способ извлечения никеля из отработанных щелочных аккумуляторов ламельной конструкции

Формула изобретения

Способ извлечения никеля из отработанных щелочных аккумуляторов ламельной конструкции путем измельчения окисно-никелевых электродов и отделения никельсодержащей массы от фрагментов ламели, отличающийся тем, что перед измельчением окисно-никелевых электродов и отделением никельсодержащей массы от фрагментов ламели производится термическая обработка электродов при температуре 270°С в течение 7 ч, а затем при температуре 350°С в течение 2 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для извлечения никеля из отработанных щелочных аккумуляторов ламельной конструкции с целью его дальнейшей переработки, в том числе изготовления активной массы на основе гидрата закиси никеля.

Известен промышленный способ изготовления основного компонента активной массы окисно-никелевых электродов - гидрата закиси никеля (ГЗН) - из отработавших срок эксплуатации щелочных аккумуляторов ламельной конструкции (никель-кадмиевых, никель-железных), основанный на использовании в качестве никельсодержащего сырья ламельного порошка окисно-никелевых электродов, дисперсностью не более 2,5 мм. Никелевый порошок получают дроблением и измельчением никелевых электродов, после чего для удаления железной составляющей порошок очищают магнитной сепарацией. Извлечение никеля при этом составляет 96%, остальные 4% никеля концентрируются в магнитном продукте, который направляется на производство ферроникеля.

Состав немагнитной фракции, направляемой на производство ГЗН:

никель (Ni) 33-39 мас.% в виде гидрата закиси никеля Ni(OH) ₂, железо общее (Fe) - не более 3 мас.%, примеси кальция (Са), магния (Mg), кремния (Si).

Состав магнитной фракции, направляемой на производство ферроникеля: железо (Fe) 60-80 мас.%; никель (Ni) 4-6 мас.%

Данный способ наиболее близок к заявляемому и запатентован патентом Российской Федерации (1).

К недостаткам указанного способа извлечения никельсодержащей массы из ламельного электрода можно отнести:

1. Необходимость производить измельчение электродов до дисперсности не более 2,5 мм, что требует применения специального оборудования и ведет к дополнительному загрязнению никелевой массы примесями вследствие износа режущих поверхностей;

2. Низкая степень извлечения никеля из смеси никелевого порошка с измельченной ламельной лентой при последующей магнитной сепарации вследствие налипания порошка на поверхность ламели.

Описание изобретения.

Сущность изобретения состоит в том, что для увеличения степени извлечения никеля из ламельного электрода отработанного щелочного аккумулятора, содержащийся в электроде гидрат закиси никеля переводится в закись никеля путем термической обработки электрода по реакции:

Ni(OH)₂ NiO+Н₂O.

Проведенные исследования позволили установить, что при длительной эксплуатации щелочного аккумулятора ламельной конструкции происходит цементация активной массы окисно-никелевого электрода и, вследствие этого, сцепление массы с внутренней шероховатой поверхностью ламели.

При измельчении никелевого электрода некоторая часть активной массы, вследствие указанных причин, остается на внутренней поверхности ламели. Так, при измельчении предварительно подсушенных при t=100°C электродов с величиной измельчения менее 16 мм и последующей сепарации смеси порошка и кусков ламели на грохоте и магните получены следующие результаты:

для электродов толщиной 1,2 мм степень разделения 58%;

для электродов толщиной 4,0 мм степень разделения 70%.

Задачей заявляемого решения является максимальное отделение никелевого порошка от материала ламели.

Окисно-никелевые ламельные электроды в количестве 1000 кг, предварительно отмытые в проточной воде от шламов, помещаются в печь с установленной температурой нагрева на регуляторе 350°С. Мощность нагревательных элементов печи 36 кВт. Рабочий объем печи - вентилируемый. На задней панели печи имеется заслонка для удаления образующихся в процессе сушки газов. При достижении температуры 230°С из объема печи начинает выделяться водяной пар, что является следствием протекания процесса термического разложения гидрата закиси никеля с образованием закиси никеля (NiO) и воды. При этом происходит замедление роста температуры и при достижении 270°С температура остается стабильной на протяжении 7 часов. После чего интенсивность выделения пара заметно снижается и в течение часа температура в печи поднимается до заданного значения (350°С). При данной температуре электроды выдерживаются в течение 2 часов, после чего производится отключение печи. После охлаждения электроды направляются на установку извлечения NiO.

Последовательность операций при подаче электродов в установку:

- измельчение электродов;

- отделение мелкодисперсной фракции от крупнодисперсной;

- магнитное сепарирование мелкодисперсной фракции.

Подача электродов на узел дробления осуществляется вручную. Измельчение производится вращающимися ножами, величина помола - не более 16 мм.

Измельченные электроды шнеком подаются во вращающийся барабан грохота. Величина ячейки грохота 1,2 мм. При этом в мелкодисперсную фракцию поступает порошок NiO с некоторым содержанием графита (14-16%) и металла ламельной ленты (до 5%). В крупнодисперсную фракцию отделяется материал ламельной ленты. Состав отделяемого материала ламельной ленты (крупнодисперсная фракция) следующий:

- Fe металл, до 93%;

- NiO не более 4%;

- С (графит) до 2%.

Мелкодисперсная фракция, содержащая закись никеля (NiO), из накопительного бункера шнеком подается на магнитный сепаратор для доочистки порошка от металлических включений. На выходе из сепаратора никельсодержащий порошок имеет следующий состав:

NiO - 42-52 мас.% по никелю;

С (графит) - 14-16%;

Fe - до 2% (в том числе, в виде окислов).

Степень извлечения никеля из ламельного электрода при заявленном способе не менее 99%, что приводит к экономии ресурсов, к снижению себестоимости готового продукта - гидрата закиси никеля, не ухудшает качественные характеристики материала при его дальнейшем переделе.

Источники информации

1. Патент РФ №2178931 кл. С1 2000.11.08

2. Дасоян М.А., Новодержкин В.В., Томашевский Ф.Ф. Производство электрических аккумуляторов. М., «Высшая школам, 1977.