[go: up one dir, main page]

RU2767310C1 - Method for disassembling used lead-acid batteries - Google Patents

Method for disassembling used lead-acid batteries Download PDF

Info

Publication number
RU2767310C1
RU2767310C1 RU2021111498A RU2021111498A RU2767310C1 RU 2767310 C1 RU2767310 C1 RU 2767310C1 RU 2021111498 A RU2021111498 A RU 2021111498A RU 2021111498 A RU2021111498 A RU 2021111498A RU 2767310 C1 RU2767310 C1 RU 2767310C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lead
battery
water
followed
drying
Prior art date
Application number
RU2021111498A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Семенович Чекушин
Максим Владимирович Чекушин
Наталья Васильевна Олейникова
Наталья Владимировна Марченко
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Priority to RU2021111498A priority Critical patent/RU2767310C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2767310C1 publication Critical patent/RU2767310C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/54Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84Recycling of batteries or fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering and can be used in the extraction of lead from spent lead acid batteries, represented by batteries made of polymer materials, with electrode blocks. The method for disassembling batteries includes cutting off the bottom of the battery in an inverted state, draining the electrolyte and returning the battery to the operating position, followed by desliming it with a water-air mixture containing NaOH 20-30 g per 1dm3, drying and cutting off the polymer elements of the case and cover, while the bottom cut off by electrothermal method using a nichrome string with a diameter of 2 mm heated to 750-800°C, and desliming of the electrodes is carried out with a water-air mixture with a pressure of 0.4-0.5 MPa, followed by drying with hot air at 140-160°C.
EFFECT: improving the efficiency of separation of lead-containing phases from accompanying organic components.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к металлургическому производству и может быть использовано при подготовке сырья к извлечению свинца из отработанных свинцовых кислотных аккумуляторов, представленных батареями, выполненными из полимерных материалов, с электродными блоками, основу которых составляет компактный свинцово-сурьмяный сплав (до 6% сурьмы) решетчатой конфигурации, заполненный шламовой набивкой, представленной кислородными соединениями свинца (сульфатами, оксидами, диоксидами).The invention relates to metallurgical production and can be used in the preparation of raw materials for the extraction of lead from spent lead acid batteries, represented by batteries made of polymeric materials, with electrode blocks, which are based on a compact lead-antimony alloy (up to 6% antimony) of a lattice configuration, filled with sludge packing, represented by oxygen compounds of lead (sulphates, oxides, dioxides).

Удельные содержания на 1 ампер-час емкости аккумулятора, кг:Specific content per 1 ampere-hour of battery capacity, kg:

- свинца в сплаве 0,096÷0,08;- lead in the alloy 0.096÷0.08;

- свинца в шламовой набивке 0,075÷0,06;- lead in sludge packing 0.075÷0.06;

- полимерных материалов 0,064÷0,05;- polymer materials 0.064÷0.05;

- электролита 0,024÷0,026.- electrolyte 0.024÷0.026.

Применяемые способы разборки аккумуляторного лома связаны с удалением электролита с последующим механическим разрушением амортизированных изделий с сепарацией, обеспечивающей отделение свинецсодержащих фаз от сопутствующих органических компонентов.The methods used for disassembling battery scrap are associated with the removal of electrolyte, followed by mechanical destruction of depreciated products with separation that ensures the separation of lead-containing phases from associated organic components.

Известен способ разборки аккумуляторного лома (после слива электролита) механическим разрушением корпусов и их содержимого с последующей гравитацией, включающий разделение кусковых полимеров и компактных электродных основ, а также сепарацию в тяжелых средах, дисперсных органических и свинцовых шламовых составляющих. [Способ разделения лома свинцовых аккумуляторов, Патент, RU 2135612, МПК С22В 7/00, 1999 г.].There is a known method for disassembling battery scrap (after draining the electrolyte) by mechanical destruction of the housings and their contents, followed by gravity, including the separation of lumpy polymers and compact electrode bases, as well as the separation in heavy media, dispersed organic and lead slurry components. [Method of separating scrap lead batteries, Patent, RU 2135612, IPC S22V 7/00, 1999].

К недостаткам способа следует отнести:The disadvantages of the method include:

- неудовлетворительную степень разделения при сепарации крупных ломов;- unsatisfactory degree of separation during the separation of large scrap;

- низкие показатели разделения свинцовых и полимерных шламов что затрудняет дальнейшее использование полимеров.- low rates of separation of lead and polymer sludge, which complicates the further use of polymers.

Известен способ разделения отработанных аккумуляторов на составные компоненты путем дробления, сушки и пневмосепарации на металлические и неметаллические фракции, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии и повышения чистоты конечных продуктов, сушку и пневмосепарацию осуществляют нагретым до 150-200°С газообразным теплоносителем в течение 4-5 сек. [Патент SU 552650]A known method for separating used batteries into constituent components by crushing, drying and pneumatic separation into metal and non-metallic fractions, characterized in that, in order to simplify the technology and improve the purity of the final products, drying and pneumatic separation is carried out with a gaseous coolant heated to 150-200 ° C for 4-5 sec. [Patent SU 552650]

Известен способ разделения отработанных свинцовокислотных аккумуляторов [Патент SU 272912] на составные компоненты путем их избирательного дробления ударами числом от 10 до 500, отделения активной массы от остальных материалов просеиванием 30 мм с последующим флотационным отделением неметаллических компонентов от металлических, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии, аккумуляторы при дроблении нагревают до 35-50 С газами, пропускаемыми противотоком по отношению к дробящимся материалам, а флотацию ведут в водной суспензии активной массы с рН раствора в пределах 7 и плотностью пульпы 1,1-2.A known method of separating spent lead-acid batteries [Patent SU 272912] into constituent components by selective crushing with blows from 10 to 500, separating the active mass from other materials by sieving 30 mm, followed by flotation separation of non-metallic components from metal ones, characterized in that, with the aim of To simplify the technology, the accumulators during crushing are heated to 35-50 C with gases flowing countercurrently with respect to crushed materials, and flotation is carried out in an aqueous suspension of the active mass with a solution pH of 7 and a pulp density of 1.1-2.

К недостатку известных способов можно отнести сепарацию измельченных смесей полимерных материалов и твердых химических соединений свинца, входящих в состав шламов, что как правило, трудоемкий процесс, не обеспечивающий безусловное глубокое разделение материалов.The disadvantage of the known methods is the separation of crushed mixtures of polymeric materials and solid chemical compounds of lead, which are part of the sludge, which is usually a laborious process that does not provide unconditional deep separation of materials.

Из известных не найден способ, близкий, по сути, к заявляемому, так как в предлагаемом способе реализуется последовательное отделения свинецсодержащих шламов из частично разрушенного корпуса и компактного сплава, с получением самостоятельного полимерного продукта.Of the known, a method has not been found that is close, in fact, to the claimed one, since the proposed method implements the sequential separation of lead-containing sludge from a partially destroyed body and a compact alloy, with the production of an independent polymer product.

Целью изобретения является создание способа переработки свинцового аккумуляторного лома, с частичным механическим его разрушением для удобства выделения шламовой составляющей и компактного сплава в самостоятельные продукты с последующим удалением, компактных масс органических материалов, не содержащих свинца.The aim of the invention is to create a method for processing lead battery scrap, with its partial mechanical destruction for the convenience of separating the sludge component and compact alloy into independent products, followed by removal of compact masses of lead-free organic materials.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном способе отрезают дно батареи, находящейся в перевернутом состоянии, сливают электролит и возвращают батарею в эксплуатационное положение с последующим обесшламливанием ее водовоздушной смесью, содержащей NaOH 20-30 г на 1 дм3, сушкой и отрезанием полимерных элементов корпуса и крышки. При этом дно отрезают электротермическим способом, используя при этом нагретую до 750-800°С нихромовую струну диаметром 2 мм, а обесшламливание электродов проводят водовоздушной смесью с последующей сушкой горячим воздухом 140-160°С.This goal is achieved by the fact that in the proposed method, the bottom of the battery is cut off, which is in an inverted state, the electrolyte is drained and the battery is returned to its operational position, followed by desliming it with a water-air mixture containing NaOH 20-30 g per 1 dm 3 , drying and cutting off the polymer elements of the case and covers. In this case, the bottom is cut off by an electrothermal method, using a nichrome wire 2 mm in diameter heated to 750-800°C, and the electrodes are de-slimed with a water-air mixture, followed by drying with hot air at 140-160°C.

После обрезания стенок и крышки батареи открывается электродный блок, направляемый на плавку. Шлам кислородных соединений свинца в виде водной пульпы выделяют центрифугированием. Его подсушивают и направляют на восстановительную плавку.After cutting the walls and the cover of the battery, the electrode block is opened, which is sent for melting. The sludge of oxygen compounds of lead in the form of an aqueous pulp is isolated by centrifugation. It is dried and sent for reduction melting.

Характеристики водовоздушной смеси:Characteristics of the water-air mixture:

- рабочее давление водного раствора 0,4-0,5 МПа;- working pressure of an aqueous solution of 0.4-0.5 MPa;

- давление всасывания воздуха 15-20 кПа;- air suction pressure 15-20 kPa;

- расход воды 5-6 т/час;- water consumption 5-6 t/hour;

- расход воздуха 10-15 кг/час.- air consumption 10-15 kg/h.

Используются типовые эжекторы, (например, ЭВ-3). Предусматривается установка четырех эжекторов на операции нейтрализации кислоты и обесшламливании. Водо-воздушную смесь получают с использованием оборотных щелочных осветленных водных фаз после отстаивания свинецсодержащих пульп.Standard ejectors are used (for example, EV-3). It is planned to install four ejectors for acid neutralization and desliming operations. The water-air mixture is obtained using recycled alkaline clarified aqueous phases after sedimentation of lead-containing pulps.

Водная составляющая водовоздушной смеси - раствор щелочи с концентрацией NaOH 20-30 г на 1 дм3. Такая концентрация необходима для нейтрализации кислоты (H2SO4) в электролите, остающемся в банках батареи после слива электролита, и является оптимальной для получения нейтрального раствора при промывке аккумуляторов различной емкости. Отклонение от указанной концентрации ниже 20 или выше 30 г на 1 дм3 приведет к получению кислых и щелочных растворов, соответственно. Температура нагрева нихромовой струны до 750-800°С обеспечивает максимальную скорость резания. Снижение температуры приведет к налипанию разрезаемого материала на режущую поверхность и уменьшению эффективности процесса резки. Повышение выше 800°С - не приведет к увеличению скорости процесса, но при этом произойдет увеличение расхода энергии. Толщина струны 2 мм обеспечивает получение эффективного разреза, позволяющего легко разделять разрезаемые фрагменты. Увеличение диаметра струны приведет к увеличению энергозатрат на процесс резки.The water component of the water-air mixture is an alkali solution with a NaOH concentration of 20-30 g per 1 dm 3 . This concentration is necessary to neutralize the acid (H 2 SO 4 ) in the electrolyte remaining in the battery banks after draining the electrolyte, and is optimal for obtaining a neutral solution when washing batteries of various capacities. Deviation from the specified concentration below 20 or above 30 g per 1 dm 3 will result in acidic and alkaline solutions, respectively. The heating temperature of the nichrome string up to 750-800°C ensures maximum cutting speed. A decrease in temperature will cause the material being cut to stick to the cutting surface and reduce the efficiency of the cutting process. An increase above 800°C will not lead to an increase in the speed of the process, but an increase in energy consumption will occur. The string thickness of 2 mm provides an effective cut, which makes it easy to separate the cut fragments. An increase in the string diameter will lead to an increase in energy consumption for the cutting process.

Обесшламливание осуществляется в соответствии со схемой цепи аппаратов (фиг.) Аккумуляторная батарея (без дна и после нейтрализации кислоты), установленная на тележку перемещается на обесшламливание, включающее герметичную камеру 1, (для исключения разбрызгивания пульпы), внутри которой установлен коллектор с эжекторами 2, сопла которых направлены внутрь корпуса аккумулятора. Расстояние между обрезом сопла и аккумулятором составляет 20-25 мм. Камера имеет коническое днище для слива пульпы, поступающей в отстойник 3, с донным сливом и задвижкой. Сгущенная пульпа из отстойника 3 поступает в центрифугу 4 со сливом фугата в накопительную емкость 5. Из накопителя 5, насосом 5Н раствор перекачивают на верхний горизонт отстойника 3. Из отстойника 3 с помощью насоса 3Н закачивают осветленный раствор для приготовления водовоздушной смеси в эжекторе. Накапливаемый на барабане центрифуги кек выгружают в поддон 6 и направляют на металлургический передел.Desliming is carried out in accordance with the circuit diagram of the apparatus (Fig.) The battery (without a bottom and after neutralizing the acid) installed on the trolley is moved to desludge, including a sealed chamber 1 (to prevent splashing of the pulp), inside which a collector with ejectors 2 is installed, the nozzles of which are directed inside the battery case. The distance between the nozzle edge and the accumulator is 20-25 mm. The chamber has a conical bottom for draining the pulp entering the settling tank 3, with a bottom drain and a valve. The thickened slurry from the settler 3 enters the centrifuge 4 with centrifuge drained into the storage tank 5. From the accumulator 5, the solution is pumped with a 5H pump to the upper horizon of the settler 3. From the settler 3, using a pump 3N, a clarified solution is pumped to prepare an air-water mixture in the ejector. The cake accumulated on the centrifuge drum is unloaded into the pallet 6 and sent to the metallurgical process.

Эффективность водо-воздушного обесшламливания подтверждена опытной промывкой содержимого батареи емкостью 90 А-час с использованием эжектора ЭВ-3 с соответствующей напорной водной и воздушной обвязкой. Содержание шлама в электродном блоке после промывки менее 1,5%.The effectiveness of water-air desliming was confirmed by experimental washing of the contents of a battery with a capacity of 90 Ah using an EV-3 ejector with appropriate pressure water and air piping. The content of sludge in the electrode block after washing is less than 1.5%.

После обесшламливания тележка с аккумулятором поступает в камеру сушки воздушным потоком от калорифера (140-160°С). При этом кроме сушки проходит выплавка диафрагм.After desliming, the trolley with the battery enters the drying chamber with an air flow from the heater (140-160°C). In this case, in addition to drying, the diaphragms are smelted.

Финишная операция связана с электротермической резкой стенок и крышки батареи и направлением электродного блока в металлургический передел, а полимерных материалов на складирование.The finishing operation is associated with electrothermal cutting of the battery walls and cover and the direction of the electrode block to the metallurgical stage, and the storage of polymeric materials.

Разборке аккумуляторных батарей предшествует классификация аккумуляторов по емкости. Линия настраивается на соответствующие геометрические размеры амортизированных аккумуляторов.The disassembly of batteries is preceded by the classification of batteries by capacity. The line is adjusted to the corresponding geometrical dimensions of depreciated accumulators.

Аппаратурно транспортная схема установки предусматривает наличие самодвижущихся тележек, на которых установлены батареи, манипуляторов для переворачивания батарей с отрезанием дна и возвращением в эксплуатационное положение.The hardware transport scheme of the installation provides for the presence of self-propelled carts on which the batteries are installed, manipulators for turning the batteries over with cutting off the bottom and returning to the operational position.

Claims (1)

Способ разборки отработанных свинцовых аккумуляторных батарей, включающий отрезание дна батареи, находящейся в перевернутом состоянии, слив электролита и возвращение батареи в эксплуатационное положение с последующим обесшламливанием ее водовоздушной смесью, содержащей NaOH 20-30 г на 1дм3, сушкой и отрезанием полимерных элементов корпуса и крышки, при этом дно отрезают электротермическим способом, используя нагретую до 750-800°С нихромовую струну диаметром 2 мм, а обесшламливание электродов проводят водовоздушной смесью 0,4-0,5 МПа с последующей сушкой горячим воздухом 140-160°С.A method for dismantling spent lead-acid batteries, including cutting off the bottom of the battery, which is in an inverted state, draining the electrolyte and returning the battery to its operational position, followed by desliming it with a water-air mixture containing NaOH 20-30 g per 1 dm 3 , drying and cutting off the polymer elements of the body and cover , while the bottom is cut off by an electrothermal method, using a nichrome string 2 mm in diameter heated to 750-800 ° C, and the electrodes are de-slimed with a water-air mixture of 0.4-0.5 MPa, followed by drying with hot air 140-160 ° C.
RU2021111498A 2021-04-21 2021-04-21 Method for disassembling used lead-acid batteries RU2767310C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111498A RU2767310C1 (en) 2021-04-21 2021-04-21 Method for disassembling used lead-acid batteries

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111498A RU2767310C1 (en) 2021-04-21 2021-04-21 Method for disassembling used lead-acid batteries

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2767310C1 true RU2767310C1 (en) 2022-03-17

Family

ID=80737140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021111498A RU2767310C1 (en) 2021-04-21 2021-04-21 Method for disassembling used lead-acid batteries

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2767310C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2818025C1 (en) * 2023-05-03 2024-04-23 Корея Цинк Ко., Лтд. Automated battery disassembly system
US12034133B1 (en) 2023-05-03 2024-07-09 Korea Zinc Co., Ltd. Automated battery disassembly system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU272912A1 (en) * METHOD FOR SEPARATION OF REPRODUCED LEAD
RU2135612C1 (en) * 1995-07-19 1999-08-27 Восточный научно-исследовательский горно-металлургический институт цветных металлов "ВНИИцветмет" Method of cropping of lead-acid cells
US6177056B1 (en) * 1999-01-13 2001-01-23 Rsr Corporation Process for recycling lead-acid batteries
JP2005063876A (en) * 2003-08-19 2005-03-10 Tanaka Yasutaka Storage battery regenerant, and regeneration method of deteriorated storage battery using it
CN105950872A (en) * 2016-06-30 2016-09-21 中南大学 Waste lead-acid battery diachylon hydrothermal reduction dual conversion method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU272912A1 (en) * METHOD FOR SEPARATION OF REPRODUCED LEAD
RU2135612C1 (en) * 1995-07-19 1999-08-27 Восточный научно-исследовательский горно-металлургический институт цветных металлов "ВНИИцветмет" Method of cropping of lead-acid cells
US6177056B1 (en) * 1999-01-13 2001-01-23 Rsr Corporation Process for recycling lead-acid batteries
JP2005063876A (en) * 2003-08-19 2005-03-10 Tanaka Yasutaka Storage battery regenerant, and regeneration method of deteriorated storage battery using it
CN105950872A (en) * 2016-06-30 2016-09-21 中南大学 Waste lead-acid battery diachylon hydrothermal reduction dual conversion method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2818025C1 (en) * 2023-05-03 2024-04-23 Корея Цинк Ко., Лтд. Automated battery disassembly system
US12034133B1 (en) 2023-05-03 2024-07-09 Korea Zinc Co., Ltd. Automated battery disassembly system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3892563A (en) Method and apparatus for separating the constituents of lead-acid storage batteries
CN105811040B (en) A kind of lithium battery, which crushes, disassembles recovery method
JP2020522617A (en) Process, apparatus, and system for recovering material from a battery
ES3004684T3 (en) Method for processing waste lithium battery separator paper
CN109834107B (en) Charged waste power battery crushing and sorting device and method
CN101979165B (en) Waste lead-acid accumulator breaking separation machine and method
US4026477A (en) Process for the separation of components of scrap storage batteries
US3493183A (en) Method and apparatus for segregating the components of secondary cells
CN105846005A (en) Waste lead-acid storage battery crushing-and-separation one-step energy-saving recycling process
US4018567A (en) Apparatus for separating the constituents of lead-acid storage batteries
CA2063474C (en) Method and apparatus for recovering lead from batteries
CN104124486A (en) Process for crushing and separating waste maintenance-free lead-acid storage battery
MX2012013012A (en) Separation of materials from recycled electrochemical cells and batteries by froth flotation.
KR102096341B1 (en) Method for recovering base materials from waste battery
RU2767310C1 (en) Method for disassembling used lead-acid batteries
CN109852819A (en) A kind of broken recovery method of the wet type of waste and old lithium ion battery
CN100401577C (en) Cobalt recovery method and cobalt recovery system in lithium ion battery
EP0575768A1 (en) Method of recovering lead from recycable lead-containing raw material
AU2009200812B2 (en) Battery recycling
CN102208705B (en) Waste and old colloidal storage battery material recovery treatment method
CN105645405A (en) System and method for recovering graphite from aluminum electrolysis cell cathode carbon block
CN211538948U (en) All-wet-process charged crushing and sorting equipment for waste power lithium batteries
CN106282588B (en) Reviver refines alkali regeneration method in alkaline residue
CN105958151B (en) A kind of the recycling unit and its technique of waste battery
CN110639691A (en) Multistage diachylon precipitation and sorting method for waste lead-acid storage batteries