Способы переработки свинцовых аккумуляторов

ВВЕДЕНИЕ

В составе ХИТ используются многие вещества, представляющие определенную опасность для здоровья человека, в том числе такие существенно вредные вещества, как свинец, ртуть, кадмий, диоксид марганца, литий и его соединения и т. п., предельно допустимые концентрации которых относительно низкие. Это обстоятельство учитывается при организации производства ХИТ, где технике безоп

асности уделяется очень большое внимание. В то же время, при эксплуатации ХИТ также следует учитывать экологические требования.

При нормальной эксплуатации большинство малогабаритных ХИТ, используемых в основном в различных электронных устройствах, не представляет экологической опасности; как правило, такие ХИТ герметичны и не выделяют в окружающую среду вообще никаких веществ. Более крупные энергоустановки — транспортные и ста-ционарные аккумуляторные батареи с водными электролитами — негерметичны и даже при нормальной эксплуатации выделяют вредные вещества — взрывоопасную смесь водорода и кислорода, возможно, примеси арсина или стибина (при заряде свинцовых аккумуляторов), туман мельчайших капелек растворов серной кислоты или щелочи. Кроме того, концентрированный щелочной раствор обычно «выползает» из-под пробок щелочных аккумуляторов. Более существенную экологическую нагрузку представляет работа ХИТ в аварийных режимах: марганцево-цинковые элементы при полном разряде «текут», т. е. из них выделяется коррозионно-активныи электролит, некоторые ртутно-цинковые и литиевые элементы могут взрываться и т. д. При механическом (несанкционированном) разрушении ХИТ с жидкими электролитами возможно попадание агрессивных и вредных для здоровья электролитов на аппаратуру или на человека.

Существенную экологическую проблему представляет утилизация отработанных ХИТ. В этом отношении сложности начинаются со сбора таких ХИТ, особенно малогабаритных, которые обычно выбрасываются и представляют собой источник экологической опасности. Именно поэтому большим достижением считается замена ртути, как ингибитора коррозии цинкового анода, в марганцево-цинковых элементах на другие вещества, в том числе органические. Более крупные установки направляются на утилизацию. При утилизации свинцовых и серебряно-цинковых аккумуляторов извлекаются практически весь свинец и все серебро; утилизация таких аккумуляторов представляет собой отработанный технологический процесс. Хуже отработана технология переработки щелочных аккумуляторов, но и в этом случае удается избежать попадания кадмия в окружающую среду.

Глава 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СБОРА И УТИЛИЗАЦИИ АККУМУЛЯТОРНОГО ЛОМА

Свинцово-кислотные аккумуляторы (свинцовые АБ) широко используются в качестве автономных химических источников тока (ХИТ) уже около 150 лет. За это время многократно улучшились их характеристики, повысился срок службы, существенно расширилась область их применения. В настоящий период свинцовые АБ прочно занимают первое место среди всех других видов ХИТ, и альтернативы в транспортных средствах и других областях их применения пока нет.

Вместе с тем отработанные свинцовые АБ (а срок эксплуатации основных типов АБ – до 3-х лет) экологически опасны. Причина этого заключается в токсичности содержащегося в АБ свинца (до 60% от массы АБ) и химической агрессивности кислотного электролита – раствора серной кислоты. Неблагоприятная экологическая ситуация, сложившаяся в РФ, особенно в густонаселенных регионах и крупных городах, заставляет обратить особое внимание на проблему утилизации миллионов единиц ежегодно выходящих из строя свинцовых АБ. Ее масштабы таковы, что сбор и переработка этого вида техногенных отходов требует принятия срочных жестких мер, предотвращающих опасное воздействие на окружающую среду и здоровье людей. Обоснованную тревогу у специалистов вызывает не только бесконтрольный (из-за отсутствия современной нормативной базы) оборот свинцовых АБ, но и использование устаревших или «кустарных» способов их переработки, сопровождающихся образованием вредных выбросов – сернистого газа, возгонов свинца, токсичных шлаков. В отличие от этого в большинстве развитых стран состояние сбора и переработки отработанных свинцовых АБ, как и другого вторичного свинецсодержащего сырья, находится под контролем государственных и общественных экологических организаций.

В Западной Европе, США и Японии разработаны и эффективно действуют системы сбора и транспортировки отработанных свинцовых АБ на перерабатывающие предприятия. Поэтому во многих странах приняты специальные законодательные акты и правительственные постановления по утилизации отработанных свинцовых АБ. Комплекс мер, финансируемых главным образом государством, не только способствовал решению указанной экологической проблемы, но и позволил увеличить долю вторичного свинца в общем балансе его производства более 60%.

С учетом ухудшающейся экологической ситуации, сложившегося в РФ дефицита первичного свинца (крупнейшие в СССР свинцовоплавильные заводы остались в Казахстане и на Украине) и имеющегося зарубежного положительного опыта, представляется своевременным начать систематическую работу по регламентации оборота отработанных свинцовых АБ и по внедрению экологически безопасных технологий их переработки.

Свинец по концентрации в воздухе относится к 1-му классу опасности и его предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе жилых районов должна составлять 0,0003 мг/м3, в рабочей зоне 0,05 мг/м3 (среднесменная). Свинец в сточных водах относится ко второму классу опасности, концентрация его в воде, используемой в хозяйственно-бытовых целях, не должна превышать 0,03 мг/л. Жесткие ограничения по ПДК свинца установлены также в питьевой воде (0,03 мг/л), в водных объектах рыбохозяйственного назначения (0,01 мг/л), в почве (6 мг на кг почвы). Для предприятий, перерабатывающих и производящих свинец, обязательны профилактические меры по защите рабочего персонала и необходимо наличие санитарно- защитной зоны.

По экспертным оценкам на территории РФ, а именно, на свалках, на площадках автотранспортных организаций, предприятий железнодорожного, морского и авиационного транспорта находится 1 млн. тонн свинца в виде не переработанного аккумуляторного лома. При существующем положении дел с его утилизацией эта величина должна возрастать, по одним данным – на 50–60 тыс. тонн в год, по другим – до 100 тыс. тонн.

С другой стороны, отечественные потребители свинца – заводы аккумуляторной, кабельной, химической промышленности, уже сейчас испытывают дефицит свинца (особенно рафинированного) и его сплавов, оцениваемый теми же 50–60 тыс. тонн. Сырьевая проблема уже привела к резко возросшему импорту свинцовых АБ.

К сожалению, работа над федеральной целевой программой «Охрана окружающей природной среды от свинцового загрязнения и снижения его влияния на здоровье населения» (разрабатываемая во исполнение Постановления Правительства РФ от 26.09.97) до сих пор не закончена. Соответствующие мероприятия начаты только в г. Москве (позднее в Московской обл.): создан центральный пункт сбора отработанных АБ и слива из них электролита (завод «Спортзнак», проектант ООО «Эльта»), принят закон г. Москвы, регламентирующий оборот АБ. Согласно общероссийской статистике в настоящее время только 25–30% отработанных свинцовых АБ собирается для последующей переработки. В виду отсутствия в РФ системы их сбора лом закупается небольшими компаниями. Для повышения рентабельности и из-за отсутствия специального оборудования АБ принимаются без электролита (неизбежно содержащего взвесь сульфата и оксида свинца), который бесконтрольно сливается.

 Скачать реферат