ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ И ИСКУССТВЕННОЙ ОКИСИ ЖЕЛЕЗА

Активная масса железного электрода в исходном состоянии состоит из смеси магнитной окиси железа Рез04 и небольших количеств свободной окиси FejOs и закиси FeO. Магнитная окись железа по­лучается восстановлением окиси РегОз. Восстановление искусствен­ной или природной окиси железа Ре20з до магнитной окиси железа Рез04 может быть осуществлено с помощью различных восстано­вителей: газообразных (водород, метан, окись углерода) и твердых (металлическое железо, сажа).

Восстановление окиси железа водородом. Процесс восстанов­ления окиси железа водородом протекает при температуре 570—■ 650° С и выражается химической реакцией

3Fe203+Н2= 2Fe304+Н20

При температуре ниже 570° С протекает процесс Fe203 —»Fe304 —»Fe

Для обеспечения необходимой скорости процесса восстановле­ния требуется значительное парциальное давление водорода в печи.

Расход газа на восстановление зависит от ряда факторов: необ­ходимой концентрации водорода в реакционном пространстве, ус­ловий подвода газа к материалу и скорости диффузии газа через поры материала. Подсчитано, что расход водорода для получения 1 кг производственной массы, содержащей 72% общего железа и 25% закиси железа, составляет 0,1 м3.

Для аккумуляторных заводов имеется возможность использо­вания способа восстановления железной руды и окиси железа кон­вертированным естественным газом, содержащим до 75% водо­рода.

Сущность процесса паровой конверсии газа состоит в том, что метан, содержащийся в газе, реагируя при высокой температуре с водяным паром в присутствии никелевого катализатора, конвер - тируется до водорода и окиси углерода

СН4-]-Н20=С0 + ЗН2

Т. е. на і м3 метана получается 3 м3 водорода и 1 м3 окиси угле­рода.

Очистка газа от сернистых соединений происходит в две ступе­ни: от сероводорода газ очищается в абсорбере с щелочью, от остальных сернистых соединений в абсорбере с железохромомеди - стым катализатором. При небольших содержаниях серы в газе

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ И ИСКУССТВЕННОЙ ОКИСИ ЖЕЛЕЗА

Абсорбер с Абсорбер железахромомебистыи

Со щелочью катализатором

Очистка газа от сероводо­рода и сероорганическик соединений (Сгн}$н')

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ И ИСКУССТВЕННОЙ ОКИСИ ЖЕЛЕЗА

Парвгазосмеситель

Теплообменник

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ И ИСКУССТВЕННОЙ ОКИСИ ЖЕЛЕЗА

Печь

РетВер

Дымобые газы

В печь восстановления руды


Рис. 158. Схема процесса конверсии природного газа

Можно не производить его очистку, так как в этом случае конвер­тированный газ не будет разрушать аппаратуру для восстановле­ния окиси железа.

Кроме расхода природного газа на собственно конверсию, он расходуется в качестве топлива на обогрев печи, на подогрев газа при очистке его. При учете всех этих побочных затрат газа его сум­марный расход составляет около 55—60% полученного в результа­те конверсии водорода.

Освобожденный от сернистых, соединений газ направляется в печь для конверсии метана (схема процесса изображена на рис. 158), для чего он предварительно проходит теплообменник, где нагревается до 300° С Перед входом в печь установлен паро­газосмеситель, где пар смешивается с газом в соотношении 1:2 нли 1 :2,5. В верхний коллектор печи парогазовая смесь поступает с температурой 150—! 70° С при давлении 121,2—161,6 кПа (1,2— 1,6 ати).

Печь представляет собой прямоугольную камеру, в которой ус­тановлены вертикально реакционные трубы из жароупорной стали,
соединенные верхним и нижним коллекторами. У каждой реакцион­ной трубы на выходе установлена диафрагма.

К вехнему коллектору присоединен паропровод для подачи пара. В трубу загружают никелевый катализатор. Между трубами в своде печи установлены одноступенчатые горелки типа Вентури, служащие для обогрева печи сжиганием природного газа (давление 70,7 кПа (0,7 ати). В одну из реакционных труб вставлена термо­пара, служащая для контроля и регулирования теплового режима печи.

В соответствии с принципом прямотока дымовые газы в меж­трубном пространстве движутся сверху вниз, парогазовая смесь по трубам — в том же направлении.

• Газ, проходя через нагретые трубы с никелевым катализатором, расщепляется, продукты распада уходят через нижний коллектор.

Конвертированный газ собирается в ресивере, откуда он по мере надобности направляется в печь восстановления руды и окиси же­леза.

Восстановление окиси железа сажей. Процесс восстановления окиси железа до магнетита (Fe304) протекает по реакциям

3Fe203 + СО=2Fe304-fС02 С+С02=2С0

3Fe А+С=2Fe304 + СО

Из данных уравнений следует, что непосредственное взаимодей­ствие окиси металла с углеродом (сажей) играет второстепенную роль, в то время как реакция с участием газов — главную.

Из двух реакций, составляющих процесс восстановления, наибо­лее медленной является взаимодействие двуокиси углерода с са­жей. Поэтому скорость процесса восстановления окиси железа определяется скоростью взаимодействия двуокиси углерода с сажей.

На скорость восстановления оказывают влияние температура, пористость частиц восстанавливаемых окислов, давление окиси углерода, скорость газового потока и др. Для повышения скорости восстановления окиси железа применяются аквитирующие добавки: NaOH, ШгСОз, КОН и К2СО3. Активирующее действие щелочей и щелочных солей связано с повышением реакционной способности углерода (сажи). Практически восстановление окиси железа сажей без активирующих добавок невыгодно, так как оно протекает с малой скоростью и требует очень высоких температур.

Производственные данные и исследования показывают, что про­цесс восстановления окиси железа углеродом значительно уступает в скорости водородному процессу.

Восстановление окиси железа металлическим железом. Произ­водственная технология восстановления окиси железа в присутст­вии железного порошка для получения окись — закиси железа—• основного компонента массы отрицательного электрода аккумуля­тора предложена специалистами СССР.

Процесс восстановления окиси железа железным порошком проходит две стадии:

1. Вначале вследствие взаимодействия металлического железа с водяным паром (пар получается из влаги, содержащейся в оки­си железа) образуется водород

3Fe + 4Н20=Fe304 + 4Н2

2. Водород реагирует с окисью железа, образуя окись — закись железа Fe304

3Fe203+H2=2Fe304+H20

Как следует из этих химических уравнений, для образования одного килограмма Рез04 требуется вполне определенное количе­ство железного порошка, кроме того, количество исходной окиси и металлического железа в смеси находится между собой в опреде­ленном (стехиометрическом) соотношении. При большем количест­ве железного порошка в смеси, чем это следует из химических уравнений (более 15—20%), образуется закись железа, которая, покрывая тонким слоем поверхность частиц восстановленного про­дукта, снижает его электрохимическую активность (отрицательные пластины аккумулятора с такой массой имеют малую емкость).

Таким образом, смесь окиси железа и металлического порошка нужно приготовлять исходя из соотношений, вытекающих из при­веденных выше уравнений. При соблюдении этого условия в ре­зультате восстановления будет получен продукт, состоящий в ос­новном из окиси — закиси железа, т. е. состоящий из электрохими­чески активного окисла железа.

Скорость процесса восстановления окиси железным порошком увеличивается по мере протекания процесса и с ростом температу­ры. Практически температура процесса продиктована жаростой­костью труб печи и обмотки электрического нагревателя. Для по­лучения однофазного продукта восстановления, т. е. состоящего в основном из магнитной окиси железа Рез04, необходимо готовить смесь, загружаемую в печь, не забывая при этом, что к окиси желе­за добавляется 10—12% железного порошка. Теоретически для процесса восстановления не требуется постоянного подвода воды с окисью железа, так как потребляемая при окислении железа во­да (в виде пара) регенерируется, т. е. появляется вновь. На самом деле вследствие постоянных механических потерь пара, уходящего из печи при естественной конвекции, необходимо непрерывно вво­дить в печь небольшое количество воды. Это количество воды вно­сится в виде небольшой добавки к руде или искусственной окиси железа (в мешалку при перемешивании компонентов до восстанов­ления).

Смесь концентрата руды и искусственной окиси железа заме­шивается с твердым восстановителем (железным порошком или сажей), а затем непрерывно загружается во вращающуюся печь. Температура печи 850—950° С. (При восстановлении сажей темпе­ратура поддерживается на верхнем пределе).

Восстановленная в печи масса непрерывно подается на транс­портер для передачи ее в мешалку, где производится перемешива­ние продукта со специальными добавками (подробно этот процесс описан далее).

ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

УСТАНОВКА ДЛЯ МНОГОКРАТНОГО ВАЛЬЦЕВАНИЯ АНОДНОЙ МАССЫ

Установка для многократного вальцевания анодной массы (рис. 153) состоит из вальцовки 2, соединенной с приводом через клиновидную передачу. Валки вращаются в роликовых конических подшипниках, имеющих двойное лабиринтное уплотнение. Регулировка зазора …

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАЩИТНЫЕ СРЕДСТВА И СПЕЦОДЕЖДА

Спецодежда, спецобувь н предохранительные приспособления должны выдаваться в соответствии с типовыми отраслевыми нор­мами, утвержденными Госкомитетом Совета Министров СССР по вопросам труда и заработной платы и Президиумом ВЦСПС. Администрация предприятия должна …

СУШКА ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ПЛАСТИН

На рис. 132 показаны кривые зависимости продолжительности сушки отдельных положительных отформированных заряженных пластин 2СТ от температуры и скорости воздуха при его относи­тельной влажности около 20%. Если скорость воздуха равна 3 …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.