Переработка свинцовых аккумуляторов

 

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

 

Институт металлургии и материаловедения

 

Кафедра металлургии цветных металлов и химической технологии

 

 

Реферат

По дисциплине «Металлургические технологии переработки техногенного и вторичного сырья»

На тему: «Переработка свинцовых аккумуляторов»

 

 

 

 

Выполнила: студ. МВ-10

Сасова С.Э.

Проверила: к.т.н., доцент

Полях О.А.

 

 

 

г. Новокузнецк, 2013

Содержание

Введение…………………………………………………………………………3

1. Описание проблемы ……………..……………………………………....4
2. Общие положения по переработке ломов……………………….….….6

2.1Заготовка лома цветных металлов ………………………………......6

2.2 Аккумуляторный лом………………………………………………...7

Заключение……………………………………………………………………..12

Список использованных источников…………………………………..….….13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Свинец относится к числу металлов, которые многократно включаются в сферу материального производства, так как относительно мало теряются в процессе промышленного использования. Большая часть потребности в свинце в индустриально развитых странах и, в первую очередь, в тех из них, где его природные источники ограничены, удовлетворяется за счёт переработки лома автомобильных аккумуляторных батарей, на изготовление которых расходуется от 30 до 87% потребляемого в этих странах металлического свинца.

Соединения свинца в основном попадают в атмосферу через выхлопы автомобилей, в этом вопросе радует то, что на дорогах все больше свежих иномарок у которых ставятся катализаторы для уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу.

Но с появлением большего числа автомобилей возникает другая проблемы, на каждой машине стоит аккумулятор и примерно через 2 - 3 года его приходиться менять, куда утилизировать такое количество ненужных и вредных аккумуляторов мало понятно.

Цель  реферата: рассмотреть способы переработки свинцовых аккумуляторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Описание проблемы

Аккумуляторы в основном состоят из свинца, где его процент в общем весе составляет пятьдесят - шестьдесят, также присутствует сурьма около двух процентов, различных пластмасс примерно двенадцать - восемнадцать процентов и конечно раствор серной кислоты составляющий от общего веса автомобильного аккумулятора приблизительно десять - пятнадцать процентов.

Свинец, а особенно его соединения по вредности для природы и всего живого относятся к веществам 1 класса опасности, и, по сути, является ядом, электролит или разбавленная серная кислота относиться ко второму классу.

По разным статистическим данным в России за год производиться не менее пяти миллионов аккумуляторных батарей, большое количество аккумуляторов завозится к нам из-за границы, добавьте к этому количество импортных машин ввезенных к нам из Европы и Америки, количество вредных для экологии аккумуляторов оказывается огромным. На данный момент по подсчетам специалистов различные заводы и организации занимающиеся вопросами утилизации аккумуляторов, способны охватить где то процентов сорок от всех аккумуляторов нуждающихся в переработке, для сравнения в Европе этот процент достигает девяносто. Переработка аккумуляторов включает в себя три основных элемента, первый - это переработка свинца, второе - это переработка пластика и третье - это переработка электролита.

Свинец является одним из наиболее токсичных металлов и включен в списки приоритетных загрязнителей рядом международных организаций.

В основном свинец попадает в организм из воздуха. После чего свинец оседает в лёгких. Свинец вызывает гибель клеток крови, что приводит к тяжелым анемиям, вмешивается в физико-химические механизмы работы сердца, поражает почки и печень, но наиболее характерны изменения со стороны нервной системы. Свинец влияет на синтез белка. Препятствует окислению жирных кислот, нарушает белковый, углеводный и липидный обмены.

Головная боль и головокружения, вялость, апатия, повышенная физическая и психическая утомляемость, нарушения сна, ухудшение памяти, проблемы со слухом и зрением, изменения двигательной активности, скачки артериального давления, схваткообразные боли в животе, рвота и тошнота, параличи конечностей. Воздействие свинца вызывает определенные изменения в сердечно-сосудистой системе.

Свинцовое отравление проявляется сначала болями в животе и раздражительностью, затем появляется сонливость, снижение аппетита, нарушения координации движений и речи, итог может быть печален: отек головного мозга, почечная недостаточность, и вследствие этого кома и смерть. Кроме того, свинец способен накапливаться в органах и тканях, в большей степени в костной ткани. Именно в костях, этот яд может сохраняться годами, вызывая отравление только в определенных обстоятельствах, например, при беременности, грудном вскармливании, в старческом возрасте, при заболеваниях щитовидной железы.

Оценка риска отравления свинцом, как правило, проводится на основании определения концентрации свинца в крови. Концентрация свинца в крови ниже 10 мкг/дл в России и в мире считается безопасной для здоровья ребенка, хотя даже поступление в организм небольших доз свинца в зависимости от продолжительности и интенсивности может сказаться на здоровье. Уровень выше 10 мкг/дл, но ниже 20 мкг/дл расценивается как повышенный и свидетельствующий об отравлении свинцом. Концентрация выше 20 мкг/дл в России и в мире считается высокой, поскольку здоровью ребенка может быть нанесен значительный вред. Концентрация свинца в крови выше 45 мкг/дл может привести к перманентному повреждению головного мозга и даже летальному исходу, поэтому необходимо немедленное и интенсивное лечение. Поскольку индивидуальная восприимчивость к отравлению свинцом варьирует в широких пределах, то можно ожидать, что у некоторых детей могут наблюдаться худшие последствия при меньших дозах. Также необходимо периодически проводить мониторинг воздуха на наличие паров свинца и других токсичных веществ.[1].

 

 

2. Общие положения по  переработке ломов

2.1 Заготовка лома цветных  металлов

Переработка лома цветных металлов – процесс более сложный, технологически насыщенный, нежели работа с ломом черных металлов. Объясняется это тем, что изделия, подлежащие утилизации, по категориям цветного металлолома, имеют в своем составе не один вид как цветного, так и черного металла, а так же различные органические материалы (пластики, каучук, масла и т.п.). Для разделения лома цветных металлов, выделения требуемой составляющей, минимизации потерь и соответственно повышения выхода годного необходимо специализированное оборудование и отработанная технология переработки. Примерные технологические этапы переработки лома цветных металлов представлена на рисунке 1:

 

Рисунок 1 -  Заготовка лома цветных металлов

 

 

В зависимости от чистоты, габаритных размеров заготавливаемого лома, его категории и вида, те или иные этапы могут быть заменены в порядке исполнения или исключены. Каждый этап переработки требует задействования специализированной техники. В настоящее время внимание заготовителей ломов все более привлекает переработка лома, имеющая постоянный источник образования; стремление достичь наибольшей эффективности в придании лому товарного вида, ведут к включению в производственный процесс плавильных агрегатов. Кроме того, современной тенденцией перерабатывающих цветной металлолом предприятий является сращивание ломозаготовительного и плавильно-литейных процессов. [1]

 

2.2 Аккумуляторный лом

Необходимым в промышленности металлом является свинец и его соединения. Для получении 1 тонны свинца из природного сырья требуется примерно 1000 тонн породы, топлива, воды, воздуха и других компонентов! Свинец является одним из постоянно образующихся от деятельности человека отходов. По Классу АЛ. Группа I-II ГОСТ 1639-93 «Лом и отходы цветных металлов и сплавов. Общие технические условия» данный отход классифицируется как свинец аккумуляторный. При достаточном уровне образования этого вида лома и потребности промышленности в подготовленном вторичном сырье – утилизация аккумуляторов является процессом весьма непростым, хотя и более выгодным, нежели первичное получение материала. Сложность переработки лома свинца объясняется его химическим и структурным составом. В таблице 1 представлен химический состав вторичного свинцового сырья.

Таблица 1 - Химический состав вторичного свинцового сырья, % :

Компо ненты	Аккумуляторный лом (*-неразделанный)		Изгарь	Шламы	Пасты	Шлаки, штейны	Тировые земли
Pb	56	64-75	65-92	50-60	30-75	13-35	1,0-10
Sb	3,0	3,0-5,5	0,5-10	0,5-1,2	0,1-0,5	0,5-2,5	0,1-0,5
Sn	-	0,1	0,1-1,0	0,5-2,5	0,1-0,8	0,2-0,6	-
FeO	0,8	0,8-1,0	2,0-4,0	2,0-4,0	3,0-4,0	4,0-12	13-18
CaO	0,3	0,5-1,5	2,0-10	1,0-2,0	4,0-6,0	3,0-6,0	1,0-3,0

 

Продолжение таблицы 1

SiO 2	2,3	2,8-4,0	5,0-16	3,0-6,0	6,0-12	10,0-15	14-18
Al 2 O 3	1,1	1,2-1,6	2,0-6,0	2,0-4,0	2,0-4,0	3,0-5,0	6,0-8,0
S	4,0	5,5-8,0	-	-	-	1,0-15	-
Cl	1,8	1,5-2,2	0,5-1,0	12,0-16	0,5-2,0	1,0-2,0	-

 

В таблице 2 рассмотрен структурный состав аккумуляторного лома и содержание свинцовых соединений.

Таблица 2 - Структурный состав аккумуляторного лома и содержание свинцовых соединений:

Пластины, контакты, перемычки (сурьмянистый свинец)	50%
Масса положительных пластин	PbO 2 - 90%, PbO - 7%, PbSO 4 - 3%
Масса отрицательных пластин	Pb - 95%, PbO - 3%, PbSO 4 - 4%
Шламы	Pb - 70%
Эбонит, полипропилен, полиэтилен, поливинилхлорид, пек, ткани (блоки, крышки, пробки, уплотнители и т. п.)	20-25%
Засоренность батарей:                        -с электролитом;	50%
-без электролита в  эбонитовых моноблоках;	45%
- без электролита в  пластиковых термоблоках	40%

 

 

На рисунке 2 рассмотрены этапы переработки аккумуляторного лома.

Рисунок 2 - Этапы переработки аккумуляторного лома

 

По виду используемой для плавки сплавов энергии, все плавильные печи делят на топливные и электрические показанные на рисунках 3,4.

 

Рисунок 3 - Топливные плавильные печи: а — тигельная; б — отражательная; в - шахтно-ванная

 

 

Рисунок 4 - Электрические печи (сопротивления и индукционные): а - тигельная; б - отражательная; в - индукционная тигельная: г- индукционная канальная

 

Так как температура плавления свинца 327°С, а при его рафинирования температура расплава не должна превышать 600°С, свинцовые расплавы не поглощают газов и химически не активны, то для термической переработки свинцового лома подходят все типы печных агрегатов.

Выбор того или иного оборудования основывается на следующем:

- объемы переработки;

- наличие, мощности и экономичность  определенных энергоносителей;

- эксплуатационные затраты;

- затраты на охрану  окружающей среды;

- уровень качества выходного  продукта (насыщенность технологического процесса).

Для переработки аккумуляторного лома с достаточной эффективностью можно применять отражательные печи (рисунок 3-б, рисунок 4-б), технологический процесс в которых сводится к простому расплавлению свинцового металлолома и получению на выходе, так называемого, чернового свинца, загрязненного примесями сурьмы, олова, меди, серы, алюминия, железа, цинка и т.д. Удаление этих примесей, сведение содержания соединений к определенным нормам (рафинирование) позволяет повышать марку свинца (ГОСТ 3778-93). При использовании тигельных печей сопротивления или топливных (рисунок 3-а, рисунок 4-а), плавка ведется в чугунных либо стальных тиглях. Преимуществом тигельных печей перед отражательными является отсутствие прямого контакта нагревательного элемента и расплава, что снижает процент потерь металла, ограничивает окисляемость металла. Свинец быстро остывает, что зачатую создает проблему с его разливкой. Тигель для разливки может доставаться из печи, либо тигельная печь может быть наклоняемой, так же может использоваться специальный насос для перекачки свинца. Так же в тигельной печи проще вести процессы рафинирования. Однако отражательная печь позволяет перерабатывать большие объемы металлолома (стандартные тигли имеют объем до 0,5 т), использовать более «грязные» лома. В отражательных печах отсутствует необходимость замены прогоревшего (разрушившегося) тигля. Печи шахтно-ванной конструкции плавильного агрегата (рисунок 3-в) позволяют производить термическую переработку неразделанного аккумуляторного лома, включающего и баки.

Шихта шахтной плавки имеет примерно следующий состав: 60% - аккумуляторный лом в сборе, 25% - мелкое свинцовое сырье (изгарь, шлам, шлак, дроссы, пластины аккумуляторов и т.п.), 15% - флюсы и кокс. Шихта загружается слоями: мелкое сырье – нижний слой, кокс – средний слой, аккумуляторы – верхний слой. Горячее дутье подается в печи со стороны ванны на шахту. Это позволяет осуществлять просушку сырья и материалов и постепенную стабильную плавку свинца. Так же это способствует снижению содержания свинца в шлаках. Органические вещества (емкости и баки) так же сжигаются, при этом процесс горения становится автогенным, органика горит с выделением дополнительного тепла, что в свою очередь позволяет использовать меньшее количество топлива на форсунки и кокса в шихте. Расплавленный свинец из шахты переходит в ванну, где подвергается экспресс-анализу и рафинированию. Потери свинца при шахтной плавке не превышают 2%. [2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Мною рассмотрен процесс переработки свинцовых аккумуляторов. Исходя из выше изложенного можно сделать выводы:

• Свинец легче переработать из вторсырья, чем добывать как полезное ископаемое.
• Свинец представляет серьезную проблему для человечества, но бороться с этими проблемами возможно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

1. Вторичные материальные ресурсы цветной металлургии: Лом и отходы (образование и использование). Справочник.  – М.: Экономика, 1984. – 152 с.
2. Металлургия тяжелых цветных металлов[Электронный ресурс]:.-  Режим доступа: http://files.lib.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/1821/u_manual.pdf, 25.11.2013г.