بازیافت باطری
اهمیت استفاده از سرب در صنعت از یک سو و خطرات بالقوه بهداشتی و زیست محیطی آن از سوی دیگر ، موجب توجه جامعه جهانی به چگونگی مدیریت صحیح زیست محیطی بازیافت باتریهای سربی اسیدی شده است.
مطالعات انجام شده نشان میدهد امروزه حدود ۶۰ درصد کل تولید سرب تصفیه شده از معادن سرب تامین و ۴۰ درصد باقیمانده از بازیافت قراضه‌ها و سرباره‌های باتریهای فرسوده حاصل میشود.
این مساله در سراسر دنیا یکی از منابع مهم دستیابی به سرب خالص است. هم‌اکنون بازیافت این باتریها در کشور بیشتر به روش سنتی و در کنار اوراقچی‌های حرفه‌ای خودروها صورت می‌گیرد.
باید توجه کرد که اجرای بازیافت زیست محیطی و بهداشتی این مواد درکشور نیازمند در نظرگیری راهبردها و خط مشی هایی است که بر اساس اولویتهای کشور تعیین شده و باید در جهت تدوین چارچوبی قانونی برای جمع‌آوری ، حمل‌ونقل و بازیافت صورت گیرد تا اثرات و خطرات زیست محیطی و بهداشتی بازیافت این پسماندها که تحت کنوانسیون بازل هستند، به حداقل کاهش یابد.
باتریهای سربی اسیدی
مجموعه‌هایی کوچک برای ذخیره انرژی از طریق استفاده کنترل‌شده از واکنشهای شیمیایی هستند.
براساس تحقیقات صورت گرفته از سوی دفتر بررسی آلودگی آب و خاک سازمان حفاظت محیط زیست، این‌گونه باتریها به دلیل غیرقابل بازگشت بودن واکنشهای شیمیایی دارای دوره عمری مشخص هستند و پس از رسیدن به انتهای دوره عمری خود، با وجود محتوای فلزی بالا بویژه سرب، غیراستفاده و فرسوده و در گروه پسماندهای ویژه تقسیم‌بندی میشوند.
تحقیقات نشان میدهد بازیافت آن ها و وارد کردن فلزاتی نظیر سرب، قلع، آنتیموان، آرسنیک و مواد آلی نظیر پلی‌پروپیلن حاصل از بازیافت آن ها به چرخه صنعت امری اقتصادی است ولی به دلیل وجود خطرات مواد مختلف موجود در ساختار آن ها بویژه فلزات سنگین، رعایت اصول بهداشتی و زیست محیطی ، استفاده از فناوری‌های نوین در جمع‌آوری و مراحل پیش‌بازیافت و بازیافت آنها ابداع شده است.
کارشناسان معتقدند اجرای بازیافت زیست محیطی و بهداشتی برای این پسماند های ویژه در کشور نیازمند درنظرگیری راهبردها و خط مشی هایی است که بر اساس اولویتهای کشور تعیین و تعریف شده و باید در جهت تدوین چارچوبی قانونی برای جمع آوری، حمل‌ونقل و بازیافت باشد. باید توجه کرد که ایجاد سیستم جمع‌آوری تحت چارچوبی قانونی یکی از اولین مراحل مدیریت صحیح زیست محیطی باتری های فرسوده است تا خطرات و اثرات زیست محیطی جانبی آنها به حداقل کاهش یابد.
براساس دستورالعمل‌های فنی کنوانسیون بازل، فرآیند بازیافت متشکل از ۳ مرحله شکستن باتریها، احیای سرب و تصفیه سرب است. در فرآیند مدرن شکستن باتریهای فرسوده، تماس انسان معمولا تا حد امکان کاهش یافته است و این باتریها به وسیله صفحات خودکار دریافت و به سمت دستگاه خردکننده آن ها تحت آسیاب چکشی یا دیگر مکانیسم‌های خردکننده به قطعات کوچک تبدیل میشوند.
این قطعات براساس خصوصیات چگالی و مکانیسم های هیدرولیک در ۳ لایه تفکیک میشوند؛ اول، قطعات سبک نظیر پلاستیک‌ها، دوم اکسید سرب و سولفات‌ها و سوم لایه سنگین صفحات سربی و اتصال دهنده‌هاست.
پس از مراحل تفکیک، لایه آلی مورد تفکیک بیشتری قرار می‌گیرد و پسماند های پلی‌پروپیلن (مواد آلی سبک) و جداکننده‌ها و ابونیت (مواد آلی سنگین) از هم جدا میشوند سپس مواد آلی سبک به منظور زدودن باقیمانده اکسیدهای سرب شستشو می‌یابند و به قطعات کوچک برای مصارف آینده آسیاب میشوند ولی ابونیت و جداگرها به همان شکل انبار میشوند.
اگر شکستن مکانیکی باتریها به هر دلیلی امکان‌پذیر نباشد، روش ایمن آماده سازی آن برای ذوب شامل سوراخ کردن و تخلیه الکترولیت و تصفیه آن، جدا کردن صفحات و جداگرهای باتری با اره دوار با استفاده از تجهیزات حفاظتی، فرستادن صفحات و شبکه‌ها همراه با قسمت بالای باتری به ذوب‌کننده و بازگشت باتری به کارخانه سازنده برای مصرف مجدد آنها صورت می‌گیرد.
احیای سرب
قراضه های حاصل از فرایند شکستن مخلوطی از سرب فلزی، اکسیدسرب، سولفات سرب وسایر مواد نظیر کلسیم، آنتیموان، آرسنیک، قلع و گاه نقره است. جداسازس سرب فلزی از این مخلوط به دو روش امکان پذیراست : فرایند پیرومتالورژیک یا ترکیب – احیا و فرایندهای هیدرولوژیک یا روشهای الکتریکی . ترکیب دو روش واستفاده از یک روش مرکب نیز ممکن است.
- روش های پیرومتالورژیک
روشهای پیرومتالورژیک با هدف تبدیل کلیه ترکیبات فلزی به اشکال فلزی آن ها می توانند پیش از ذوب، خمیرسولفات سرب را بوسیله واکنش با مخلوطی از کربنات سدیم و هیدروکسیدسدیم دسولفوره کنند. الکترولیت اسیدی نیز باید پیش از فرستادن محتوای سربی آن به کوره ذوب تصفیه شود . این امر با خنثی سازی محلول الکترولیت با هیدروکسید سدیم انجام می شود که سرب آن را به صورت هیدروکسید سرب راسب میکند. محلول باقیمانده سولفات سدیم رقیق در آب میتواند بیشتر تلخیص گردد. سپس بخش فلزی و ترکیبات سربی حاصل از فرایندهای دسولفوراسیون و خنثی سازی حرارت مورد نیاز بسته به روش ویژه بوسیله چند منبع تأمین می گردد که می توانند نفت، گاز، کک الکتریسیته و غیره باشند. چندین راه نیز برای فرایند ذوب وجود دارد : کوره دوار، کوره انعکاسی، کوره های الکتریکی و انفجاری . انتخاب بهترین روش نیز به اقتصاد محلی و مقدار مورد نظرجهت بازیافت بستگی دارد.
پس از آنکه فرایند بطور مناسبی توازن یافت انباشت سرب فلزی ذوب شده در کف آن مجرا آغاز می گردد اما همان گونه که قبلاً ذکر شد این سرب گاه به مقدار زیادی از فلزات دارای ارزش اقتصادی آلوده می باشد. بنابراین شمش سرب باید پیش از دستیابی به سرب خالص تصفیه شود.
تصفیه سرب
همان گونه که پیشتر نشان داده شد، درصورتی که عملیات یک کارگاه ذوب تنها محدود به ترکیب ، احیاء باشد آن چه تولید می کند به عنوان سرب سخت یا آنتیموانی شناخته می شود. اگر هدف یک کارگاه تولید سرب خالص باشد، شمش سرب خام باید یک مرحله تصفیه را نیز با هدف فرایند تصفیه و زدودن تقریباً همه مس، آنتیموان، ارسنیک و قلع متحمل گردد.
تصفیه پیرومتالورژیک
تصفیه حرارتی در فاز مایع انجام می شود که در آن سرب خام باید در دمای بیش از ۳۲درجه سانتیگراد، نقطه ذوب سرب ولی کمتر از ۶۵۰ درجه سانتی گراد نقطه جوش سرب ذوب شود. بطورکلی مطابق ظرفیت کارگاه تصفیه فرایند هربار بروی۲۰ تا ۳۰۰ تن صورت گیرد. درمفهوم شیمیایی طی فرایند تصفیه معرفهای ویژه ای در درجه حرارتهایی مناسب به سرب مذاب اضافه می شوند. این معرف ها که بطور انتخابی اضافه میشوند فلزات ناخواسته را طی رویه هایی خاص میزدایند.
مس اولین عنصری است که با گوگرد در روشی دو مرحله ای جدا می شود. در مرحله اول پس از وارد کردن گوگرد در دمای ۴۵۰ درجه سانتیگراد به سرب تقریباً همه مس به صورت کف سولفید مس جدا می شود . در مرحله دوم همه باقیمانده مس با اضافه کردن مقدار کمی از گوگرد به سرب مذاب در درجه حرارت ۳۳۰ درجه سانتیگراد پیش از اینکه فرایند دیگری اتفاق بیافتد جدا می گردد . ازآن جا که کاربرد گوگرد نیازمند استفاده اکید از ملزومات بهداشتی و ایمنی جهت ممانعت از آتش سوزی کفهای سوزاننده است، گزینه ایمن تر استفاده از سولفورهای طبیعی آهن است که خطر کف های سوزاننده و آتش سوزی را از بین می برد.
قلع معمولاً درفرایند ذوب زدوده می شود. قلع آن قدر سست است که معمولاً تنها افزودن نیترات سدیم برای زدودن آن کافی است . آرسنیک و آنتیموان بطور انتخابی و توسط هوای سیر شده از اکسیژن یا مخلوطی از نیترات سدیم و هیدروکسید سدیم زدوده می گردد. دمای سرب مذاب تا ۵۵۰ درجه سانتیگراد افزایش داده می شود و جریانی از هوای سیر شده از اکسیژن به داخل آن دمیده می شود. واکنش به شدت گرمازا است وحرارت به راحتی به ۶۵۰ درجه سانتی گراد می رسد و کفهای حاصل مخلوطی از اکسیدها خواهند بود، سپس نوبت به نقره میرسد و زدودن آن بوسیله فرایند Parkes انجام میشود که از انحلال ترجیحی نقره در روی مذاب به جای سرب مذاب استفاده می کند . بنابراین روی مذاب به سرب مذاب در دمای ۴۷۰ درجه سانتی گراد اضافه می شود و مخلوط تا دمای ۳۲۵ درجه سانتی گراد سرد می گردد. یک آلیاژ نقره ، سرب ، روی جدا می شود و قشری را روی سطح تشکیل میدهد .
این قشر زدوده می گردد و روی بوسیله تقطیر خلأ جدا می شود. نقره خام با استفاده از اکسیژن برای تولید نقره تصفیه می گردد . روی اضافی به وسیله تقطیر خلأ و سپس هیدروکسیدسدیم از سرب نقره زدایی شده زدوده می گردد. بالآخره بیسموت از طریق تصفیه سرب حاصله همراه بامخلوطی از کلسیم و منیزیم زدوده می گردد که این فرایند به عنوان فرایند Kroll Betterton شناخته می شود. آلیاژی از سرباره کلسیم ، منیزیم ، بیسموت در سطح سرب مذاب تشکیل می شود و سپس بصورت کف از روی آن زدوده می شود . کفها اکسیده و برای تولید بیسموت تصفیه می شوند .
سپس سرب خالص بوسیله هیدروکسیدسدیم جهت زدودن هرگونه ناخالصی تصفیه می شود و در نهایت به شکل آجر یا شمش در می آید . کفها، سرباره ها، لیتارژها و سایر مواد تشکیل شده طی فرایند تصفیه معمولاً از طریق ذوب در یک کوره انفجاری کوچک جهت تهیه شمش سرب خام مجدداً وارد سیکل فرآیند می شوند.
قبلی
بعدی