Технология переработки автомобильных аккумуляторов
Утилизация старых аккумуляторов осуществляется на специальных линиях. Они могут быть установлены на заводах-производителях АКБ или на предприятиях, которые специализируются только на переработке. Такие компании после переработки батарей поставляют сырьё для аккумуляторной отрасли.
Какие материалы можно получить в результате утилизации аккумуляторных батарей:
- Свинец;
- Стальной лом;
- Медь;
- Электролит;
- Пластиковые гранулы.
Этапы переработки:
- Слив и переработка электролита. На начальном этапе разрушается корпус аккумуляторной батареи и сливается электролит. Аккумуляторы могут просто разбиваться в результате сброса их в определённую ёмкость. На некоторых предприятиях есть дисковые пилы, которыми они разрезаются. Слитый электролит подвергают нейтрализации. Эта операция проводится в герметичных камерах при высокой температуре. После этого его уже можно безопасно сливать в сточные воды. На некоторых предприятиях есть специальное оборудование, которое позволяет переработать электролит и запустить его в основное производство;
- Дробление. Далее проводится дробление аккумуляторов в мощных дробилках. В результате происходит полное разрушение АКБ;
- Фильтрация. После дробилок получившаяся масса пропускается через фильтры, где отсеивается свинцово-кислотная паста. Её отсеивают и отправляют на дальнейшую переработку;
- Разделение металлов и пластика. Оставшаяся смесь дроблёного пластика и свинцовых элементов подаётся в установку гидродинамической сепарации. Цель этой операции – разделить пластиковый бой и металлические элементы;
- Переработка пластика. Отделённый пластик собирается и отправляется на предприятия, занимающиеся выпуском пластиковых гранул. В дальнейшем их используют в качестве исходного сырья при производстве корпусов АКБ;
- Очистка металлов. Полученная смесь металлических элементов смешивается с отфильтрованной ранее пастой. Все это заливается водой с добавлением химикатов, которые нейтрализуют кислоту. В результате получается осадок, который подвергается нейтрализации. Вода очищается и снова запускается в цикл. Полученная металлическая смесь подвергается сушке. На некоторых линиях отделяют стальной лом при помощи магнитной сепарации;
- Выделение свинца. Очищенная смесь металлов поступает на плавку. Свинец имеет низкую температуру плавления и первым переходит в жидкое состояние. Остальные металлы всплывают на поверхность расплава, откуда и удаляются;
- Очистка и выплавка свинца. Отделённый свинец очищается от примесей посредством добавления каустической соды. После этого свинец разливается по формам, а на его поверхности образуется плёнка, содержащая примеси. Удаляют вместе с частью свинца. Полученные слитки свинца отправляются на производство решёток электродов новых аккумуляторов.
Как утилизировать электролит из аккумулятора?
Многие люди, у которых не получается дорого сдать свой аккумулятор, стараются утилизировать электролит из АКБ самостоятельно. Это опасный, безосновательный подход, который ни к чему хорошему обычно не приводит.
Можно выделить два основных пути утилизации электролита (самого распространенного сернокислотного типа):
- Предварительная нейтрализация электролита с дальнейшим сбросом жидкости в сточную канализацию.
- Регенерация электролита с последующим получением серной кислоты, пригодной для повторного использования в качестве товарного продукта.
Процессы нейтрализации электролита базируются на реакции взаимодействия сернистой кислоты со специальными нейтрализующими агентами. В качестве нейтрализующих агентов активное используются: известь, гидроксид кальция, кальцинированная сода, каустическая сода.
Чем опасны отработанные аккумуляторы
Практически любые виды современных аккумуляторов имеют в составе свинцовые батареи, которые упакованы в прочный корпус, а внутреннее пространство заполнено кислотным, щелочным или гелевым электролитом.
Пока АКБ исправна и герметична, она безопасна. Но отработанная батарея может иметь повреждения корпуса, из-за чего свинец вступает в мгновенную окислительную реакцию и начинает выделять летучие токсины, а вытекающий электролит – опасный химикат, который оказывает необратимо вредное влияние на окружающую среду и здоровье людей.Поэтому просто выбросить АКБ на свалку нельзя – это «экологическая бомба».
Хранить батареи в гараже, цеху или на складе нежелательно: они отрицательно влияют на экологию, и есть риск подвергнуться серьезным штрафам за вред окружающей среде.
Но и самостоятельно утилизировать аккумулятор любого типа у вас не получится. Технология сложна: надо распилить корпус, нейтрализовать электролит специальными реагентами, обезопасить свинец, рассортировать лом и переплавить его во вторичные металлы. Кроме того, вам понадобится лицензия на выполнение работ, которую получить сложно.
Вред от старой аккумуляторной батареи на свалке?
Самый простой автомобильный аккумулятор на 50-70% состоит из свинца. Остальными составляющими этого изделия являются: свинцовые соединения (в основном диоксид), серная кислота, полимерные материалы.
После того, как автомобильная АКБ оказывается на мусорном полигоне, всё это через несколько лет после выброса начинает отправлять окружающую среду, нанося экологии серьезный вред:
- Свинец является тяжелым металлом, который из всех компонентов АКБ представляет максимальную опасность.
- При проникновении в грунт он начинает накапливаться в растительности, в животных и насекомых, негативно сказываясь на их здоровье, репродуктивную функцию, жизни.
- Свинец также может накапливаться в организме человека. В основном он скапливается в костях, делая их более хрупкими.
- Если систематически вдыхать свинцовые пары или пыль, то негативное воздействие будет оказано на кровеносную и дыхательную системы, на головной мозг.
Опасны и свинцовые соединения, содержащиеся в автомобильных аккумуляторах. К примеру, сульфаты токсичны. Серная кислота из АКБ менее токсична, чем сульфаты, но при проникновении в грунт она начинает активно реагировать практически со всеми веществами, что становится причиной формирования новых, в том числе и токсичных веществ.
Способы переработки аккумуляторов
Существует несколько технологий, которые позволяют повторно использовать АКБ.
Их целесообразно использовать на разных этапах обращения с отходами этого типа.
Механический разбор аккумулятора
Метод предполагает необходимость разборки всей конструкции. Его применяют при обращении на начальном этапе утилизации литий-ионных аккумуляторов, свинцово-кислотных и других видов. Затем полученные материалы подвергаются переработке с использованием подходящих технологий. При этом извлекают:
- материалы (преимущественно твердые), которые обладают внутренней намагниченностью – это металлы разных видов;
- компоненты с отрицательной магнитной восприимчивостью (полимеры, целлюлоза и др.);
- примеси, которые отличаются положительной магнитной восприимчивостью (но крайне низкой), намагничиваются во внешнем магнитном поле.
Механическая обработка аккумуляторов
Пирометаллургическая переработка
Технология основана на расплавлении металлов. При этом обеспечиваются условия для рециркуляции клеток, хоть этот процесс и протекает неинтенсивно.
Кроме того, требуется выполнять дополнительную операцию: восстанавливать никель, кадмий, высвобождаемые в процессе утилизации отработанных аккумуляторов. Основные этапы переработки:
- Сдача утиля на пункты приема.
- Подготовительный этап: разборка, доставка материалов на участки, где будет выполняться переплавка.
- Расплавление изделий в печи при температуре +125°С.
- Высвобождение цинка, свинца, кадмия.
- Сбор полученных продуктов переплавки.
Разбор батарей перед переплавкой
Гидрометаллургическая переработка
Преимуществом метода является его эффективность – используется до 99,5% материалов в составе после обработки. Однако есть и недостатки у такой технологии – высокая энергоемкость. Этапы выполнения утилизации отработанных АКБ:
- Разборка.
- Выщелачивание подготовленных компонентов.
- При запуске химических реакций выделяют ценные элементы, которые будут применяться позднее.
Система для гидрометаллургической переработки свинцово-кислотных батарей
Утилизация литийсодержащих батарей
Область применения таких АКБ: крупная техника, источники бесперебойного питания (ИБП), средства связи.
В мире же процесс утилизации Li-Ion аккумуляторов активно разрабатывается. Он выполняется поэтапно – путем воздействия на большинство компонентов в составе разными способами:
- Выполняется разборка изделия.
- Удаляется электролит.
- Отделяются аноды, катоды.
- Удаляются неметаллические элементы с пластин.
- Переплавляется медь, алюминий.
Утилизация литий-ионных АКБ
Этапы переработки свинецсодержащих АКБ
Свинец не должен попасть в окружающую среду, это приведет к развитию опасных последствий. Правильная переработка аккумуляторов частично решает эту проблему, но в процессе утилизации возникает ряд проблем:
- высвобождение в атмосферу пыли, содержащей фрагменты свинца (при разборке);
- пары свинца диспергируются, попадают в легкие сотрудников перерабатывающего завода на этапе плавления металлов;
- свинцовая пыль распространяется за пределы завода на одежде, вещах работников.
Утилизация свинцовых аккумуляторов проводится по схеме:
- Сбор, доставка утиля на перерабатывающий завод.
- Подготовка элементов конструкции к утилизации.
- Работы с металлами.
Установка для утилизации свинцово-кислотных аккумуляторов
Удаление электролита
Производится слив токопроводящей жидкости. Для этого вскрывают емкости, в которых она содержится. Откачивают электролит (в бытовых условиях – шприцом или грушей). Обязательно выполняют промывку дистиллированной водой. После этого закрывают емкости.
Подготовка к утилизации
Отходы складируют на поддонах. Когда те будут заполнены, АКБ через конвейер отправляют на участок для выполнения следующей операции.
Измельчение
Утиль перерабатывается в дробилке. Измельчение осуществляется путем воздействия на конструкцию аккумулятора большого количества молотов. При этом происходит отделение свинцово-кислотного материала от пластин, для чего используется фильтровальная установка.
Дробильная машина
Промывка компонентов
Отделяют части конструкции разных материалов. Одновременно осуществляется их промывка. Для этого измельченные АКБ погружают в воду.
Удаление пластика
Полимерный материал легче металла. Части корпуса всплывают на этапе промывки. Их собирают, сушат, затем складируют в контейнеры. Такой пластик отправляют на переработку. На специальных заводах его измельчают, чтобы в дальнейшем применить с целью производства новой продукции.
Нейтрализация кислоты
Масса, оставшаяся после выполненных манипуляций, должна быть обезврежена. В результате кислота нейтрализуется, удаляется.
Очистка воды
Используется метод отстаивания. Вследствие этого тяжелые фракции выпадают в осадок. Его возвращают к образовавшейся ранее смеси свинца.
Очистка промывочной воды
Обогащение и сушка металлов
В процессе утилизации старых АКБ твердые компоненты (металлы) проходят 2 дополнительных этапа:
- обогащение очищенным углем;
- отправка в барабан сушильной машины, при этом происходит интенсивное удаление влаги.
Плавление
Осуществляется переплавка свинца. Его разливают по формам. После остывания металл применяется повторно. В России его снова используют для изготовления аккумуляторных батарей, как и переработанный пластик. Это позволяет сэкономить на заготовке сырья для производства АКБ – получают 200 тыс. тонн материалов (металла, сплавов) вследствие утилизации.
Роторная печь для плавления лома свинцовых аккумуляторов
