СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ СВИНЦА ИЗ СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ ОТХОДОВ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
METHOD FOR ELECTROCHEMICAL EXTRACTION OF LEAD FROM LEAD/ACID WASTES OF ACCUMULATOR BATTERIES

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
2
2
2
4
4
2
4
2
NaPbO+2HO→PbSO+NaSO+HO.
Осадок сульфата свинца возвращают на десульфатацию (Марачевский А.Г. ЖПХ, 1998, №6, с.881-890).
2
4
Недостатком данного способа является проведение дополнительных технологических операций - нейтрализация, фильтрация, отмывка осадка водой, что существенно удорожает стоимость продукта (NaSO).
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.
2
2
a
Аноды использовали графитовые, катоды - из полированного титана (площадь поверхности 20 см). Электролиз проводится с разделением катодного и анодного пространства. Температура комнатная. Плотность катодного тока i=2 А/дм. 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.