Особенности утилизации химических источников электрического тока и возможности дальнейшего использования

Химические источники тока условно делятся на 2 большие группы: первичные (не требуют предварительного заряда, но допускают только одноканатное использование) и вторичные (перед использованием необходимо зарядить, но имеется возможность многоразового применения). К первой группе относятся гальванические элементы («батарейки»), ко второй аккумуляторы и аккумуляторные батареи.

Очень часто при указании на любой вид (тип) аккумуляторной батареи мы ошибочно используем сокращение «АКБ», хотя на самом деле полное название этого сокращения - аккумуляторная кислотная батарея, в которой именно раствор кислоты выступает в качестве электролита. Основные части аккумуляторной батареи – это электролиты и активные вещества. В качестве первого в различных состояниях выступает раствор кислоты, щелочь, органические электролиты. Второй – активные вещества, вступающие в химическую реакцию анод и катод (в зависимости от вида: свинец, диоксид свинца, цинк, диоксид марганца, гидроксида калия, литий и т.д.).

Средний срок службы аккумуляторной батареи составляет 5 лет и определяется конструктивными и эксплуатационными характеристиками (хранение, использование по назначению, крепление, транспортировка др.).

Использование неисправной аккумуляторной батареи запрещено. В связи с этим возникает необходимость перехода в очередную стадию жизненного цикла изделия – утилизация. Каким будет этот процесс и с какими особенностями можем столкнуться, поговорим в этой статье.

Под утилизацией аккумуляторных батарей понимается технологический процесс переработки негодных к дальнейшему использованию аккумуляторных батарей, заключающийся в нейтрализации электролитов и переработке (дальнейшем использовании) активных веществ и других его частей.

В настоящее время в абсолютном большинстве используются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Воинские части и подразделения Росгвардии не является исключением, где процесс утилизации в соответствии с требованиями руководящих документов возложен на предприятия промышленности после оформления (подписания) соответствующих документов. Негодная к дальнейшей эксплуатации аккумуляторная батарея вместе с электролитом сдается на перерабатывающее предприятие. Вместе с тем не менее важным процессом является организация их хранения до момента реализации (передачи на перерабатывающее предприятие), а кроме этого процесс обслуживания аккумуляторных батарей, установленных (устанавливаемых) на вооружении, военной и специальной технике на время ее эксплуатации, а значит и процедуры связанные с использованием и хранением кислот и электролита. И не всегда после процедур обслуживания остатки электролита утилизируются установленным порядком, что может нести крайне негативные последствия.

В первую очередь необходимо затронуть экологическую опасность, связанную с процессом демонтажа различных электролитов и активных веществ.

Для изготовления средней небольшой емкости аккумуляторной батареи (до 60 А*ч) требуется около 15 кг. свинца и до 45% объема занимает кислота. Можно представить, что будет, если каждый водитель хотя бы один раз выльет в землю по 15-20 л. электролита. В 2023 году в Российской Федерации зарегистрировано около 55,9 млн. автомобилей для каждого из которых будет необходима утилизация аккумуляторной батареи, поэтому рассмотрение данного процесса имеет актуальный характер.

На законодательном уровне запрещается оставление аккумуляторных батарей в бытовых контейнерах для мусора. Отработавшие электролиты категорически запрещено сливать на землю, канализацию, водоемы. Хранение должно быть организовано на специальных поддонах, исключающее попадание электролита на поверхность грунта, в специально отведенном помещении с навесом и твердым полом.

Технологический процесс утилизации проводится на специализированных предприятиях ручным и конвейерным способом, естественно, что способ конвейерной переработки является более безопасным для человека, где все трудоемкие процессы автоматизированы. Обобщенный автоматизированный процесс состоит из следующих стадий:

• подготовительные операции, связанные со сбором и хранением на поддонах, доставка к месту переработки;
• извлечение электролита, промывка, удаленный электролит с помощью химических реакций разделяется на воду, кислоту или щелочь;
• дробление;
• помещение дробленых компонентов в водный раствор, где легкий пластик всплывает на поверхность и отправляются на переработку;
• переработка (промывка) оставшейся массы свинца;
• обогащение очищенным углем и сушка для удаления влаги;
• плавление свинца в печах и разливка по формам.

Основными элементами полученные и используемые после переработки кислотных аккумуляторных батарей: свинец, полимеры, кислота.

Полученные в результате вышеуказанного процесса материалы (полимеры, металлы) используются для повторного производства аккумуляторных батарей.

Немаловажным остается вопрос повторного использования электролита в изготовлении бытовой химии, удобрений, а также восстановлении чистой серной кислоты для дальнейшего использования.

Развитие современных технологий предоставит возможность развивать сразу несколько направлений: экономию ресурсов, экологическую защиту, экономическую выгоду.

На сегодняшний день в России функционируют 9 основополагающих аккумуляторных заводов, которые занимаются как выпуском АКБ, так и их утилизацией. Крупнейшими предприятиями отрасли являются АО «Тюменский аккумуляторный завод», ООО «Курский аккумуляторный завод», АО «Электроисточник», ООО «Вологодский аккумуляторный завод», ООО «Аккумуляторные технологии». Соответственно, данные предприятия располагаются в следующих городах: Тюмень, Курск, Саратов, Вологда, Свирск [1, с. 108].

Еще один аспект на который необходимо обратить внимание, развитие электрических автомобилей, сегодня уже никто не сомневается в развитии данной отрасли автомобилестроения, кроме того с учетом задач поставленных Правительством Российской Федерации (увеличение электромобилей к 2030 году до 80 %) стало ясно, что их количество будет увеличиваться, поэтому концепцию по утилизации тяговых аккумуляторных батарей необходимо продумать уже сейчас.

Но не все аккумуляторные батареи не соответствующие установленным требованиям определенных в технической документации не могут быть использованы в дальнейшем. У ряда аккумуляторных батарей существует возможность использования в других устройства требующих меньших емкостных характеристик, а также в качестве буферной группы.

Хотелось бы не оставить в стороне перспективную возможность использования тяговых аккумуляторных батарей, не пригодных для эксплуатации на транспортном средстве, но имеющих возможность использования для хранения электрической энергии и в других сферах в том числе возобновляемой энергии, что в крупных масштабах позволит получить значительную эффективность. Переработанные материалы аккумуляторных батарей могут быть использованы также в других сферах: медицине, электроэнергетике, сельском хозяйстве, химической промышленности.

Таким образом утилизация аккумуляторных батарей представляет собой важную составляющую стадии жизненного цикла, требующую заблаговременного планирования (при масштабном использовании), в сочетании с заботой об экологической безопасности и способностях в высококачественной технологичной многократной переработке.