ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Технология утилизации раствора, получаемого при десульфатации (выделения свинца из активной массы) лома свинцовых аккумуляторов.

Рекомендуемая область пременения

Технология применима на предприятиях сбора и утилизации лома свинцовых аккумуляторов, на предприятиях нуждающихся в технологии переработки сульфатно-хлоридных стоков.

Назначение, цели и задачи проекта

Одним из главных вопросов защиты экосферы в схемах переработки отработанных аккумуляторов является утилизация серы, содержащейся в ломе в виде сульфата свинца(II). Десульфатация сульфатно-оксидной фракции перед пирометаллургическим процессом позволяет предотвратить попадание диоксида серы в воздушную среду. Вторым этапом санитарной безопасности является предотвращение попадание серы в водоемы. Очевидно, с ростом объема переработки отработанных аккумуляторов возникнет проблема утилизации раствора сульфата натрия, т.к. даже одна технологическая линия по переработке 20000 т/год лома аккумуляторов практически способна удовлетворить потребности стекольной промышленности в сульфате натрия. А потребность в переработке аккумуляторов в масштабах РФ по самым скромным подсчетам составляет 300 – 350 тыс. тонн в год.

      Предлагаемый проект направлен на решение экологических задач десульфатации сульфатно-оксидной массы лома аккумуляторов, обеспечивая замкнутый, бессточный цикл процесса и позволит сделать этот процесс экономически оправданным.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

В настоящее время существует ряд реализованных в промышленных установках утилизации лома аккумуляторов гидрометаллургических способов десульфатации сульфатно-оксидной фракции.

Наиболее распространенными являются способы десульфатации растворами гидроксида или карбоната натрия с последующей восстановительной плавкой.

Ряд исследователей предлагают для десульфатации активной массы использовать карбонаты аммония или щелочных металлов с последующей обработкой десульфатированной пасты (смесь PbCO₃, PbCO₃^.Pb(OH)₂  и PbO) кислотами H₂SiF₆ или HBF₄ и направлением на электролиз вместо пирометаллургической обработки.

К гидрометаллургическим способам обработки сульфатно-оксидной фракции относится процесс взаимодействия компонентов фракции с горячим слабокислым раствором HCl+NaCl. Получаемый в процессе хлорид свинца направляется на электролиз с получением губчатого свинца, а раствор смеси хлорида и сульфата натрия разбавляется и сбрасывается в водоем.

Реализация этих способов десульфатации и осаждения солей свинца и сурьмы приводит к образованию раствора сульфата натрия.  Этот раствор подвергают обработке по схеме: нейтрализация – упаривание – кристаллизация – центрифугирование – сушка с получением товарного кристаллического сульфата натрия. Использование этого продукта возможно, в основном, на предприятиях стекольной промышленности. Однако потребности стекольной промышленности весьма ограничены, себестоимость получаемого сульфата натрия высока. Сбыт такого продукта проблематичен. Получение товарного Na₂SO₄ более высокой степени очистки для использования в производстве моющих средств экономически не целесообразен. Прямой сброс раствора сульфата натрия в водоемы невозможен: он потребует тысячекратного разбавления пресной водой. Следует отметить, что получение кристаллического сульфата натрия в процессе десульфатации экономически невыгодно и убытки от этой операции должны быть восполнены прибылью от получения свинца и

органической фракции (полипропилена, эбонита).

Существующие схемы десульфатации требуют использования дополнительных привозных реагентов – карбоната или гидроксида натрия, а также пресной воды.  Часть расходуемой на промывку активной массы воды должна обязательно выводиться из технологии и сбрасываться с разбавлением в водоем. Необходимо учесть, что выводимая вода может быть загрязнена солями сурьмы, т.к. при использовании карбоната натрия от 3 до 7% от исходного содержания сурьмы переходит в раствор. Это потребует установки дополнительного оборудования для очистки сбрасываемой воды.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

В настоящее время на ряде предприятий налажен выпуск автоматизированных линий для утилизации отработанных свинцовых аккумуляторов. Однако, технология десульфатации активной массы остается традиционной, с выпариванием раствора сульфата натрия.

            Нами предлагается новый метод утилизации раствора, получаемого при десульфатации сульфатно-оксидной фракции лома свинцовых аккумуляторов с использованием электрохимической конверсии.

            Процесс десульфатации и осаждения солей свинца и сурьмы растворами гидроксида или карбоната натрия дополняется конверсией образовавшегося раствора сульфата натрия в электродиализном аппарате с биполярными мембранами. В результате электрохимической конверсии будут получены раствор щелочи (концентрации 1 моль/л) и раствор серной кислоты (концентрация 1,5 моль/л). Раствор щелочи вновь направляется на десульфатацию активной массы. Раствор серной кислоты частично используется для нейтрализации в процессе десульфатации, основная часть его после доведения до стандартной концентрации реализуется в производство новых аккумуляторов или других процессах, например, регенерации ионообменных фильтров. Вода, образовавшаяся при обессоливании раствора сульфата натрия, вновь поступает на промывку пульпы после осаждения солей свинца. Таким образом, полностью замыкается цикл десульфатации и реализуется бессточная схема обработки сульфатно-оксидной фракции.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

            Предлагаемая технология позволит решить проблемы используемых в настоящее время методов десульфатации:

1.  Замкнуть технологический цикл, обеспечив бессточную схему десульфатации.

2.  Исключить необходимость использования привозных реагентов (гидроксида натрия, карбоната натрия или др.).

3.Уменьшить количество оборудования.

4.  Получить конкретный экономический эффект за счет реализации раствора серной кислоты, образованного в процессе конверсии раствора сульфата натрия, приобретения реагентов. Серная кислота обладает достаточно высокими потребительскими свойствами.

5.  Повысить культуру производства и технику безопасности за счет исключения из технологии «горячих» процессов выпаривания, кристаллизации, сушки.

6.Исключить выбросы в окружающую среду.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Процесс десульфатации активной массы лома свинцовых аккумуляторов основан:

- на исключении из технологии утилизации лома аккумуляторов потребления свежей пресной воды, стоимость которой постоянно растет;

-  на  экономии энергоресурсов за счет исключения из схемы обработки массы процессов выпарки, охлаждения, центрифугирования и сушки.

               В области охраны окружающей среды, реализация проекта даст возможность выполнить бессточную схему утилизации лома свинцовых аккумуляторов, предотвращая, тем самым, загрязнение окружающей среды.

Новые потребительские свойства продукции

Одним из главных вопросов защиты экосферы в схемах переработки отработанных аккумуляторов является утилизация серы, содержащейся в ломе в виде сульфата свинца(II). Целесообразность замкнутого процесса десульфатации активной массы лома свинцовых аккумуляторов основана:
- на исключении из технологии утилизации лома аккумуляторов потребления свежей пресной воды, стоимость которой постоянно растет;
- на исключении необходимости закупки дорогостоящего привозного реагента (гидроксида натрия), исключении оборудования, производственных площадей, персонала, связанного с хранением и растворением его;
- на получение в процессе электродиализной конверсии хорошо реализуемого раствора серной кислоты;
- на исключении из процесса переработки лома значительной части оборудования, связанного с получением кристаллического сульфата натрия;
- на экономии энергоресурсов за счет исключения из схемы обработки массы процессов выпарки, охлаждения, центрифугирования и сушки.
В области охраны окружающей среды, реализация проекта даст возможность выполнить бессточную схему утилизации лома свинцовых аккумуляторов, предотвращая, тем самым, загрязнение окружающей среды.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Материалы, соответствуют государственным стандартам.

Стадия и уровень разработки

Законченный исследовательский проект, отработаны технологические режимы на стенде, разработана конструкция электродиализного аппарата.

Предлагаемые инвестиции

1,3 млн. руб.
Для привязки технологии к конкретному производству (отработка режимов на стенде) необходимо 300 тыс.руб., разработка комплекта технической документации (регламент, комплект рабочих чертежей) -800 тыс. руб., авторский надзор за строительством, монтажем, наладкой и пуском 200 тыс.руб.

Рынки сбыта

Рынками сбыта могут стать предприятия, занимающиеся переработкой свинцовых аккумуляторов, а также предприятия нуждающиеся в утилизации сульфатно-хлоридных стоков.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая технология не имеет аналогов на мировом рынке аналогичной продукции и услуг.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

36

Дата поступления материала

01.11.2006