Wykonujący:	Temat:	Data:
Justyna Juszkiewicz Karol Krukowski Damian Krupiński Bartosz Jakimko	Odsiarczanie szlamów pochodzących z rozbiórki akumulatorów	Wykonania: 11.04.2016
				Oddania: 18.04. 2016

• Wstęp teoretyczny:

Technologia przerobu zużytych akumulatorów z których pochodzi pasta i frakcja pośrednia polega na ich przetopie w piecach obrotowo wahadłowych wraz z następującymi dodatkami:

• koksem

• sodą

• złomem żelaza

Pasta ta oraz frakcja pośrednia zawierają około 5-6% siarki siarczanowej. W celu pozbycia się siarki z tych materiałów stosujemy między innymi odsiarczanie pasty siarczanu ołowiu poprzez reakcję z wodorotlenkiem sodu lub węglanem sodu. Zabieg ten wykonujemy przed wytapianiem i czynimy go w celu zmniejszenia ilości wytwarzanego żużla i dwutlenku siarki emitowanej do atmosfery.

Odsiarczanie szlamów przyczynia się do zmniejszenia emisji dwutlenku siarki do atmosfery. Wpływa ono na zmniejszenie ilości wytworzonego żużla i zawartości ołowiu znajdującego się w nim co sprzyja wzrostowi stopnia uzysku. Proces ten ma również wpływ na ograniczenie dodatków do wytopu takich jak soda i złom żelaza oraz pozwala na stosowanie niższych temperatur w piecu oraz na skrócenie czasu wytopu co wpływa bezpośrednio na zmniejszenie energii procesu i obniżenie jego kosztów.

Akumulator magazynuje energię, zazwyczaj elektryczną. Jego użytkowanie składa się z dwóch faz: pierwsza z nich to faza ładowania (wówczas staje się on prądnicą), druga - rozładowywania.

Odzysk ołowiu ze złomowanych akumulatorów poprzez wytapianie może być przeprowadzane w na przykład w piecu obrotowo-wahadłowym. Wsadem do tego pieca są produkty segregacji akumulatorów wraz z dodatkami technologicznymi takim jak koksik (który jest reduktorem związków ołowiu), złom żelaza i soda, natomiast produktami otrzymanymi podczas przetopu są ołów surowy i żużel.

Podaż akumulatorów na rynku w Polsce sięga 60 tys. ton. Odpady te zawierają ponad 70% Pb

Schemat blokowy technologii przerobu złomu akumulatorowego

• Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było odsiarczanie szlamów pochodzących z rozbiórki akumulatorów ołowiowych oraz wyliczenie stopnia uzysku Pb.

• Przebieg ćwiczenia:

• Przygotowano 70g szlamu akumulatorowego (zawartość Pb ok 75%), rozdrobnionego przy pomocy porcelanowego moździerza i przesypano do grafitowego tygla.

• Odważono następujące substraty: - proszek żelaza- 8,4g

- węglan sodowy Na₂CO₃- 2,8 g

- koksik- 4g,

• które następnie zostały dodane do szlamu i dokładnie wymieszane w grafitowym tyglu.

• Tygiel został wstawiony do pieca grzewczego o tem. 1000ºC na 45min.

• Po ostygnięciu i oczyszczeniu zważono powstały ołów. Jego masa wynosiła 41,24g.

• Opracowanie wyników:

1. Zawartość Pb w szlamie:

70g - masa szlamu

75% - zawartość Pb w szlamie

70 [g] - 100%

x [g] - 75 %

x = 52,5 g - masa Pb w szlamie

2. Zawartość Pb w postci PbSO₄ w szlamie:

70 [g] - 100%

x [g] - 43%

x = 30,1(g)

3. Stopień uzysku:

masa odlanego metalu - 41,24g

stopień uzysku Pb: (41,24/52,5)*100% = 78,5%

4. Obliczenie zmiany entalpii swobodnej
   oraz lg K_p dla reakcji redukcji:ΔG⁰_T.

Do wyliczenia potrzebnych wartości użyliśmy programu HSC Chemistry.

• PbSO4 + 4CO(g) = PbS + 4CO2(g)

Tabela 1.

T	deltaH	deltaS	deltaG	K	Log(K)
K	kcal	cal/K	kcal
500,000	-74,055	0,129	-74,120	2,514E+032	32,400
550,000	-74,160	-0,072	-74,121	2,853E+029	29,455
600,000	-74,244	-0,217	-74,113	9,955E+026	26,998
650,000	-74,330	-0,355	-74,099	8,250E+024	24,916
700,000	-74,437	-0,514	-74,078	1,349E+023	23,130
750,000	-74,572	-0,700	-74,047	3,795E+021	21,579
800,000	-74,756	-0,937	-74,007	1,657E+020	20,219
850,000	-74,993	-1,223	-73,953	1,038E+019	19,016
900,000	-75,283	-1,555	-73,884	8,768E+017	17,943
950,000	-75,631	-1,931	-73,797	9,517E+016	16,979
1000,000	-76,036	-2,346	-73,690	1,277E+016	16,106
1050,000	-76,501	-2,800	-73,561	2,054E+015	15,313
1100,000	-77,027	-3,288	-73,409	3,857E+014	14,586
1150,000	-81,669	-7,371	-73,192	8,144E+013	13,911
1200,000	-82,253	-7,868	-72,811	1,827E+013	13,262
1250,000	-82,823	-8,334	-72,406	4,576E+012	12,660
1300,000	-83,380	-8,771	-71,978	1,264E+012	12,102
1350,000	-83,925	-9,182	-71,529	3,808E+011	11,581
1400,000	-79,934	-6,307	-71,105	1,262E+011	11,101
1450,000	-89,960	-13,259	-70,735	4,596E+010	10,662
1500,000	-90,298	-13,488	-70,066	1,620E+010	10,209

Wykres 1.

• PbS+ Fe = Pb + FeS

Tabela 2.

T	deltaH	deltaS	deltaG	K	Log(K)
K	kcal	cal/K	kcal
500,000	0,671	4,985	-1,822	6,257E+000	0,796
550,000	0,900	5,423	-2,082	6,722E+000	0,827
600,000	1,204	5,945	-2,363	7,259E+000	0,861
650,000	2,420	7,966	-2,758	8,458E+000	0,927
700,000	2,460	8,025	-3,158	9,681E+000	0,986
750,000	2,465	8,033	-3,559	1,090E+001	1,037
800,000	2,439	7,999	-3,960	1,208E+001	1,082
850,000	2,324	7,859	-4,357	1,319E+001	1,120
900,000	2,186	7,702	-4,746	1,421E+001	1,153
950,000	2,031	7,534	-5,127	1,512E+001	1,180
1000,000	1,859	7,358	-5,499	1,592E+001	1,202
1050,000	1,675	7,179	-5,863	1,661E+001	1,220
1100,000	1,481	6,998	-6,217	1,719E+001	1,235
1150,000	1,280	6,820	-6,562	1,767E+001	1,247
1200,000	0,926	6,518	-6,896	1,803E+001	1,256
1250,000	0,930	6,522	-7,222	1,831E+001	1,263
1300,000	0,945	6,533	-7,548	1,858E+001	1,269
1350,000	0,972	6,554	-7,875	1,884E+001	1,275
1400,000	-3,506	3,324	-8,159	1,879E+001	1,274
1450,000	-3,523	3,312	-8,325	1,799E+001	1,255
1500,000	4,135	8,384	-8,441	1,698E+001	1,230

Wykres 2.

• PbSO4 + Na2CO3 + CO(g) = Pb + Na2SO4 + 2CO2(g)

Tabela 3.

T	deltaH	deltaS	deltaG	K	Log(K)
K	kcal	cal/K	kcal
500,000	-2,898	36,418	-21,107	1,685E+009	9,226
550,000	-0,417	41,248	-23,104	1,518E+009	9,181
600,000	-0,617	40,901	-25,158	1,461E+009	9,165
650,000	0,202	42,287	-27,285	1,495E+009	9,175
700,000	-0,275	41,582	-29,382	1,494E+009	9,174
750,000	-0,750	40,920	-31,440	1,453E+009	9,162
800,000	-0,892	40,738	-33,482	1,405E+009	9,148
850,000	-1,134	40,445	-35,512	1,354E+009	9,132
900,000	-1,480	40,050	-37,525	1,297E+009	9,113
950,000	-1,931	39,563	-39,516	1,234E+009	9,091
1000,000	-2,487	38,992	-41,480	1,165E+009	9,066
1050,000	-3,151	38,345	-43,413	1,089E+009	9,037
1100,000	-3,924	37,626	-45,313	1,008E+009	9,004
1150,000	-15,928	26,988	-46,964	8,434E+008	8,926
1200,000	-11,224	31,067	-48,504	6,832E+008	8,835
1250,000	-12,263	30,218	-50,036	5,611E+008	8,749
1300,000	-13,324	29,386	-51,526	4,603E+008	8,663
1350,000	-14,407	28,569	-52,975	3,774E+008	8,577
1400,000	-15,512	27,765	-54,383	3,093E+008	8,490
1450,000	-26,226	20,330	-55,705	2,493E+008	8,397
1500,000	-27,279	19,616	-56,704	1,830E+008	8,262

Wykes 3.

• Wnioski:

Otrzymany przez nas uzysk ołowiu wyniósł 78,5 %. Ten wynik świadczy o dobrze przeprowadzonym doświadczeniu. Można również zauważyć iż, odzysk ołowiu ze zużytych akumulatorów jest wydajnym procesem. Wynik uzyskany nie jest jednak doskonały, ponieważ część odlewanego metalu nie została usunięta z tygla i z kokili. Na wydajność procesu mogło też wpłynąć: brak całkowitego osuszenia mieszaniny PbCO₃ + Na₂SO_4, długość wytopu ołowiu, dokładność wymieszania składników. Odzysk ołowiu ze zużytych akumulatorów jest bardzo wydajnym sposobem na recykling tego surowca.

Analizując wykresy możemy stwierdzić, że w przypadku reakcji PbSO4 + 4CO(g) = PbS + 4CO2(g) wraz ze wzrostem temperatury wzrasta również entalpia swobodna reakcji, natomiast wartość log K wtedy maleje. Natomiast w przypadku wykresów dla dwóch pozostałych reakcji -entalpia swobodna przyjmuje wartości malejące wraz ze wzrostem temperatury. Log K dla reakcji PbS+ Fe = Pb + FeS ma tendencję wzrostową, aż do temperatury ok. 1400 K gdzie zaczyna się delikatny spadek, zaś dla reakcji

PbSO4 + Na2CO3 + CO(g) = Pb + Na2SO4 + 2CO2(g) spada, gdy temperatura jest coraz wyższa.

VI Literatura:

1. Recykling Metali Nieżelaznych- Marian Kucharski.

---