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

СБОРКА БЛОКОВ В МОНОБЛОКИ, ПРИПАЙКА МЭС И НАПЛАВЛЕНИЕ ПОЛЮСНЫХ КОНЦОВ

Аккумуляторные батареи стартерного типа собирают в много­местных баках — моноблоках. Для аккумуляторных батарей на 6, 12 и 24 В используют соответственно 3, 6 и 12-местные монобло­ки. В некоторых случаях для …

НОВЫЙ АВТОМАТ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И НАДЕВАНИЯ РЕБЕР НА ЗАГОТОВКИ ПЛАСТИН

Рис, 171. Сварочный автомат АТПА2Х30-2 В последнее время внедрен в производство автомат для изготовле­ния и надевания ребер на заготовки положительных ламельных пластин. Опишем действие одного из таких автоматов (рис. 172). …

ИЗГОТОВЛЕНИЕ КАДМИЕВОГО ПОРОШКА ДЛЯ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА

Возгонка кадмия в печи связана с появлением вредных для дыха­тельных путей паров металла в воздухе, поэтому работа на уста­новке должна выполняться в спецодежде и марлевой повязке. Матерчатые фильтры для улавливания …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

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