Способ восстановления свинца из оксисульфатных шламов аккумуляторных батарей

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано в процессах восстановления свинца из оксисульфатных шламов (ОСШ) набивки свинцово-сурьмяных электродных решеток аккумуляторного лома. Свинец восстанавливают из оксисульфатных шламов аккумуляторных батарей в расплавленной каустической соде при добавке сульфида натрия, при массовом отношении OСШ:NaOH:Na2S, равном 100:(15÷16):(75÷100), и температуре 500-550°С в течение 40-45 мин. Способ обеспечивает высокое восстановление в металлическую фазу свинца (более 99%) при высоком качестве получаемого металла, упрощение процесса. 1 пр.

 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано в процессах восстановления свинца из оксисульфатных шламов (ОСШ) набивки свинцово-сурьмяных электродных решеток аккумуляторного лома, представленных соединениями РbО, Рb2, PbSO4 и PbS. Шламовая набивка представлена указанными соединениями (суммарное содержание свинца от 55 до 80%) и изготовлена с участием марочного свинца (СО, С1 и др.).

Как правило, шламы подвергают десульфатации при выщелачивании в водных растворах щелочи (NaOH) или соды (Nа2СО3). После выщелачивания, обезвоживания, промывки и сушки, материал перерабатывают пирометалургическим методом. Восстановление свинца из кислородных соединений производят в шахтных, отражательных, Ausmelt и электротермических печах. Распространенными восстановителями являются углеродсодержащие материалы (кокс, уголь), монооксид углерода и углеводороды. В качестве флюсов используют соду, известняк, кремнезем, железный скрап и др. Температурный интервал ведения процессов 950-1250°С [Морачевский А.Г., Вайсгант З.И., Демидов А.И. Переработка вторичного свинцового сырья. СПб: Химия, 1993. - 176 с].

К недостаткам способа следует отнести:

- выход шлаков составляет 10-40% от массы шихты;

- шлаки содержат от 20 до 70% свинца;

- выход пыли достигает 10%;

- затраты, связанные с извлечением свинца из шлаков (в вельц-печах, электропечах и шахтных печах).

Известен способ переработки лома аккумуляторных батарей, по которому последний непрерывно загружается в реактор совместно с восстановителем. Плавку пасты проводят при температуре 900-1150°С (оптимально 950±20°С), в качестве восстановителя используют кокс или уголь в количестве 8% [EPS application number 84850214/2; publication number 0132243 B1; date of filing 09.07.1984; Int. C1.: С22В 13/00, С22В 7/00 A method for recovering lead from waste lead products]. Расплавление и восстановление осуществляют при энергичной агитации загружаемого на свинцовую ванну материала путем подачи через погружную фурму смеси углеводородного топлива и воздуха (или кислорода), взятого в количестве меньше требуемого по стехиометрии для полного сгорания топлива. Недостатком способа является низкое прямое извлечение металлического свинца (77%) при выходе шлака 7%, содержащего 56,7% металла. Более 13% свинца от исходной загрузки переходит в газовую фазу.

Наиболее близким к заявляемому является способ восстановления свинца из рудных концентратов совместно с оксисульфатными шламами аккумуляторного лома, включающий восстановление в щелочной среде (600-650°С) [Патент РФ №2282672; заявка 2005107669/02 от 18.03.2005; опубликовано 27.06.2006, бюл. №24. Способ восстановления свинца B.C. Чекушин, СП. Бакшеев, Н.В. Олейникова]. В качестве восстановителя используется собственная сульфидная сера, в частности, галенита (PbS). Данный способ взят за прототип.

Продуктами восстановления металла из его сульфидных соединений являются расплавленный свинец, представленный самостоятельной фазой и щелочной расплав, содержащий в своем составе элементную серу, сульфиды и сульфаты натрия. Последние получены в результате протекания реакции диспропорционирования элементной серы в щелочной среде в соответствии с уравнением:

Таким образом, полученный щелочной расплав, содержащий элементную и сульфидную серу, представляется восстановительной средой, способной к участию в дальнейших окислительно-восстановительных превращениях. Последнее подтверждено возможностью металлизации свинца из ОСШ аккумуляторного лома. Можно полагать, что процесс реализуется в две стадии:

- восстановление металла из природных сульфидных соединений с накапливанием в щелочной среде указанных электронодоноров;

- восстановление свинца из оксисульфатных соединений, входящих в состав исходной сырьевой композиции.

К недостаткам способа относятся:

большой расход щелочи, участвующей в восстановлении, достигающий 300% от массы перерабатываемого материала;

- загрязнение восстановленного металла примесями - компонентами свинцового концентрата, что способствует возрастанию совокупных затрат на дальнейшее получение марочного металла.

Задачей настоящего изобретения является повышение восстановления свинца, снижение совокупных затрат при высоком качестве получаемого металла.

Достигается это тем, что плавку ведут в расплавленной каустической соде с участием в качестве восстановителя сульфида натрия, при массовом отношении OСШ:Na2S:NaOH равном 100:15-16:50 и температуре 500-550°С в течение 40-45 мин контакта фаз.

Сущность восстановительных процессов, протекающих в щелочном плаве, описывается уравнениями реакций:

Загружаемый в щелочной плав ОСШ представлен соединениями PbSO4, РbО, РbO2 и PbS, которые остаются в твердом состоянии в указанном температурном интервале. Независимо от состава соединений и степени окисления металла, имеет место глубокая металлизация свинца (более 99%) в течение 40-45 мин.

Оптимальной температурой ведения процесса является 500-550°С.Увеличение ее свыше 550°С сопровождается непроизводительным расходованием сульфида натрия вследствие развивающихся с увеличением температуры окислительно-восстановительных реакций с участием кислорода воздуха. Снижение температуры ниже 500°С приводит к технологическим трудностям осуществления процесса, обусловленных возрастанием вязкости системы и снижением извлечения металлического свинца в «линзу».

Снижение расхода NaOH (менее 75% от массы ОСШ) связано с существенным возрастанием вязкости системы, препятствующей образованию «линзы». Снижение расхода восстановителя - сульфида натрия меньше 15% от массы ОСШ до 14% приводит к соответственному снижению извлечения свинца до 96%.

При уменьшении времени контакта фаз до 30 и 20 мин, установлено, что восстановление свинца имеет место, но в плаве закономерно увеличивается содержание дисперсного металла.

По мере насыщения щелочного плава по сульфату натрия, его направляют на регенерацию с получением водного раствора Na2SO4, направляемого на электродиализ с получением гидроксида натрия и серной кислоты.

Техническим результатом, достигаемым при реализации способа, является высокое восстановление в металлическую фазу свинца (более 99%) при высоком качестве получаемого металла, упрощение процесса, снижение эксплуатационных и капитальных затрат из-за использования сравнительно низких температур и скоротечности протекания реакций.

Новизна предлагаемого способа металлизации свинца из кислородных соединений оксисульфатных шламов аккумуляторных батарей состоит в использовании сульфида натрия в качестве восстановителя металла в щелочной среде в условиях сравнительно низких температур.

Пример:

Состав исходного ОСШ, %: PbSO4 - 53,5%; PbS - 7,0%; РbO2 - 25,8%; PbO - 13,5%; при общем содержании свинца 77,4%.

В стальную реторту, помещенную в шахтную электропечь, разогретую до температуры 500°С, подавали высушенную при температуре 120°С смесь: ОСШ (100 г), NaOH и Na2S в массовом соотношении 1:1:0,15, соответственно. Содержимое реактора перемешивали рамной мешалкой (30 об/мин). Продолжительность процесса 40 мин.

Перемешивание отключали и через донный клапан реторты продукты сливали в изложницы для свинца и плава. После охлаждения взвешивали свинец. Масса его составляла 77,6 г.

Свинцовый сплав анализировали спектральным и пробирно-весовым методами. Установлено, что в сплаве содержится 0,001% Sb и 0,001% Сu. После купелирования свинцового сплава (с участием серебра «ЧДА»), в последнем не обнаружено благородных металлов

Щелочной плав охлаждали и взвешивали (масса составила 128 г). Его выщелачивали в горячей воде и анализировали на содержание щелочи, сульфидной и сульфатной серы.

Установлено:

- отсутствие дисперсного свинца в плаве;

- содержание щелочи в продукте составляло 83,5 г, сульфата натрия 43,1 г, и сульфида натрия 1,8 г.

Способ восстановления свинца из оксисульфатных шламов аккумуляторных батарей в расплавленной каустической соде, отличающийся тем, что восстановление свинца ведут в расплаве каустической соды при добавке сульфида натрия, при массовом отношении OCШ:NaOH:Na2S, равном 100:(15÷16):(75÷100), и температуре 500-550°С в течение 40-45 мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в производстве технического кремния и ферросилиция. Способ включает приготовление шихты из шлака, полученного при рафинировании кремния с введением шлакообразующих и растворителя, плавление шихты и выдержку, охлаждение расплава и отделение металлической фазы от шлака.

Изобретение относится к области металлургии, а именно способам переработки шлака для получения сырья с высоким содержанием железа. Мелкодисперсное железо с фракцией не более 50 мм с общим содержанием железа более 70% получают путем загрузки железосодержащего шлака в роторную дробилку с высоты, обеспечивающей необходимую скорость его вхождения в дробилку за счет свободного падения.

Изобретение относится к способу и установке для обработки, в частности к обработке шлака для извлечения из него одного или более полезных компонентов. Способ обработки материала, который представляет собой верхний слой из процесса плавки металла, причем указанный верхний слой представляет собой шлак и содержит одну или более солей и один или более металлов, включающий: а) подачу шлака в пресс для шлака и прессование шлака; б) подачу прессованного шлака на стадию измельчения, включающую стадию дробления; где стадии (а) и (б) осуществляют до того, как температура шлака, извлеченного из печи, понизится ниже 350°C; указанный способ также включает: в) подачу шлака на стадию выщелачивания; г) получение продукта выщелачивания со стадии выщелачивания; д) подачу продукта выщелачивания на стадию распылительной сушки; е) получение твердого вещества со стадии распылительной сушки.

Изобретение относится к способу переработки шлама доменной печи, содержащего железо и 4,5 – 12 мас.% цинка. Этот способ включает стадию выщелачивания, на которой выщелачивающие агенты включают хлористоводородную кислоту и хлорат, и значение рН фильтрата, непосредственно полученного в результате этой стадии выщелачивания, устанавливается строго ниже 1,5.

Изобретение относится к фьюминг-печи для обработки содержащих свинец материалов с возможностью сбора и выпуска свинца. Фьюминг-печь содержит корпус, в котором размещены горн с фурмой, на дне горна образуется ванна расплава, в корпусе печи выполнены отверстие для выпуска шлака и отверстие для выпуска свинца, корпус печи имеет кожух водяного охлаждения днища печи и кожух водяного охлаждения горна печи, внутренняя стенка кожуха водяного охлаждения днища печи снабжена слоем огнеупорного кирпича с выполненным в нем каналом для сбора и выпуска свинца, соединенным с отверстием для выпуска свинца и включающим линейный основной канал и кольцевой или линейный ответвляющиеся каналы, соединенные с основным каналом, при этом канал сбора и выпуска свинца соединен с ванной расплава через стыки между огнеупорными кирпичами, образующими слой огнеупорного кирпича.

Изобретение раскрывает способ сухого помола нефтекокса, включающий добавление добавок к нефтекоксу и сухой помол нефтекокса вместе с указанными добавками, характеризующийся тем, что в качестве указанных добавок используют комбинацию по меньшей мере одной органической добавки, выбранной из группы, состоящей из алканоламинов, таких как трипропаноламин, полиолов, таких как диэтиленгликоль, полиамидов, сложных полиэфиров, простых полиэфиров, поликарбоксилатных сложных эфиров, поликарбоксилатных простых эфиров, полиоксиалкиленалкилкарбоната натрия, солей аминов, солей полиолов и их комбинаций, и по меньшей мере одной неорганической добавки, выбранной из группы, состоящей из известняка, доломитового известняка, золы-уноса, шлака, глины, латерита, боксита, железной руды, песчаника и их комбинаций, причем добавки добавляют в нефтекокс в количестве от 0,51 до 10% масс.
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при переработке огненно-жидких доменных шлаков. Огненно-жидкий доменный шлак послойно сливают в траншею, осуществляют охлаждение массива шлака, выемку шлакового массива, укладку в штабель и перелопачивание.
Изобретение относится к флюсующим материалам для агломерационного процесса на основе шлаков вторичной металлургии, к использованию этих флюсующих материалов в агломерационном процессе при получении агломерата, предназначенного для использования в качестве металлической части шихты в доменных печах, и к способу получения флюсующих материалов на основе шлака вторичной металлургии или на основе смеси шлака вторичной металлургии с другими материалами.

Изобретение относится к способу и системе для комплексной очистки газа в процессе получения алюминия электролизом в электролитиченской ячейке. Способ включает подачу нефторированного глинозема в электролитическую ячейку, содержащую кожух, причем верхняя область кожуха представляет собой анодное устройство, при этом по меньшей мере одно из нефторированного глинозема и фторированного глинозема образует псевдоожиженный слой внутри анодного устройства, удаление газообразных фторидов из технологических газов, вырабатываемых электролитическим элементом, путем адсорбции газообразных фторидов с использованием нефторированного глинозема в псевдоожиженном слое, причем указанная адсорбция газообразных фторидов нефторированным глиноземом создает фторированный глинозем и полуочищенные технологические газы, фильтрацию твердых частиц фторидов, уносимых в полуочищенных технологических газах, причем указанная фильтрация происходит внутри анодного устройства над псевдоожиженным слоем, получение очищенных технологических газов и выпуск очищенных технологических газов из анодного устройства в открытое окружающее пространство снаружи электролитической ячейки.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ улучшения качества титансодержащего сырья включает окисление титансодержащего сырья с использованием газообразного кислорода и одновременное селективное хлорирование примесных металлов в титансодержащем сырье.

Изобретение относится к фьюминг-печи для обработки содержащих свинец материалов с возможностью сбора и выпуска свинца. Фьюминг-печь содержит корпус, в котором размещены горн с фурмой, на дне горна образуется ванна расплава, в корпусе печи выполнены отверстие для выпуска шлака и отверстие для выпуска свинца, корпус печи имеет кожух водяного охлаждения днища печи и кожух водяного охлаждения горна печи, внутренняя стенка кожуха водяного охлаждения днища печи снабжена слоем огнеупорного кирпича с выполненным в нем каналом для сбора и выпуска свинца, соединенным с отверстием для выпуска свинца и включающим линейный основной канал и кольцевой или линейный ответвляющиеся каналы, соединенные с основным каналом, при этом канал сбора и выпуска свинца соединен с ванной расплава через стыки между огнеупорными кирпичами, образующими слой огнеупорного кирпича.
Изобретение относится к цветной металлургии. Способ переработки полупродуктов свинцового производства, содержащих свинец, медь и цинк, включает загрузку в шахтную печь упомянутых полупродуктов, кокса в качестве восстановителя, сульфидизатора и кварцевой руды в качестве флюса и их плавку при подаче кислородсодержащего дутья с получением чернового свинца, медного штейна и цинксодержащего шлака.
Изобретение относится к цветной металлургии. .

Изобретение относится к цветной металлургии, преимущественно к устройствам для переработки пылевидного свинец- и цинксодержащего сырья, в котором могут присутствовать медь и благородные металлы.
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при переработке свинецсодержащих отходов производства, содержащих также соединения олова, сурьмы, меди, железа, цинка, висмута, мышьяка, серебра, кальция, натрия, калия, магния в виде оксидов, хлоридов, сульфитов, сульфатов.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке рудных свинцовых концентратов с целью получения чернового свинца. .

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способам и устройствам для переработки свинцового сырья. .

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при производстве чернового свинца из сырья, представленного композицией рудных сульфидных свинцовых концентратов и шламовых кислородных соединений свинца, например оксисульфатной фракцией аккумуляторного лома.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к извлечению свинца из вторичного сырья, и может быть использовано при переработке отслуживших ресурс аккумуляторных батарей.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способам переработки свинцовых отходов, содержащих благородные и редкие металлы. .
Наверх