Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы рынок вторичных источников тока для портативной техники претерпел значительные изменения Стремительный рост объемов продаж мобильных телекоммуникационных устройств подталкивает производителей аккумуляторов к улучшению их эксплуатационных свойств Увеличение удельных характеристик источников тока становится основополагающей концепцией, следуя которой производитель захватывает наибольший сегмент рынка.
Рынок промышленных источников тока (для железной дороги, напольного электротранспорта, речных и морских судов, городского наземного и подземного электротранспорта) менее динамичен. Дорогостоящие электрохимические системы (литий-ионная, никель-металлогидридная) с высокими удельными характеристиками в этой сфере пока остаются невостребованными Рассматривая достоинства и недостатки известных электрохимических систем, потребитель в первую очередь останавливает свой выбор на дешевых, надежных и безопасных источниках тока, соответствующих техническим требованиям в течение максимально возможного периода времени
К числу наиболее применяемых вторичных источников тока промышленного назначения относятся щелочные никель-кадмиевые и свинцово-кислотные аккумуляторы
По целому ряду технических характеристик никель-кадмиевые аккумуляторы (НКА) по сравнению со свинцово-кислотными имеют неоспоримое преимущество Это, прежде всего, касается их работоспособности при отрицательных температурах минус (20-40)С, возможности изготовления в полностью герметичном виде, устойчивости к перезарядам и переразрядам, реализации высокой удельной мощности при большом ресурсе работы
Ввиду особой специфики технического оснащения отечественной промышленности и транспортной инфраструктуры, а также жестких климатических условий ее эксплуатации щелочные НКА находят наиболее широкое применение на рынке промьшшенных источников тока. Одно из требований, предъявляемых потребителем к таким источникам тока, состоит в возможности их утилизации Ужесточение экологических нормативов и дефицит исходного сырья усиливают целесообразность работ в данном направлении
К сожалению, в России отсутствуют необходимая законодательная база, регламентирующая порядок сбора источников тока не только бытового, но и промышленного назначения, опыт работы с потребителем на контрактной основе, технологический регламент, обеспечивающий эффективное извлечение из отработанных аккумуляторов ценного вторичного сырья Однако постоянно возрастающая конкуренция на рынке источников тока в сочетании с дефицитом отечественного сырья подталкивает производителей аккумуляторных батарей самостоятельно решать проблему переработки НКА
Цель работы: разработка технологии раздельной переработки кадмий - и никельсодержащих отходов аккумуляторной промышленности, направленной на снижение материальных и энергетических затрат в производстве НКА
Задачи исследования:
-
Создание технологии и оборудования для переработки кадмийсодержа-щих отходов пирометаллургическим способом с целью получения оксида кадмия, пригодного для вторичного использования в производстве НКА
-
Создание технологии и оборудования для гидрометаллургической переработки никельсодержащих отходов с целью получения гидроксида никеля, пригодного для вторичного использования в производстве НКА
-
Изучение электрохимических свойств кадмиевых и оксидноникелевых электродов, изготовленных из вторичного сырья
4. Сокращение потерь компонентов активной массы ОНЭ и трудовых затрат путем механизации технологического процесса ее изготовления
-
Разработка технологии и оборудования для повышения эффективности отмывки гидроксида никеля (П) от сульфат-ионов путем снижения энергозатрат и сокращения потерь мелкодисперсной фракции гидроксида никеля (П)
-
Разработка технологии и оборудования для сушки гидроксида никеля (П) в одну стадию
На защиту выносятся:
1. Технология и оборудование пирометаллургической переработки кадмий-
содержащих отходов аккумуляторной промышленности с получением оксида
кадмия, соответствующего ОСТ 160 509 002-73
-
Технология и оборудование гидрометаллургической переработки ла-мельных оксидноникелевых электродов с получением гидроксида шпселя (II), соответствующего ТУ 48-3-63-90
-
Комплекс технологического оборудования, направленного на снижение материальных и энергетических затрат при производстве НКА
Научная новизна:
1 Разработана технология пирометаллургической переработки кадмийсо-держащих отходов производства никель-кадмиевых аккумуляторов (оптимизированы температурный режим, состав шихты, количество ее в зоне реакции, время проведения процесса)
-
Создано технологическое оборудование для эффективного извлечения кадмия из отходов аккумуляторной промышленности - печь ручейкового типа, конструкция которой позволяет непрерывно проводить процесс дистилляции кадмия с высокой степенью чистоты, соответствующего требованиям нормативной документации на кадмий марки КдО для аккумуляторной промышленности
-
Разработана технология гидрометаллургической переработки ламельных оксидноникелевых электродов, включающая стадию сепарирования металлической составляющей и активной массы положительного электрода, выщелачивания никеля (П) из последней раствором серной кислоты (200-300 г/л) до содержания никеля в растворе 65-110 г/л, осаждение гидроксида никеля (П), пригодного для вторичного использования в производстве НКА
-
Создано технологическое оборудование для эффективного извлечения никеля (П) при переработке ламельных оксидноникелевых электродов гидроме-ташгургическим способом
-
Разработан комплекс нового оборудования, позволившего оптимизировать процесс отмывки гидроксида никеля (II) от сульфат-ионов, снизить потери никельсодержащего сырья, сократить количество операций на участке приготовления активных масс положительных электродов, улучшить условия труда
-
Разработанные технологии переработки кадмий- и никельсодержащих отходов позволяют без дополнительной очистки использовать вторичное сырье (оксид кадмия и гидроксид никеля (П)) в производстве НКА с высокими эксплуатационными характеристиками
Практическая ценность работы:
-
Разработана технология и создано оборудование для пирометаллургиче-ской переработки кадмийсодержащих отходов Технология внедрена в ОАО «Завод АИТ» Расчетная экономическая эффективность от внедрения этой технологии в ОАО «Завод АИТ» составила 1,9 млн руб в год
-
Разработана технология и создано оборудование для гидрометаллургической переработки ламельных оксидноникелевых электродов Технология внедрена в ОАО «Завод АИТ» Расчетная экономическая эффективность от внедрения этой технологии в ОАО «Завод АИТ» составила 115 млн руб. в год.
-
Разработан комплекс оборудования, позволивший оптимизировать процесс отмывки гидроксида никеля (II) от сульфат-ионов, исключить потери мелкодисперсной фракции гидроксида никеля (П), сократить количество операций на участке для приготовления активных масс положительных электродов Расчетная экономическая эффективность от внедрения этого оборудования в ОАО «Завод АИТ» составила 2,05 млн. руб. в год
4. Технологии переработки кадмийсодержащих и никельсодержащих отходов разработаны с применением информационных систем и с учетом снижения экологической нагрузки на производство и окружающую среду
5 Общая экономическая эффективность, подтвержденная актами о внедрении результатов диссертационной работы в ОАО «Завод АИТ», составила 1737,8 тыс руб в год
Апробация работы и публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, из них 7 статей — в реферируемых журналах, 3 статьи - в сборниках по материалам Всероссийских и международных конференций
Основные положения работы докладывались на следующих конференциях
«Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Саратов, 2005),
«Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики» (Саратов, 2005)
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы (106 наименований), изложена на 12В страницах машинописного текста, содержит 40 таблиц, 36 рисунков и 1 приложение
Похожие диссертации на Технология переработки кадмий-, никельсодержащих отходов и разрядные характеристики никель-кадмиевых аккумуляторов, изготовленных из вторичного сырья
