки.
500 Динамическое разделение крупных фрагментов в зависимости от их размера.
600 Статическое разделение пластических материалов.