Delist.ru

Новые технологии получения и переработки электродных материалов для никель-кадмиевых аккумуляторов (18.09.2007)

Автор: Волынский Вячеслав Виталиевич

(NaOH 1,71/3,3 г/л) Россия 46 156,3±1,3 1,30±0,006 1,42±0,007

Финляндия 46 159,0±1,4 1,31±0,005 1,39±0,006

Таблица 4

и Ni2+ в партиях Ni(OH)2

(производственный диапазон – 0,1-1,7 г/л NaOH)

Месяц 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Треб. ТД

SO42-/ Ni, % 0,82 0,77 0,71 0,79 0,8 0,77 0,78 0,85 0,5 ? 1,0

Ni2+,% 60,0 59,8 59,8 60,1 59,8 59,9 59,9 59,7 59,7 ? 58,5

Таблица 5

и Ni2+ в партиях Ni(OH)2

(опытный диапазон – 1,71- 3,30 г/л NaOH)

Месяц 10 11 12 13 14 15 16 Треб. ТД

SO42-/ Ni, % 0,52 0,55 0,7 0,82 0,86 0,35 0,38 ? 1,0

Ni2+,% 60,2 60,1 60,1 60,5 60,3 60,6 60,4 ? 58,5

Емкость активных масс на основе опытного Ni(OH)2 полностью соответствовала требованиям технической документации (не менее 1,25 А?ч на третьем цикле).

Таким образом, изменение условий кристаллизации и выбор оптимального соотношения компонентов позволили минимизировать технологические потери дорогостоящего никельсодержащего сырья на операциях осаждения, фильтрации и отмывки Ni(OH)2. Сокращение количества промывного конденсата снизило энергоемкость процесса в целом и благоприятно отразилось на экологической составляющей данного технологического процесса.

Проведенные исследования по определению оптимального диапазона избыточной щелочности при производстве гидроксида никеля (II) позволили улучшить качество никель-кадмиевых аккумуляторов и стабилизировать электрохимические характеристики. Экономический эффект от внедрения новой технологии получения Ni(OH)2 составил около 3 млн. рублей в год.

Совершенствование технологического процесса отмывки гидроксида

никеля от сульфат-ионов

С целью дальнейшего снижения материальных и энергетических затрат при производстве гидроксида никеля (II) были проведены работы по сокращению расхода воды на отмывку Ni(OH)2 от сульфат-ионов и уменьшению потерь никельсодержащего сырья.

Отчасти поставленная задача была решена путем повторного использования промывных вод, содержащих незначительное количество сульфат-ионов (менее 1 г/л). Внедрение данного мероприятия позволило сократить расход конденсата для получения 1 кг Ni(OH)2 в среднем на 14 л. При объемах выпуска 240 т гидроксида никеля в год экономия конденсата составила 3360 м3 или 750 тыс. рублей ежегодно (по данным на 22.01.2003).

была изготовлена центрифуга, в основу конструкции которой положен принцип центробежного сгущения и концентрирования частиц дисперсной фазы в относительно небольшом объеме дисперсионной среды. Применение разработанной центрифуги позволило добиться сокращения минимум в 27 раз содержания никеля (II) в воде после операции отмывки Ni(OH)2 от сульфат-ионов и обеспечило возврат в производство около 2700 кг дорогостоящего никельсодержащего сырья ежегодно. Экономический эффект, рассчитанный по результатам использования данного оборудования, составил 786731,5 рублей в год.

Опытно-конструкторские работы по созданию технологии отмывки

суспензии гидроксида никеля от сульфат-ионов

Для снижения энергозатрат в процессе получения гидроксида никеля (II) представляют интерес способы, которые позволяют отмывать Ni(OH)2 от сульфат-ионов, минуя этап предварительной агломерации его кристаллов посредством высушивания. Продолжительность первой сушки (16-40 часов) в сочетании с высокими ценами на энергоносители обусловливает актуальность исследований в данном направлении.

Реализация поставленной в работе задачи была достигнута осаждением гидроксида никеля (II) из раствора сульфата никеля раствором натриевой щелочи с добавкой углекислого натрия при дозировании растворов с последующей отмывкой, фильтрацией и сушкой. Полученную при осаждении пульпу Ni(OH)2 в количестве 100 литров подавали в промывной бак, перемешивали с 500 л воды до соотношения т:ж=1:60 при температуре 80-85 ?С. По окончании перемешивания пульпу Ni(OH)2 отстаивали в течение 5 минут и определяли скорость оседания частиц Ni(OH)2, которая составляла 0,4 м/ч. Затем проводили три отмывки, при этом каждый раз в промывной бак подавали 600 литров промывной воды в режиме противотока со скоростью 0,3 м/ч, не превышающей зафиксированную скорость оседания частиц гидроксида никеля (II). Температура промывной воды составляла 55-65 ?С. После первой и второй отмывки полученную пульпу перемешивали при температуре 80-85 ?С. В промывную воду для третьей отмывки добавляли углекислый натрий в количестве 5-10 г/л. После третьей отмывки пульпу Ni(OH)2 перемешивали без подогрева. В дальнейшем Ni(OH)2 отфильтровывали и сушили 10-12 часов при температуре 100-120 ?С. Таким образом было получено 10,5 кг Ni(OH)2. Содержание сульфат-ионов в Ni(OH)2 составило 0,4 %, что соответствует требованиям ТУ 48-3-63-90. Активную массу изготавливали путем смешения Ni(OH)2 с 20 % графита, 1,7 % бария и 1,5 % кобальта. Коэффициент использования никеля в составе активных масс на десятом цикле разряда составил 98 %.

Механизация процесса изготовления активных масс

Технологический процесс изготовления активной массы для положительного ОНЭ ламельной конструкции, применяемый в ОАО «Завод АИТ», включает ряд последовательно выполняемых операций, целью которых является обеспечение определенного гранулометрического состава активной массы и достижение максимальной электрохимической активности гидроксида никеля (II) в составе электрода.

Продолжительность технологического цикла изготовления положительной активной массы в сочетании с большим количеством перемещений, перетариваний, использованием ручного труда приводило к недопустимым потерям дорогостоящего Ni(OH)2 и Co(OH)2. Работающий персонал участка подвергался тяжелым физическим нагрузкам в чрезвычайно вредных условиях труда. Анализы содержания Ni (II) в воздухе рабочей зоны на участке приготовления активной массы свидетельствовали о систематических превышениях ПДК на Ni(II) более чем в 200 раз.

С целью снижения потерь ценного сырья, сокращения трудовых затрат и улучшения условий труда была проведена механизация технологического процесса изготовления положительной активной массы. Для реализации поставленной задачи были задействованы стандартные серийно выпускаемые смесители СМ200 с нижней выгрузкой и установка многократного вальцевания, которая состоит из накопительного бункера (расположенного в верхней части установки), вальцовочных валков, шнекового транспортера (в нижней части установки), элеватора и ворошителя. Оборудование смонтировали и установили на новом участке (рис. 7) без остановки действующего производства.

Рис. 7. Схема участка приготовления положительных активных масс:

1-смеситель; 2-бак для щелочи; 3-установка многократного вальцевания; 4-гранулятор

Согласно разработанному технологическому процессу компоненты положительной активной массы загружают в смесители 1, из бака для щелочи 2 заливают раствор КОН и перемешивают. Затем элементы транспортной системы подают активную массу на установку многократного вальцевания и последующего гранулирования.

Завершается процесс химическим анализом, оценкой ситового состава и электрохимических характеристик приготовленной активной массы. Перечень основных операций «старой» и «новой» технологий приведен в табл. 6.

Таблица 6

Технологическая схема изготовления положительной активной массы

типа КН, KL на ОАО «Завод АИТ»

№ п/п «Старая» технология «Новая» технология

1 Предварительное смешение компонентов анодной массы (Ni(OH)2, графит, кобальт, барий) Полное смешение компонентов анодной массы

2 Проведение 1-го анализа анодной массы Вальцевание анодной массы

загрузка...