ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПАСТ

Для приготовления паст применяются свинцовый порошок, серная кислота плотностью от 1,07 до 1,400 г/см3 и вода. При приготов­лении паст для отрицательных электродов, кроме того, применя­ются добавки — расширители и ингибиторы.

Для укрепления паст и активных масс применяют добавки хи­мически стойких полимерных волокон, порошков или водных сус­пензий.

Необходимые сведения о свинцовом порошке, серной кислоте и расширителях излагались в предыдущих главах. Здесь же изложе­ны требования к свинцовым порошкам и производственной воде.

Свинцовый порошок, применяемый для изготовления паст, дол­жен удовлетворять характеристикам, приведенным в табл. 37.

Вода, применяемая в аккумуляторной промышленности, должна быть чистой и не содержать взвешенных частиц. Если вода город­ской водопроводной сети сильно загрязнена, то ее подвергают фильтрации и очистке. Применяется также конденсат пара от ме­стной парокотельной установки или теплоцентрали. Прокаленного остатка должно быть не более 200 мг в литре воды. Особенно не­обходимо следить, чтобы содержание железа было не больше чем 7 мг на литр. Конденсат от парокотельных установок улавливается
в специальных холодильниках, предохраненных от попадания в них железа.

Для очистки воды от растворимых в ней примесей солей (NaCl, СаС03 и пр.) в последнее время приобретают широкое распростра­нение аппараты с ионообменными смолами. Многие органические вещества в дисперсном состоянии обладают свойством (будучи са­ми нерастворимыми в воде) поглощать на своей поверхности в большом количестве растворимые соли, очищая от них воду. Они регенерируются (восстанавливают свою способность к поглощению)

Обработкой растворами кислот или щелочей, которые удаляют по­глощенные примеси.

Сущность процесса приготовления паст сводится к смещению рецептурных количеств свинцовых окислов, серной кислоты и во­ды, производимому в периодически или непрерывно действующих смесителях. Для отрицательных паст кроме перечисленных веществ в смеситель вводятся также расширители, а в - ряде случаев инги­биторы и укрепители.

Смесители периодического действия находят ограниченное при­менение, более распространенными являются-смесители непрерыв­ного действия, устанавливаемые в поточных механизированных ли-' ниях по изготовлению пластин.

Наиболее распространенным является следующий способ пере­мешивания паст из свинцового порошка в смесителях периодиче­ского действия (рис. 93).(Сначала засыпают свинцовый порошок, затем включают мешалку и вливают воду или раствор слабой сер­ной кислоты плотностью 1,07 г/см3, после перемешивания в течение 5—10 мин заливают раствор серной кислоты плотностью 1,4 г/см3. Заливка кислоты в два приема способствует получению паст, даю­щих активные массы с более высокими емкостными характеристи-

Ками. В конце перемешивания вливают корректировочную воду. Перемешивание компонентов продолжается 20—30 мин.

Для лучшего распределения расширителя по пасте его вносят в пасту медленно в течение 5—10 мин; сухой расширитель вносят через сито с сеткой № 028. Лучшее распределение сухого расши­рителя достигается применением его смеси со свинцовым порошком, содержащим 10% расширителя. Эта смесь называется обогащен­ной и приготовляется в отдельном сухом лопастном смесителе.

В смесителе непрерывного действия (рис. 94) свинцовый поро­шок, подаваемый дозатором с одного конца корытообразного кор­пуса, постепенно продвигается лопастями к другому его разгрузоч­ному концу. Вместе с порошком в смеситель непрерывной струей вливают воду или слабый раствор серной кислоты. Далее, на не­котором расстоянии вдоль движения свинцового порошка, подается более концентрированная серная кислота. Ближе к разгрузочному концу смесителя заливают воду для корректировки плотности па­сты.

В некоторых случаях после поступления свинцового порошка струя в струю вливается серная кислота плотностью 1,2 г/см3 и вода. Количество поступающей воды корректируется для получе­ния пасты нужной характеристики.

Применяют два способа введения расширителей в смеситель: в виде сухой обогащенной смеси и в виде водной суспензии. В первом случае смешивание, производится до введения серной кислоты, во втором — после. При заливке воды или серной кислоты в два при­ема суспензия вносится в пасту после воды или первой порции сер­ной кислоты. Введение расширителей в виде ^спензии снижает пылеобразование и улучшает условия труда рабочих.

Ингибитор окисления свинца — а-оксинафтойная кислота вво­дится вместе с расширителями в виде суспензии. Это необходимо соблюдать для сохранения хороших намазочных свойств пасты и предупреждения возможной пассивации электрода при формирова­нии.

Волокнистые укрепители вносят в пасту распылением нарезан­ного волокна, порошкообразные — в сухой свинцовый порошок, водная суспензия полимера вносится с рецептурной водой.

Содержание сернокислого свинца в пасте при выборе рецепту­ры пасты обычно определяется количеством моногидрата серной кислоты (H2SO4) в граммах, приходящимся на 1 кг свинцового порошка.

Пасты для положительных электродов стартерных батарей должны содержать 35—40 г серной кислоты на 1 кг порошка, а пасты для отрицательных электродов — 30—38 г серной кислоты на 1 кг порошка. Более пористые и легкие пасты, применяемые в аккумуляторах с большим коэффициентом использования активной массы, но с меньшим сроком службы, содержат моногидрат серной кислоты в рецепте пасты до 60 г/кг.

Плотность пасты из свинцового порошка, применяемой* для ба­тарей стартерных типов, после ее изготовления должна находиться
для положительных пластин в пределах 4—4,3 г/см3, для отрица­тельных— 4,2—4,5 г/см3. Пасты из сурика и глета обычно имеют плотность на 0,2—0,3 г/см3 больше.

Количество воды, добавляемой в пасту, ограничено узкими пре­делами. Если воды мало, паста получается густой, плохо вмазы­ваемой в решетку. Напротив, если воды слишком много, паста становится жидкой, расползается и трудно вмазывается в решетку. Количество дополнительной воды, входящей в рецепт пасты, прак­тически колеблется в пределах 0,2— 0,3% от массы пасты. Удельная масса пасты и ее пористость связаны с ре­цептурой и способом ее изготовления. Чем больше введено в пасту серной кислоты и воды, тем более пористой получается активная масса. Увеличе­ние количества серной кислоты повы­шает вязкость пасты. Поэтому, изме­няя содержание в рецепте пасты кис­лоты и воды, можно подобрать нуж­ную консистенцию, пригодную для на­мазки и дающую необходимую порис­тость в активных массах.

С другой стороны, состав пасты существенно влияет на емкость и дру­гие характеристики аккумуляторов. Например, повышенная пористость пасты для положительных пластин увеличивает емкость аккумуляторов, но сокращает срок их службы. Порис­тость активных масс автомобильных батарей в заряженном состоянии дол­жна составлять 50% Для положитель­ных и около 60% для отрицательных масс. Поэтому для изготовления каче­ственной продукции необходимо в про­изводстве строго соблюдать принятую ленную технологию ее изготовления.

Содержание моногидрата серной кислоты может быть увели­чено, если изменить порядок введения в порошок жидких компо­нентов. Например, вливая вначале крепкую кислоту, а затем воду для получения нормальной пасты по плотности и вязкости и намы­вочным свойствам (рис. 95). Так, при введении таким образом сер­ной кислоты плотностью 1,4 г/см3 количество ее в рецепте необхо­димо увеличить до 80 г на 1 кг порошка. Применение таких паст для положительных пластин в ряде случаев позволяет повысить начальные емкости батарей, сохраняя при этом их срок службы.

Положительные пластины, изготовленные из смеси аккумуля­торного сурика, содержащего 27—29% РЬ02, и глета или свинцово-
в специальных холодильниках, предохраненных от попадания в них железа.

Для очистки воды от растворимых в ней примесей солей (NaCl, СаС03 и пр.) в последнее время приобретают широкое распростра­нение аппараты с ионообменными смолами. Многие органические вещества в дисперсном состоянии обладают свойством (будучи са­ми нерастворимыми в воде) поглощать на своей поверхности в большом количестве растворимые соли, очищая от них воду. Они регенерируются (восстанавливают свою способность к поглощению)

Обработкой растворами кислот или щелочей, которые удаляют по­глощенные примеси.

Сущность процесса приготовления паст сводится к смещению рецептурных количеств свинцовых окислов, серной кислоты и во­ды, производимому в периодически или непрерывно действующих смесителях. Для отрицательных паст кроме перечисленных веществ в смеситель вводятся также расширители, а в - ряде случаев инги­биторы и укрепители.

Смесители периодического действия находят ограниченное при­менение, более распространенными являются^смесители непрерыв­ного действия, устанавливаемые в поточных механизированных ли­ниях по изготовлению пластин.

Наиболее распространенным является следующий способ пере­мешивания паст из свинцового порошка в смесителях периодиче­ского действия (рис. 93).(Сначала засыпают свинцовый порошок, затем включают мешалку и вливают воду или раствор слабой сер­ной кислоты плотностью 1,07 г/см3, после перемешивания в течение 5—10 мин заливают раствор серной кислоты плотностью 1,4 г/см3. Заливка кислоты в два приема способствует получению паст, даю­щих активные массы с более высокими емкостными характеристи-

Промежуточным продуктом производства аккумуляторных гле­та и сурика является глет-сырец, или зеленый глет. Глет-сырец, представляющий собой серо-зеленый дисперсный порошок, состо­ит из окиси свинца РЬО и небольших количеств металлического свинца, содержание которого достигает 10%. Глет-сырец получа­ется непосредственным окислением расплавленного свинца возду­хом или смесью воздуха с водяным паром в закрытых котлах при постоянном перемешивании расплава вертикальной пропеллерной мешалкой.

Аккумуляторный глет получается из глета-сырца путем дополни­тельного обжига в подовых печах при температуре 600—700° С в течение 4 ч. Этим путем содержание металлического свинца снижа­ется до величины менее 1 %.

Аккумуляторный сурик — порошок оранжевого цвета. Изготов­ляется дальнейшим окислением глета-сырца в таких же подовых печах, в каких получается глет вторичного обжига. Химический состав свинцового сурика соответствует формуле РЬз04. Процесс обжига глета в сурик длится около 12 ч при температуре 470— 480° С. В аккумуляторном сурике содержится от 17 до 28% неокис - ленного (так называемого свободного) глета.

После обжига окислы, содержащие комки и крупные частицы, подвергают дроблению, сепарацией воздухом и усреднению пере­мешиванием.

Сурик и глет должны быть высокой дисперсности. Размеры зе­рен этих порошков находятся в пределах 0,01—20 мкм. Средний размер около 2—5 мкм. Такой размер зерен не позволяет осущест­вить контроль дисперсности рассевом на ситах, так как самый ма­лый размер отверстий в сетках сит равен 40 мкм. Поэтому дисперс­ность сурика и глета определяется косвенными путями по скоро­сти реакции с серной кислотой. Насыпная масса окислов свинца определяется примерно так же, как и насыпная масса свинцового порошка, волюметром Скотта и должна быть в пределах 27— 36 г/16,4 см3 для глета и 21—27 г/16,4 см3 для сурика. За 5 мин 100 г глета должны реагировать с серной кислотой (абсорбировать серную кислоту) в количестве 4—7 г, сурика — 6,5—8,0 г.

Содержание металлического свинца в сурике и глете не должно превышать 1 %, а содержание связанной двуокиси свинца в сури­ке— 25—29%. В остальном, составы сурика и глета должны отве­чать требованиям ГОСТ 19151—73 и 5539—73 соответственно.

В некоторых случаях в аккумуляторной технике использует­ся также глет-сырец с содержанием до 30% неокисленного свинца.

Применяют также свинцовый порошок, полученный распыле­нием свинца в струе воздуха, и сурик, полученный окислением свинцового порошка.