СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОТРАБОТАННЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ Российский патент 1997 года по МПК H01M10/54 

Предлагаемое изобретение относится к области преобразования химической энергии в электрическую, в частности к изготовлению вторичных источников тока. Изобретение может быть использовано для ремонта аккумуляторов, их вторичного производства и утилизации сырья. Изобретение служит охране окружающей среды.

Известен способ возвращения в производственный цикл отходов свинцовых аккумуляторов, в котором положительную и отрицательную активную массу свинцовых аккумуляторов получают с использованием активной массы, извлеченной из бракованных электродов и (или) отходов активной массы, образующихся при производстве аккумуляторов. Когда готовят положительную или отрицательную активную массу, тогда соответственно положительную или отрицательную массу, предварительно высушенную и термообработанную при температуре 500-600^oC и при необходимости измельченную, подают в мельницу, вырабатывающую свинцовый порошок, вместе с металлическим свинцом в количестве не более 80% от массы металлического свинца. Полученный при этом продукт используют при изготовлении электродов [1]
Недостатком известного способа является то, что для возврата отработанного сырья необходимо наличие металлической фракции свинцового порошка и возвращенное сырье используют как добавку к основному технологическому процессу.

Известен способ переработки отработанных аккумуляторных пластин для получения активной массы, в котором активные вещества, извлеченные из положительных и отрицательных пластин аккумуляторов, освобождаются от остатков кислоты, промываются водой, высушиваются воздухом, прокаливаются при температуре 500-700^oC в течение 8-60 минут и затем размалываются в порошок с размером частиц меньше 60 мкм. Размалывание может производится одновременно со свинцом путем загружения прокаленной массы в дробилку для свинца в количестве по меньшей мере 80% от массы находящегося в ней свинца, причем размалывание может производится перед прокаливанием. Из полученного материала изготавливают активную массу положительного или отрицательного электрода в зависимости от исходного вещества или активную массу отрицательного электрода, когда в качестве исходного вещества была взята смесь фрагментов положительных и отрицательных пластин [2]
Недостатком известного способа является наличие технологических операций по промывке и сушке воздухом отработанных аккумуляторных пластин, что требует дополнительного оборудования и расходных материалов, а введение возвращенных материалов производится на стадии получения и измельчения свинцового порошка.

Предложенное изобретение предназначено для повышения эффективности восстановления отработанных аккумуляторных батарей без значительных затрат, а также создания экологически чистого и безотходного производственного цикла повторной или многократной переработки отработанных аккумуляторных батарей.

В предложенном способе восстановления отработанных аккумуляторных батарей, включающем извлечение активных веществ из положительных и отрицательных электродов, прокаливание их, размалывание в порошок и изготовление из полученных активных масс соответственно положительных и отрицательных электродов, используют размолотую массу с размером частиц 500-40 мкм, в массу положительного электрода добавляют абиетиновую кислоту, а при изготовлении отрицательного электрода добавляют положительную активную массу с размером частиц 100-40 мкм, кроме того, формировочный заряд положительных электродов проводят совместно с уже отформированными отрицательными электродами.

Существенным является то, что при восстановлении отработанных аккумуляторных батарей наиболее полно используется отработанный материал, процесс переработки требует значительно меньшего добавления химически чистого свинца, а его введение осуществляется на стадии изготовления токоотводов, причем переработанный материал имеет частицы с размером 500-40 мкм, в массу положительного электрода добавляют абиетиновую кислоту, а при изготовлении отрицательного электрода добавляют положительную активную массу с размером частиц 100-40 мкм, кроме того, формировочный заряд положительных электродов проводят совместно с уже отформированными отрицательными электродами.

Способ осуществляется следующим образом.

Отработанные аккумуляторные батареи очищаются от грязи и пыли, при необходимости производят орошение содовым раствором для нейтрализации остатков серной кислоты на внешней поверхности корпуса. После выкручивания пробок производят опрокидывание аккумуляторных батарей для удаления электролита, который далее может поступать в систему очистки, в основе принципа действия которой лежит электродиализ. Затем удаляют герметизирующую мастику и производят разборку аккумуляторных батарей с последующим механическим разделением остатков электродных масс положительных и отрицательных пластин. Отдельно разделяют остатки токоотводов, которые поступают в переплавку, и активные массы положительных и отрицательных электродов.

Положительную активную массу подвергают термообработке в муфельной печи при температуре 600-650^oC в течение 60-90 минут. После остывания полученный спек измельчают в шаровой мельнице. Продукты размола подвергают просеиванию через сетки из нержавеющей стали с целью выделения фракций с размером частиц 500-100 мкм и 100-40 мкм.

Фракцию с размерами частиц крупнее 500 мкм возвращают в мельницу для дальнейшего измельчения. Фракцию с размерами частиц менее 40 мкм не используют.

Отрицательную активную массу подвергают термообработке в муфельной печи при температуре 800-850^oC в течение 60-90 минут. После остывания полученный спек измельчают в шаровой мельнице. Классификацию продуктов размола отрицательной активной массы проводят аналогично классификации положительной активной массы.

Отрицательные электроды изготавливают следующим образом.

В полученную ранее фракцию отрицательной активной массы с размером частиц 100-40 мкм добавляют положительную активную массу с размером частиц 100-40 мкм и производят сухое перемешивание. К полученной смеси добавляют дистиллированную воду в соотношении 10-12 мл на 100 г оксидов и перемешивают 25-30 минут до получения однородной массы. Полученную массу наносят шпателем или иным способом на токоотвод и разглаживают до полного заполнения ячеек токоотвода. Обе стороны токоотвода обсыпают слоем ранее полученной сухой фракции отрицательной активной массы с размером частиц 500-100 мкм, оборачивают бумагой и уплотняют, пропускают между обрезиненными валиками. После удаления излишков пасты по краям токоотводов полученные таким образом отрицательные пластины сушат.

Положительные электроды изготавливают следующим образом.

В полученную ранее фракцию активной положительной массы с размером частиц 100-40 мкм добавляют дистиллированную воду в соотношении 10-15 мл на 100 г оксидов и перемешивают 25-30 минут до получения однородной массы. Полученную пасту наносят шпателем или иным способом на решетку токоотвода и разглаживают до полного заполнения ячеек токоотвода. Обе стороны электрода обсыпают слоем ранее полученной сухой фракции положительной активной массы с размером частиц 500-100 мкм, оборачивают бумагой и уплотняют, пропуская между обрезиненными валиками. После удаления излишков пасты по краям токоотводов полученную таким образом положительную пластину сушат. Затем производят пропитку раствором абиетиновой кислоты в бензине методом окунания и последующую сушку до полного испарения бензина.

Формировочный заряд положительных и отрицательных электродов производят следующим образом.

Отрицательные электроды формируют совместно с холостыми положительными электродами. Формировку производят в ваннах при начальной плотности электролита 1,01-1,02 кг/см³. Вначале загружают отрицательные пластины и холостые электроды, затем заливают электролит. Вначале загружают отрицательные пластины и холостые электроды, затем заливают электролит. В начале формировочного заряда устанавливают плотность тока 0,5-0,6 А/дм² и поддерживают ее в течение 60-90 минут. Затем плотность тока увеличивают до 2-2,5 А/дм² и процесс ведут до полной формировки отрицательных электродов. После этого холостые электроды удаляют и на их место устанавливают положительные электроды, которые формируют при плотности тока 2-2,5 А/дм² совместно с уже отформированными отрицательными электродами.

После окончания формировочного заряда готовые пластины в ваннах подвергают полному разряду током, равным 1/3 от емкости пластин, находящихся в формировочной ванне. Затем положительные и отрицательные пластины извлекают из ванн и устанавливают в вертикальное положение для стекания излишков электролита. После этого положительные пластины могут быть высушены и храниться неограниченно долгое время. Отрицательные пластины не позднее 2-3 часов поступают на сборку.

С целью предотвращения подгорания сепараторов, особенно мипластовых, при сборке пластин в блоки и образования в них участков с пониженным сопротивлением положительные и отрицательные электроды поступают на сборку во влажном виде, увлажнению дистиллированной водой подвергаются также и сами сепараторы.

После сборки пластин в блоки и установки их в корпус осуществляют межэлектродные соединения и герметизацию корпуса в зависимости от типа последнего.

Аккумуляторная батарея заливается дистиллированной водой и подвергается ускоренному заряду током, равным номинальной емкости, до получения аккумуляторной батареей 75% количестве электричества. Далее ток уменьшают до номинального, равного 1/10 емкости батарей, производят дозаряд и корректировку плотности электролита, после чего батарея поступает потребителю.

Предлагаемый способ восстановления отработанных свинцовых аккумуляторных батарей позволяет полностью исключить применение химически чистого свинца при производстве активных масс положительных и отрицательных электродов, исключить операции промывки из технологического процесса изготовления аккумуляторных батарей, а также снизить производственные затраты при изготовлении электродов из-за использования активных масс с частицами более крупной фракции.

Формировочный заряд положительных электродов совместно с уже отформированными отрицательными электродами позволяет стабилизировать активную площадь отрицательных электродов, снизить усадку активной массы отрицательных электродов и уменьшить оплывание активной массы положительных электродов, что повышает эксплуатационную надежность аккумуляторных батарей.

Использование: производство химических источников тока. Сущность изобретения: активную массу положительных электродов отработанных аккумуляторов подвергают термообработке при 600-650^oC в течение 60-90 мин, полученный спек измельчают и просеивают с выделением фракций размером 500-100 мкм и 100-40 мкм, последнюю фракцию смешивают с дистиллированной водой, наносят на токоотвод и обсыпают частицами фракции 500-100 мкм, уплотняют, сушат и пропитывают раствором абиетиновой кислоты. Активную массу отрицательных электродов термообрабатывают при 800-850^oC 60-90 мин, классификацию проводят аналогично классификации активной массы положительных электродов* В полученную фракцию с размером частиц 100-40 мкм добавляют аналогичную фракцию активной массы положительных электродов, смешивают с водой, наносят на токоотвод, обсыпают слоем фракции отрицательной активной массы с размером частиц 500-100 мкм, уплотняют, сушат и формируют. Положительные электроды формируют совместно с отформированными отрицательными электродами. Это обеспечивает повышение эффективности восстановления, экологическую чистоту и безотходность процесса.

Способ восстановления отработанных аккумуляторных батарей, включающий извлечение активных веществ из положительных и отрицательных электродов, прокаливание их, размалывание в порошок и изготовление из полученных активных масс положительных и отрицательных электродов, отличающийся тем, что для изготовления электродов используют размолотую массу с размером частиц 500 40 мкм, причем электроды имеют трехслойную структуру с размером частиц 100 40 мкм в среднем слое и 500 100 мкм во внешних слоях, в активную массу положительных электродов добавляют абиетиновую кислоту, прокаливание отрицательной активной массы осуществляют при 800 850^oС, при изготовлении отрицательного электрода отрицательную активную массу смешивают с положительной с размером частиц 100 40 мкм, формировочный заряд положительных электродов производят совместно с уже отформированными отрицательными электродами.