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"Procédé pour isoler la matière actiTe des autres matériaux entrant dans la composition des batteries d'accumulateurs"
L'invention concerne un procédé pour le traitement de batteries d'accumulateurs, en particulier de batteries au plomb, en vue de récupérer leurs matériaux constituants
Plus précisément, l'invention concerne un procédé permettant de séparer la matière active, quasiment à l'état de pureté et pratiquement dans sa totalité, des autres constituants de batteries hors d'usage ou de leurs éléments, cependant que ces matériaux restants sont obtenus dans des dimensions telles qu'ils puissent être facilement isolés par application d'un autre procédé ultérieur.
Le procédé de séparation conforme à la présenta invention est exécuté suivant des opérations qui comprennent un broyage
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contrôlé des batteries ou de leurs éléments et un criblage, ou une opération équivalente, des fragments obtenus, comme on le verra ci-après de façon plus détaillée.
Pour simplifier la description, il ne sera ci-après question que de batteries d'accumulateurs au plomb, mais il est sous-entendu que ce qui est ci-après indiqué à propos de ces batteries s'applique également à d'autres types de batteries, par applications de mesures appropriées et de modifications à la portée du spécialiste.
Comme on le sait, mis à part l'électrolyte qui, en général, est éliminé avant le traitement, les constituants principaux des batteries sont les suivants 1.- un récipient en forme de botte, en ébonite ou en divers autres matériaux, ci-après appelé le bac.
2.- des grilles-électrodes en alliage plomb-antimoine avec, à l'occasion, d'autres constituants mineurs.
3.- des jonctions électriques entre les grilles et avec des circuits extérieurs,exécutés en alliage plomb-antimoine.
Dans leur ensemble, les composants 2 et 3 seront ci-après désignés par l'expression "composants métalliques".
4.- la matière active, constituée d'oxyde de plomb et de sulfate de plomb.
5.- des éléments de séparation, généralement constitués de bois, de fibre de verre ou de résines synthétiques.
La récupération du plomb contenu dans les batteries, sous forme de matière active et de composants métalliques, conformément aux procédés connus, est effectuée : a) par traitement métallurgique direct des batteries en tant que telles; b) en séparant grossièrement, par un tri manuel coûteux, d'un côté les matières actives et les composants métalliques et, de l'autre côté, les fragments de bacs et d'éléments de
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séparation, puis en traitant métallurgiquement le mélange de la matière active et des composants métalliques.,
Les procédés du groupe a) présentent ces inconvénients que des substances non combustibles, par exemple les composés de métaux alcalino-terreux, contenus dans le bac à titre de remplissage, ralentissent le fonctionnement du four de fusion et que la teneur considérable en soufre du bac,
lorsqu'il est en ébonite, donne naissance à des sous-produits du plomb.
Tout en étant plus faciles à traiter, les procédés du groupe b) fournissent des rendements en plomb plus élevés et nécessitent moins de frais d'investissement que les procédés du type a); ils présentent néanmoins cet inconvénient d'exiger une main-d'oeuvre Importante.
En outre, les procédés du grcape a) et du groupe b) pré- sentent, les uns comme les autres, cet inconvénient grave qu'ils donnent lieu, pendant la fusion du métal, à un alliage plomb- -antimoine qui contient entre 2 à 4 % en poids d'antimoine.
Cet alliage ne peut pas être utilisé pour la fabrication de grilles, laquelle démode des alliages à 4-8 % d'antimoine, ni pour la préparation de l'oxyde de plomb, qui nécessite du plomb pur.
Cet état de choses dépend du fait qu'il n'est pas posai* ble en pratique de séparer complètement, par un procédé indus- triel, une matière active quasiment pure à l'aide des procédés ' et des appareillages (par exemple broyeurs à mâchoires, marteaux- broyeurs, etc) utilisés jusqu'à maintenant pour broyer les bat- teries. Cela provient de ce que ces procédés et appareils con- nus effectuent un broyage sans discrimination des différents matériaux constituants les batteries et que, par conséquent, il est impossible de les séparer, par exemple par une simple opération de criblage.
Or il a été découvert qu'il est possible d'éliminer ces
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inconvénients en appliquant un nouveau procédé industriel et à l'aide d'appareillages faciles à réaliser et qui, au lieu de séparer la matière active en même temps que les composants métalliques, permettent la séparation de la matière active seule.
En conséquence, le premier but de la présente invention est de réaliser un procédé permettant de séparer pratiquement en totalité la matière active sensiblement pure, des autres composants des batteries*
D'autres buts consistent à réaliser un procédé qui : - permette une automatisation complète de l'opération de broyage des batteries, tout en fournissant les différents composants de ces batteries en des dimensions sensiblement différentes, ce qui permet d'atteindre le premier but ci-dessus mentionné, tout en évitant les restrictions fâcheuses des procédés du type a) ainsi que les opérations coûteuses de tri manuel impliquées par les procédés du type b);
permette une récupération presque totale des composants métal- liques obtenus sous forme de mélange avec les composants non
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>V3',:rXl¯X#3.OG* à 1* exclusion de la. matière active; "- ûvi/m 1 broyage sans discrimination de ces composants à par- tir desquels la matière active a été complètement extraite ou presque ; - fournisse, par fusion séparée de la matière active et des com- posants métalliques, un plomb dont la teneur en antimoine est de 1 % environ ou moins, facilement exploitable, et un alliage plomb-antimoine dont la teneur en antimoine est approximativement la même que celle des composants métalliques des batteries.
Un autre but de l'invention est de réaliser des appareil- lages appropriés pour la mise en oeuvre du procédé.
Ces buts, ainsi que d'autres, sont atteints par l'invention, comme tout spécialiste le constatera aisément à partir de la description suivante. Il a été découvert que pour réaliser les
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buts de la présente invention,il est nécessaire de soumettra les batteries ou leurs éléments à une action mécanique consis- tant en une succession de coups, dont l'intensité et le nombre sont contrôlés de façon à détacher pratiquement la totalité de la matière activa, principalement sous forme de poudre ou de fins granulés,tandis que les matériaux restants sont obtenus en fragments ou en particules dont la grosseur est nettement su- périeure à celles des matières actives.
Le degré d'intensité des coups s'exprima par la valeur de l'énergie cinétique du mouve- ment relatif dû batteries par rapport aux parois ou du mouve- ment relatif de masses pesantes par rapport aux batteries; cette énergie se transformant en travail de rupture, de séparation, de déformation, etc.,.
Le mouvement relatif des batteries par rapport aux parois, ou des masses plantes par rapport aux batteries peut être obte- nu en mettant en mouvement les batteries seules, ou les parois seules, ou les messes pesantes, ou encore les batteries et les parois à la fois. A titre de masses pesantes, on peut également utiliser-, en totalité ou en partie, d'autres batteries ou d'au- tras éléments de batteries, également soumis à ce traitement.
Il a été découvert qu'il est très largement préférable de réduire l'intensité des coups tandis que l'opération approche de son achèvement.
Ainsi, en faisant varier graduellement l'intensité des coups, il est possible d'éviter convenablement l'effritement des composants métalliques et non métalliques qui, autrement, traverseraient les trous du crible, altérant la matière active.
Si les coups sont engendrés, par exemple par la chute libre de batteries sur des parois, la hauteur de chute peut être progres- sivement réduite pendant que l'opération approche de son achève- ment; ou bien des dispositions sont prises pour que les coups successifs se produisent avec interposition de matériaux rela-
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tivement tendues, ou sur des parois moins rigides; dans certains cas, on peut adopter simultanément l'une et l'autre de ces mesures.
Quoi qu'il en soit, il est entendu que le broyage des bacs peut être aussi réalisé en une phase préalable et distincte de celles par lesquelles la matière active est détachée et sépa- rée des autres constituants; par ailleurs, ces deux dernières phases peuvent âtre réalisées en même temps ou séparément.
En outre, il est évident pour tout spécialiste qu'au lieu 4'effectuer la séparation de la matière active par un criblage, il est également possible d'utiliser, sans sortir du cadre de l'invention, d'autres procédés connus de séparation, par exemple ceux qui utilisent un courant liquide.
Il est ci-après décrit certains appareils qui conviennent pour la réalisation du procédé conforme à la présente invention.
A - La figure 1 est une coupe longitudinale et verticale d'un apparel broyeur à tambour équipé de cribles à son extrémité;
La figure 2 est une coupe selon la ligne Y-Y de la figure 1.
L'appareil est constitué par le cylindre 1, dont l'axe est incliné de deux degrés environ sur l'horizontale, en direc- tion de l'orifice de décharge 2; les batteries sont introduites par l'orifice de charge 3.
Le tambour est équipé de couronnes externes 4 et 5, qui tournent sur des galets 6 et 7; les galets 6, entraînés par un moteur non représenté, mettent le tambour en rotation.
Intérieurement, le tambour est muni d'ailes longitudinales D qui, pendant la rotation, soulèvent les batteries ou leurs éléments et les font retomber d'une hauteur pratiquement constante sur la. paroi inférieure du tambour. Le tambour est également muni d'une spirale 9, exécutée en fers plats, qui débute à pro- xi mi té de l'orifice de charge du tambour et s'étend sur une
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certaine longueur.
Cette spirale augmente la vitesse d'entraînement des matériaux au niveau et au voisinage de la bouche de charge, permettant ainsi aux batteries de tomber sur des parois qui sont dépourvues ou presque de batteries ou de leurs éléments L'extrémité de décharge de la paroi du tambour comporte des ori- fiées ou troua, dont le diamètre est compris entre 2 et 30 mm, en vue de séparer la matière active. Le nombre des coups est déterminé, entre autres, par la longueur du tambour et par sa vitesse de rotation, tandis que l'intensité des coups est fonc- ! tion du diamètre du tambour. Le nombre de coups auxquels les matériaux sont soumis pendant leur séjour dans le tambour peut varier de 20 à 100 ou davantage.
Pour régler l'intensité des coups dans les appareils de ce tyr on peut laisser se former un lit de matériaux broyés, dont l'épaisseur augmente en direction de la décharge du tambour et qui devient de plus en plus tendre, ou bien on peut répartir de façon convenable, à l'intérieur du tambour, des corps munis de saillies ou d'angles vifs, ou encore réduire le diamètre du tambour qui prend ainsi la forme d'un tronc de cana ou d'une pyramide tronquée en direction de l'orifice de décharge.
Il est évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux appareils décrits : par exemple, l'axe de rotation du tambour peut être horizontal et l'entraînement des matériaux peut s'effectuer sous l'effet de jets d'eau, auquel cas on obtient simultanément une séparation de la matière active détachée et on facilite son détachement.
Avec un appareil du type représenté sur les figures 1 et 2, de 2 m de diamètre, alimenté en batteries d'automobiles hors d'usage, on a pu obtenir une séparation pratiquement complète de matière active sous forme d'une poudre sensiblement pure ; en outre, la grosseur moyenne des composants métalliques et des morceaux d'ébonite et/ou des autres matériaux déchargés du
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tambour% était comprise entre 4 et 12 cm et prédominait à 8 cm.
B - Un autre appareil approprié pour réaliser le procédé de l'invention est essentiellement constitué par une bande trans- porteuse munie d'éléments de dessous rigides qui se déplace entre deux flancs robustes fixes.
Au cours de leur déplacement, les batteries chargées sur la bande transporteuse sont frappées par des masses pesantes, puis soulevées. Des dispositions sont prises pour que le poids ou la hauteur de chute de ces masses, ou encore l'un et l'autre, décroissent progressivement au fu- et à mesure de l'opération de broyage. La fréquence des coups est proportionnelle à la vitesse d'avance de la banae transcrteuse, de sorte que chaque batterie ou ses éléments reçoit en moyenne le nombre prédéter- :miné de coups, d'intensité convenable et variable. Les matériaux broyas sont ensuite envoyés sur un crible à trous de 8 mm de diamètre, de sorte que la matière active est séparée des maté- riaux restants.
C - L'appareil est essentiellement constitué par une bande transporteuse qui se déplace entre des flancs robustes, dont los parois sont segmentées et mobiles selon un mouvement de 'va.-et-vient perpendiculaire à la direction d'avance de la bande.
Tout en progressant, les batteries chargées sur la bande e sont frappées par les segments mobiles dont le mouvement alternatif est proportionnel à la vitesse d'avance de la bande, de sorte que chaque batterie est soumise à un nombre convenable de coups qui brisent le bac et détachent la matière active pulvéru# lente, laquelle est ensuite séparée par criblage, par sédimentation ou par un quelconque procédé équivalent.
D - L'appareil est essentiellement constitué par un crible oscillant ou vibrant qui est équipé de flancs segmentés mobiles analogues à ceux de l'appareil décrit en C. Le broyage de la cuve des batteries, le détachement et la pulvérisation de la
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matière active se poduisent de même que dans l'exemple précédent Cette différence que dans ce cas la séparation de la matière active se produit pendant l'opération de broyage.
Gomme on l'a déjà mentionné, les matériaux quasiment débarrassés de matière active sont déchargés, à partir des appareils broyeurs de la présente invention, dans des grosseurs qui facilitent la séparation ultérieure des composants métalliques et non métalliques.