Estudio de la reducción de pastas de baterías de plomo ácidas recicladas

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se determinó que las baterías ácido-plomo están conformadas por 23% de electrolito (H2SO4 + agua destilada), 8% plásticos y 69% de plomo metálico y pasta. La pasta, tema de interés en este trabajo, está constituida de 14.95 %PbS, 18.96 %PbSO4 y 66.09 %PbO2. Los componentes metálicos (pernos, puentes y rejillas) están constituidos por plomo metálico con altos contenidos de antimonio, hasta 1.47 %.

Las pastas fueron tratadas vía pirometalurgia mediante la adición de carbonato de sodio, grafito y sílice. La reacción de reducción se llevó a cabo en un crisol de carburo de silicio a una temperatura de 850°C obteniendo plomo metálico en una sola etapa. La máxima recuperación de plomo metálico fue de 89.64% con una pureza de 99.93 % Pb a partir de una escoria con 50% Na2CO3. Para mejorar la eficiencia de reducción de las pastas y tratar de obtener escorias estables se llevarón a cabo pruebas de fusión variando el porcentaje de adición de grafito y sílice.

El análisis por DRX de las escorias obtenidas con adiciones de Na2CO3, C y SiO2 básicamente muestra la presencia de sulfatos, sulfuros y silicatos de plomo y sílice. Los resultados de MEB muestran diferentes morfologías de las escorias. Las escorias de soda forman aglomerados de diferentes tamaños de partículas y placas delgadas, mientras que las escorias con grafito presentaron formas aciculares, placas y escorias con apariencia a una roca fundida y en las de sílice se obtuvieron partículas con morfología en forma de ramas y porosas. Las escorias obtenidas se lixiviaron bajo la norma NOM-052SEMARNAT 1993 para determinar su grado de toxicidad. La escoria con Na2CO3 obtuvo el nivel de toxicidad más bajo, presentando 8 ppm de plomo, sin embargo, este valor sobrepasa el límite máximo permisible 5 ppm. También se calcularon diagramas de equilibrio usando el programa FACTSage 6.3 en base a las condiciones experimentales del trabajo. Se determinó que las cantidades óptimas de C y SiC para una máxima recuperación de plomo son 8 y 4 g respectivamente. ABSTRACT: This work shows that lead-acid battery is constituted by 23% sulphuric acid, 8% plastic and 68% lead metallic and paste. Paste consists of 14.95% PbS, 18.96% PbSO4 and 66.09% PbO2. Metallic components are constituted by poles, bridges which present higher antimony content of 1.47 %.

Paste was treated by pyrometallurgical process by adding soda ash, graphite and silica. The reduction reaction was carried out into a silicon carbide crucible at 850°C and 1 atm, obtaining metallic lead in one step.

A highest recovery of 89.64 % of metallic lead was obtained with 50% Na2CO3 reaching a purity of 99.93 % Pb. Several amounts of C and SiO2 were added to the test with 50 % Na2CO3 in order to improve paste reduction efficiency and chemical stable slag.

The XRD analysis of the slags with additions of Na2CO3, C and SiO2 shows the presence of lead sulfate, lead sulfide, lead silicate and silica. SEM results shown different slag morphology. Soda slag shows agglomerates of different particle sizes and plates morphologies, while the graphite slag has acicular shapes, plates and slag that look like a rock cast and SiO2 additions shown slag with branches and porous morphologies.

Slags were leached according to NOM-052-SEMARNAT 1993 to determinate their toxicity. Soda slag obtained the lower toxicity level with 8 ppm Pb; however, exceeds the maximum permissible limit of 5 ppm of Pb. In this work, equilibrium diagrams were calculated with thermodynamic software FACTSage 6.3 according to the experimental factors considered in this work. The optimal amounts of C and SiC were of 8 and 4 g, respectively in order to obtain the higher recovery of metallic lead.