English version
Drukuj

Hydrometalurgiczne odzyskiwanie materiałów z odpadów baterii cynkowo-węglowych i alkalicznych

Krótki opis procesu

Zaproponowany i zweryfikowany w skali wielkolaboratoryjnej proces hydrometalurgicznego recyklingu ogniw cynkowo-węglowych i cynkowo-manganowych składa się z kilku etapów: mechanicznego demontażu i separacji ogniw, ługowania, zatężania i oczyszczania roztworów oraz wytwarzania produktów zawierających cynk i mangan. W pierwszym etapie zmieszane odpady baterii pierwotnych poddawane są mechanicznemu demontażowi, co umożliwia bezpośrednie odzyskiwanie żelaza stanowiącego obudowy tych ogniw. W tym procesie z jednej tony odpadów odzyskuj się ok. 220 kg żelaza. Następnie na drodze separacji powietrznej odzyskiwane jest tworzywo polimerowe i papier, a pozostała czarna masa przekazywana jest do ługowania kwasem siarkowym(VI). Etap ten, przebiegający w podwyższonej temperaturze z ciągłym mieszaniem, prowadzi do wytworzenia masy zawierającej tlenki manganu i grafit oraz roztworu siarczanu cynku i manganu. Powstała czarna masa poddawana jest kolejnym procesom technologicznym. W wyniku tych procesów otrzymujemy materiał który może mieć zastosowanie do produkcji nowych ogniw cynkowo-węglowych. Uzyskane roztwory poddawane są procesom zatężania i rozdzielania technikami membranowymi oraz procesom wyodrębniania metali ciężkich. W ostatnim etapie - na drodze chemicznej lub/i elektrochemicznej - z zatężonych roztworów odzyskiwany jest (z wydajnością 98%) cynk i mangan. Roztwory pozostałe po tym procesie zawracane są ponownie do procesu rozpuszczania mas czarnych.


Zalety oferowanej technologii

Opracowany hydrometalurgiczny proces recyklingu ogniw pierwotnych charakteryzuje:

  • wydajność recyklingu zgodna z przepisami UE, tj. przekraczająca 55%,
  • odzyskiwanie związków chemicznych cynku i manganu mających bezpośrednie zastosowanie w gospodarce,
  • wytwarzanie nowego materiału elektrodowego do produkcji ogniw cynkowo-węglowych,
  • znaczące zmniejszenie zawartości rtęci w odpadach bateryjnych,
  • mała ilość powstających odpadów wtórnych,
  • małe zapotrzebowanie energetyczne prowadzenia procesu,
  • małe zużycie odczynnika ługującego.


Aparatura

W celu wykonania prób w skali ¼ technicznej konieczna jest budowa linii recyklingu składającej się z ługowników o pojemności co najmniej 1 m3, pras filtracyjnych, systemu przepompowującego itp.


Stan zaawansowania prac

Na podstawie wyników prac w skali wielkolaboratoryjnej (przetworzono ok. 270 kg odpadów bateryjnych) określono parametry przeprowadzenia próby ¼ technicznej, której wykonanie pozwoli na opracowanie dokumentacji technologicznej do budowy linii recyklingu ogniw cynkowo-węglowych i alkalicznych.


Zdolność patentowa

Przygotowywane są zgłoszenia patentowe chroniące opracowane rozwiązanie.


Konkurencyjność rynku

Wprowadzony przez Dyrektywę 2006/66/WE po raz pierwszy obowiązek zbiórki oraz osiągnięcia 50-proc. poziomu recyklingu materiałów z ogniw cynkowo-węglowych i alkalicznych sprawił, że od 26.09.2011 r. nie będzie możliwe użycie prostego sposobu recyklingu, np. stosowanego w Polsce procesu Waelza.

Konieczne stało się więc opracowanie alternatywnego sposobu zagospodarowania tych odpadów, który pozwala na uzyskanie katodowego materiału elektrodowego (MnO2 + węgiel). Może on z powodzeniem zostać zastosowany do konstrukcji nowych ogniw cynkowo-węglowych. Ogniwa wyprodukowane z otrzymanych materiałów odpadowych mają zbliżone parametry pracy do ogniw dostępnych komercyjnie. Uwzględniając poziom odzysku żelaza, ponowne wykorzystanie mieszaniny MnO2/C oraz przeszło 95-proc. poziom odzysku cynku, szacowany poziom recyklingu wynosi co najmniej 55%. Zwiększenie wydajności tego procesu związane jest m.in. z ponownym zawróceniem uzyskanych roztworów do procesu, dzięki czemu ogranicza się ilość odpadów wtórnych. Uzyskane rezultaty jednoznacznie wskazują, że zaproponowany sposób recyklingu ogniw cynkowo-węglowych i cynkowo-manganowych spełnia wymogi stawiane krajom członkowskim UE.


Rodzaj oczekiwanej współpracy

Udział w pracach wdrożeniowych, budowa instalacji pilotażowej.


Kontakt

dr Zbigniew Rogulski

tel. +48 22 568 24 47