Аккумуляторы и Гальваноэлементы Выполнил ст гр ООС-06 м

Аккумуляторы и Гальваноэлементы Выполнил: ст. гр. ООС-06 м Уланов А. В. .

Гальванические элементы, батареи элементов и батареи аккумуляторов

Методы сортировки Сбор батареек и аккумуляторов производится в смешанном виде, т. к. от потребителей невозможно получить предварительно отсортированные батарейки. Сначала собранные батарейки и аккумуляторы попадают в электрохимическую установку. Данная сортировка важна для последующей утилизации, т. к. от материалов, входящих в состав батареек зависит выбор метода их дальнейшая утилизации.

Электромагнетический метод. С помощью магнитного сенсора происходит идентификация электрохимической системы (Батарейки). После того как происходит распознавание сенсором, под действием магнитного поля происходит возбуждение электрохимической системы. Это возбуждение происходит за счет изменения напряжения, которое может быть измерено. Так можно распознать 6 батарей за секунду. Сортировке подвергается около 98% батарей.

Рентгеновские методы Распознавание производится посредством рентгеновского излучения. Батарейка распознается по серому оттенку в рентгеновском излучении. Данный метод позволяет производить сортировку со скоростью 26 батареек в секунду. Сортировке подвергается 98% батарей. Можно отсортировать 15000 тонн батареек в год. Минусы не распознавались ртутьсодержащие батарейки. Для того чтобы была возможность распознавать, в Евросоюзе до 2005 года ртутьсодержащие батарейки специально обрабатывали пигментом, для того чтобы сенсор мог их распознавать. Хотя уже с 2001 года запрещено производство ртуть содержащих батарей. В последнее время утилизация батареек возрастает.

Способ переработки отработанных Ni-Cd аккумуляторов, заключающийся в том, что из отработанных аккумуляторов удаляют электролит, электроды отделяют друг от друга, положительные (никелевые) электроды дробят, измельчают, подвергают электродуговому переплаву. Конечным продуктом переплава является сплав Ni-Cr-Fe. Измельченные отрицательные (кадмиевые) электроды загружают в печь для восстановления Cd и добавляют небольшое количество углерода в качестве восстановителя. Смесь нагревают, кадмий испаряется и далее поток паров кадмия направляют в ванну с водой, при этом получают дробь размером около 3 см. Конечный продукт измельчают и классифицируют. Остаток процесса получения кадмия, а это в основном железо, направляют в переплав вместе с положительными электродами Данная технология не предусматривает переработку отработанных щелочных аккумуляторов в компоненты, необходимые для изготовления новых аккумуляторов

В способе переработки отработанных щелочных аккумуляторов с ламельными электродами, включающем дробление и измельчение положительных электродов, дополнительно отрицательные электроды подвергают переработке в железный порошок для активной массы Fe электродов щелочных аккумуляторов путем дробления и измельчения до дисперсности 1, 5 -2, 5 мм, а из смеси измельченных положительных электродов с размером частиц не более 2, 5 мм получают графит для аккумуляторной промышленности и гидрат закиси никеля Из отработанных Ni-Fe щелочных аккумуляторов с ламельными электродами удаляют (откачивают, сливают) электролит, отделяют корпус, крепежные детали и далее направляют части корпуса в лом, отделение корпуса, крепежных деталей, а также разделение Ni и Fe ламелей друг от друга производят путем механической разборки на стенде.

Далее ламели отдельно дробят в дробилках сортировальных установок, каждая из которых представляет собой комплекс из зубчато-валковой и молотковой дробилок и инерционного грохота, смонтированных на одной вертикальной раме и соединенных гибкими герметизирующими вставками. Установка присоединена к аспирационной системе, обеспечивающей очистку запыленного воздуха рабочей зоны. Проходя последовательно через зубчато-валковую и молотковую дробилки и грохот, как никелевые, так и железные ламели превращаются в совокупность под- и надрешетных продуктов. Надрешетный продукт содержит: Фракция +2, 5 мм (для Ni ламелей), Фракция +1, 5 -2, 5 мм (для Fe ламелей). Подрешетный продукт (ламельный порошок) содержит: фракция - 2, 5 мм (для Ni ламелей), ост. влажность 12%, фракция - 1, 5 -2, 5 мм (для Fe ламелей), ост. влажность 1, 5 -2, 5%.

Методы утилизации В настоящее время перерабатывается 90% отсортированных батареек металлургическим способом. Тенденция сохраняется. При данном методе утилизации возможно получить высококачественные продукты. Метод гарантирует качественную утилизацию в шахтных печах. В которых могут перерабатываться не содержащие ртути батарейки. Может вырабатываться чугун, цинковый концентрат и шлак.

Свинцовый аккумулятор - + Свинцовая решётка, заполненная Pb. O 2 – катод(+) Свинцовая решётка, заполненная губчатым свинцом – анод(-) Электролит (водный раствор H 2 SO 4) Разрядка Pb. O 2(т) + Pb(т) + 2 H+(р-р) + 2 H 2 SO 4 -(р-р) = 2 Pb. SO 4(т) + 2 H 2 O(ж) Зарядка Уравнения

Автомобильные аккумуляторные батареи Заметную долю сырья предприятий по переплавке вторичного свинца составляют отработавшие свое аккумуляторы. Примерно половина их массы утилизируется в процессе плавки и рафинирования. В конструкции почти 90% автомобильных аккумуляторов используются корпуса и внутренние емкости из полипропилена. Этот материал, обладающий высокой вторичной ценностью, тоже возвращается во вторичный оборот почти на всех заводах по переработке вторичного свинца. Большинство технологических процессов на них сопровождается выделением металлических паров, в частности свинца и сурьмы.

Для Разделки Аккумуляторов Наиболее широко используются следующие методы: 1. Ручной способ. Он применяется большинством переработчиков вторичного свинца на небольших и средних плавильных заводах. После того как аккумулятор пройдет через пилу или ножницы, комплекты пластин, верхние части, корпуса вручную раскладывают по кучам, а затем грузят на транспортер. 2. Вращающийся барабан. Батареи без верхних частей помещаются в барабан, при медленном вращении которого комплекты пластин сбрасывают вниз и проваливаются через щели, а корпуса собираются на выходе барабана. Пластмассовые и резиновые части аккумуляторов подвергаются дальнейшей обработке после отделения от материалов, содержащих свинец. 3. Процесс погружения - всплытия. Его обычно используют совместно с дроблением аккумуляторов в молотковой мельнице. Массу полученного материала (осколки пластин и корпусов) помещают в резервуары, заполненные водой. Свинцовосодержащая составляющая опускается на дно и удаляется шнеком или цепью шлеппера, остальное плавает и собирается с поверхности. Многие промышленные аккумуляторы, закупаемые в качестве сырья, имеют стальные корпуса. Для их разделки применяют газовые резаки или ручные газовые пилы.

Технологический процесс Переработки отработанных аккумуляторных батарей можно разделить на четыре разных стадии, относящиеся к отдельным секциям завода. Секция 1: загрузка и Секция 3: плавка свинца. дробление аккумуляторных батарей. Секция 2: отделение свинцовых пластин. Секция 4: рафинирование и литье.

Технологические критерии 1 2 3 4 5 6 7 Ранжирование технологических критериев 1. Возможность переработки всего спектра отходов 1 8 9 1 0 2 2 2 0 1 1 2 2 2 0 0 0 1 2 0 2 1 2 1 1 1 0 2. Площадь земельного отвода, требуемая для реализации технологии 1 3. Потребность в персонале для реализации технологии 1 1 4. Потребность в энергоресурсах для реализации технологии 2 0 0 5. Соответствие производительности технологического оборудования количеству перерабатываемых отходов 0 0 0 2 6. Надежность технологического оборудования, применяемого для реализации технологии 0 0 0 1 1 7. Востребованность продукта 0 0 0 8. Простота эксплуатации и обслуживания технологического оборудования 2 0 2 2 0 1 1 9. Квалификация персонала 1 2 2 0 1 1 2 0 Сумма баллов (72) 7 4 6 9 8 10 15 6 7 Ранг 5 7 6 3 4 2 1 6 5 % 9, 72 5, 56 8, 33 12, 5 11, 11 13, 88 20, 83 8, 33 9, 72 Весовой коэффициент 0, 097 0, 056 0, 083 0, 125 0, 111 0, 139 0, 208 0, 083 0, 097 2

Результаты Парето-анализа технологических параметров 30 100 25 Баллы 20 60 15 Проценты 80 40 10 20 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Критерии оценка в баллах 1. 2. 3. 4. 5. оценка в процентах Востребованность продукта Надежность технологического оборудования, применяемого для реализации технологии Потребность в энергоресурсах для реализации технологии Соответствие производительности технологического оборудования количеству фракций Простота эксплуатации и обслуживания технологического оборудования

Экономические критерии 1 3 4 0 Эксплуатационные затраты для реализации технологии 2 0 0 0 1 Капитальные затраты для реализации технологии 2 Возможные штрафы в результате реализации технологии 2 2 Экологические платежи при реализации технологии 2 1 1 Сумма баллов (12) 6 3 1 2 Ранг 1 2 4 3 % 50 25 8, 33 16, 67 Весовой коэффициент 0, 5 0, 25 0, 0833 0, 1667 1

Результаты Парето-анализа экономических критериев 6 100 5 Баллы 4 60 3 40 2 20 1 0 0 1 2 3 4 Критерии оценка в баллах оценка в процентах 1 – Эксплуатационные затраты для реализации технологии 2 – Капитальные затраты для реализации технологии Проценты 80

Ранжирование экологических критериев Экологические критерии 1 2 1. Воздействие на окружающую среду в результате аварийной ситуации 3 1 4 5 0 1 0 0 2 0 1 2 2. Негативное воздействие на здоровье человека 1 3. Образование отходов при штатной работе 2 2 4. Воздействие технологии на подготовительном этапе 1 0 1 5. Вероятность возникновения аварийных ситуаций 2 2 0 1 Сумма баллов (20) 6 5 1 5 3 Ранг 1 2 4 2 3 % 30 25 5 25 15 Весовой коэффициент 0, 3 0, 25 0, 05 0, 25 0, 15 1

Результаты Парето-анализа экологических критериев 12 100 10 Баллы 8 60 6 40 4 20 2 0 0 1 2 3 4 Критерии оценка в баллах оценка в процентах 1 – Воздействие на ОС в результате аварийной ситуации 2 – Негативное воздействие на здоровье человека 3 – Образование отходов при штатной работе 5 Проценты 80

Организационно – правовые критерии 1 2 1. Наличие сертификатов на продукты технологии 3 1 4 5 2 0 1 2 1 0 0 1 2. Наличие патента на применение технологии 1 3. Промышленный опыт применения технологии на территории РФ 0 0 4. Наличие утвержденного технологического регламента для реализации технологии 2 1 2 5. Наличие патента на применение технологии 1 2 Сумма баллов (20) 4 4 7 3 2 Ранг 2 2 1 3 4 % 20 20 35 15 10 Весовой коэффициент 0, 2 0, 35 0, 1 0

Результаты Парето-анализа организационно правовых критериев 80 15 60 10 40 5 20 0 Проценты 100 20 Баллы 25 0 1 2 3 4 5 Критерии оценка в баллах оценка в процентах 1 – Промышленный опыт применения технологии на территории РФ 2 – Наличие патента на применение технологии 3 – Наличие утвержденного технологического регламента для реализации технологии

Критерии 1 1. Востребованность продукта 2 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 0 1 2 2 1 0 2 1 2 2 2 0 0 2 2 1 1 0 2 2 0 1 1 0 2 0 1 2 2 2 1 0 0 2 2 0 0 1 2 2 1 0 0 0 0 2 1 2 2 2 2 0 0 2 0 1 2 2 2 1 1 2. Надежность технологического оборудования, применяемого для реализации технологии 2 3. Потребность в энергоресурсах для реализации технологии 0 0 4. Соответствие производительности технологического оборудования количеству фракций 2 1 1 5. Простота эксплуатации и обслуживания технологического оборудования 1 0 2 0 6. Эксплуатационные затраты 0 0 2 7. Капитальные затраты 0 0 0 8. Воздействие на ОС в результате аварийной ситуации 1 2 2 1 2 9. Негативное воздействие на здоровье человека 2 2 1 2 2 0 2 1 10. Образование отходов при штатной работе 0 0 1 2 1 0 2 0 0 11. Промышленный опыт применения технологии на территории РФ 2 0 0 1 2 0 0 2 12. Наличие патента на применение технологии 0 0 0 2 2 2 0 0 0 13. Наличие утвержденного технологического регламента для реализации технологии 1 0 2 0 1 0 0 2 0 1 Сумма баллов (169) 11 5 15 9 16 12 21 4 5 16 11 17 15 12 Ранг 5 9 4 8 3 5 1 9 9 3 7 2 3 6 % 7 3 9 5 9 7 11 3 3 9 6 10 9 7 0, 03 0, 09 0, 05 0, 09 0, 07 0, 11 0, 03 0, 09 0, 06 0, 1 0, 09 0, 07 Весовой коэффициент 0

Результаты ранжирования технологий по критерию «Востребованность продукта» Востребованность продукта 1 2 1. Ручной способ 3 0 1 2. Вращающийся барабан 2 3. Процесс погружения - всплытия 2 0 Сумма баллов (6) 4 0 2 Ранговый коэффициент 67 0 33 6, 03 0 2, 97 С учетом весового коэффициента 1

Результаты ранжирования технологий по критерию «Надежность технологического оборудования, применяемого для реализации технологии» Надежность технологического оборудования, применяемого для реализации технологии 1 2 1. Ручной способ 3 2 2 2. Вращающийся барабан 0 3. Процесс погружения - всплытия 0 2 Сумма баллов (6) 0 4 3 Ранговый коэффициент 0 67 33 С учетом весового коэффициента 0 1, 5 1

Результаты ранжирования технологий по критерию «Потребность в энергоресурсах для реализации технологии» Потребность в энергоресурсах для реализации технологии 1 2 1. Ручной способ 3 0 2 2. Вращающийся барабан 0 3. Процесс погружения - всплытия 0 2 Сумма баллов (6) 0 2 4 Ранговый коэффициент 0 33 67 С учетом весового коэффициента 0 2, 97 6, 03 2

Результаты ранжирования технологий по критерию «Соответствие производительности технологического оборудования количеству фракций » Соответствие производительности технологического оборудования количеству фракций 1 2 1. Ручной способ 3 0 2 2. Вращающийся барабан 2 3. Процесс погружения - всплытия 0 0 Сумма баллов (6) 2 0 4 Ранговый коэффициент 33 0 67 2, 31 0 4, 69 С учетом весового коэффициента 2

Результаты ранжирования технологий по критерию «Простота эксплуатации и обслуживания технологического оборудования» Простота эксплуатации и обслуживания технологического оборудования 1 2 1. Ручной способ 3 0 0 2. Вращающийся барабан 2 3. Процесс погружения - всплытия 2 0 Сумма баллов (6) 4 0 2 Ранговый коэффициент 67 0 33 3, 35 0 1, 65 С учетом весового коэффициента 2

Результаты ранжирования технологий по критерию «Эксплуатационные затраты» Эксплуатационные затраты 1 2 1. Ручной способ 3 2 2 2. Вращающийся барабан 0 3. Процесс погружения - всплытия 0 0 Сумма баллов (6) 0 4 2 Ранговый коэффициент 0 67 33 С учетом весового коэффициента 0 2, 01 0, 99 2

Результаты ранжирования технологий по критерию «Капитальные затраты» Капитальные затраты 1 2 1. Ручной способ 3 2 2 2. Вращающийся барабан 0 3. Процесс погружения - всплытия 0 0 Сумма баллов (6) 0 4 2 Ранговый коэффициент 0 67 33 С учетом весового коэффициента 0 7, 36 3, 36 2

Результаты ранжирования технологий по критерию «Воздействие на ОС в результате аварийной ситуации» Воздействие на ОС в результате аварийной ситуации 1 2 1. Ручной способ 3 0 2 2. Вращающийся барабан 2 3. Процесс погружения - всплытия 0 0 Сумма баллов (6) 2 0 4 Ранговый коэффициент 33 0 67 2, 97 0 6, 03 С учетом весового коэффициента 2

Результаты ранжирования технологий по критерию «Негативное воздействие на здоровье человека» Негативное воздействие на здоровье человека 1 2 1. Ручной способ 3 0 0 2. Вращающийся барабан 2 3. Процесс погружения - всплытия 2 0 Сумма баллов (6) 4 0 2 Ранговый коэффициент 67 0 33 6, 03 0 2, 97 С учетом весового коэффициента 2

Результаты ранжирования технологий по критерию «Образование отходов при штатной работе» Образование отходов при штатной работе 1 2 1. Ручной способ 3 0 0 2. Вращающийся барабан 2 3. Процесс погружения - всплытия 2 0 Сумма баллов (6) 4 0 2 Ранговый коэффициент 67 0 33 3, 35 0 1, 65 С учетом весового коэффициента 2

Результаты ранжирования технологий по критерию «Промышленный опыт применения технологии на территории РФ» Промышленный опыт применения технологии на территории РФ 1 2 1. Ручной способ 3 1 0 2. Вращающийся барабан 1 3. Процесс погружения - всплытия 2 2 Сумма баллов (6) 3 3 0 Ранговый коэффициент 50 50 0 С учетом весового коэффициента 5 5 0 0

Результаты ранжирования технологий по критерию «Наличие патента на применение технологии» Наличие патента на применение технологии 1 2 1. Ручной способ 3 1 1 2. Вращающийся барабан 1 3. Процесс погружения - всплытия 1 1 Сумма баллов (6) 2 2 2 Ранговый коэффициент 33 33 33 2, 97 С учетом весового коэффициента 1

Результаты ранжирования технологий по критерию «Наличие утвержденного технологического регламента для реализации технологии» Наличие утвержденного технологического регламента для реализации технологии 1 2 1. Ручной способ 3 2 2 2. Вращающийся барабан 0 3. Процесс погружения - всплытия 0 0 Сумма баллов (6) 0 2 4 Ранговый коэффициент 0 33 67 С учетом весового коэффициента 0 2, 31 4, 69 2

Результаты ранжирования технологий Итоговый ранговый коэффициент Ранг 1. Ручной способ 32, 017 2 2. Вращающийся барабан 24, 12 1 3. Процесс погружения - всплытия 39, 5 3 Технология