ТЕХНОЛОГІЯ РЕЦИКЛІЗАЦІЇ АКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ ЦИНК-МАРГАНЦЕВИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ
It is being investigated whether it is possible to develop a low-cost method for processing used Zn-MnO2 primary chemical power sources, which is focused on a closed cycle of generating zinc-manganese power sources from wasted batteries. It is proposed that chemical processing reagents be replaced...
Saved in:
| Date: | 2021 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry
2021
|
| Online Access: | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/297 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Ukrainian Chemistry Journal |
| Download file: |  |
Institution
Ukrainian Chemistry Journal| _version_ | 1871465706716921856 |
|---|---|
| author | Diamant, Viktor Simonov, Andrey |
| author_facet | Diamant, Viktor Simonov, Andrey |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Viktor Diamant",
"institution": "Vernadsky Institute of General & Inorganic Chemistry NAS Ukraine, Palladin Avenue, 32\/34, 03680 Kiev, Ukraine"
},
{
"author": "Andrey Simonov",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Diamant, Viktor |
| baseUrl_str | https://ucj.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T08:23:46Z |
| description | It is being investigated whether it is possible to develop a low-cost method for processing used Zn-MnO2 primary chemical power sources, which is focused on a closed cycle of generating zinc-manganese power sources from wasted batteries. It is proposed that chemical processing reagents be replaced with less dangerous ones for the environment and people, in accordance with «green chemi» principles. The existing hydrometallurgical method of processing of primary current sources with selective extraction of the spent part of the anode mass is modified and laboratory processed. The stage of additional extraction of arsenic is entered. The proposed technological scheme avoids heavy air loads in the form of carbon dioxide emissions by eliminating the stage of burning organic matter. The use of acetic acid allows to avoid sulfuric acid discharges and to obtain high-quality for secondary production of cathode mass of new chemical current sources, as well as to obtain technical zinc powder and active zinc powder using hydrometallurgical technology for anode mass production of primary batteries. Also, the presence of stages of extraction of heavy metal ions (Hg2 +, Pb2 +, Cd2 +) and Arsenic to obtain products that can be further used in other technological processes makes this technology virtually waste-free, and in the stages of recovery of acetic acid and hypochlorite – closed. Thus, the use of the proposed technological schemes allows to make such production not only a little harmful to the environment, but also for workers, as well as to simplify the requirements for technological equipment. |
| doi_str_mv | 10.33609/2708-129X.87.04.2021.128-136 |
| first_indexed | 2025-09-24T17:43:38Z |
| format | Article |
| fulltext |
128 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020
УДК 546.05; 544.6 doi: 10.33609/2708-129X.87.04.2021.128-136
ТЕХНОЛОГІЯ РЕЦИКЛІЗАЦІЇ АКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ
ЦИНК-МАРГАНЦЕВИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ
Симонов А. Л.1, Діамант В. А.2
1 Мала академія наук, Київський природничо-науковий ліцей, 145, вул. Шота Руставелі 46,
Київ 011033, Україна
2 Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В. І. Вернадського НАН України, просп. Акад.
Палладіна, 32/34, Київ 03680, Україна
e-mail: carbon.h.4@gmail.com
Розглянуто можливість розроблення економічно рентабельної технології перероб
лення відпрацьованих Zn-MnO2 первинних хімічних джерел струму, яку зорієнтова
но на замкнений цикл виготовлення цинк-марганцевих джерел струму з відпрацьо
ваних елементів живлення. Запропоновано заміну реагентів хімічного перероблення
на менш шкідливі для довкілля та людини; ці заміни узгодили з принципами «зеленої
хімії». Модифіковано та лабораторно опрацьовано діючий гідрометалургійний метод
перероблення первинних джерел струму із селективним вилученням відпрацьованої
частини анодної маси. Введено стадію додаткового вилучення арсену.
Ключові слова: хімічне джерело струму, рециклізація, сепарація, гідрометалургій
ний метод, довкілля, забруднення.
ВСТУП. Сучасне щорічне світове вироб
ництво первинних джерел струму складає
близько 30 млрд елементів [1]. Сольові і
лужні Zn-MnO2 хімічні джерела струму
(ХДС) займають 80% ринку і відповідну
частку відходів [2]. В Україну імпортують
близько 300 млн ХДС, що, відповідно, утво
рює 4,5 тис. т токсичних відходів [1], тому
що руйнування одного первинного елемен
та живлення призводить до незворотного
забруднення 20 м3 ґрунту та 400 л води [3].
Zn-MnO2 (як лужні так і сольові) елементи
живлення не є винятком щодо такої токсич
ної дії. Незважаючи на достатньо велику
кількість технологій перероблення таких
елементів, до сьогодні існують ще не вирі
шені принципові проблеми. [4−6]. Особ
ливо це стосується можливості вторинно
го використання цинк- та манган-вмісних
компонентів та знешкодження ртуті та ар
сену, які часто є супутніми компонентами в
цих елементах [7].
Також важливим при розробленні таких
технологій є конструкційні особливості.
Джерела струму на основі Zn-MnO2 мають
оболонку з нержавіючої сталі або поліети
лену; цинк, який використовують як анод
та суміш порошку вугілля з MnO2 , які яв
ляють собою активний матеріал позитив
ного електроду (катоду). У ролі електроліту
УХЖ № 4 / Том 87Симонов А. Л., Діамант В. А.
129https://ucj.org.ua
в Zn-MnO2 джерелах струму використову
ють розчини NH4Cl (сольові батареї) або
KOH (лужні) [8, 4−5]. У процесі роботи та
кого ХДС утворюються суміш оксидів мар
ганцю (ІІ і ІІІ) та оксид, або хлорид цинку
[2, 8, 4−5]. Тому для перероблення відпра
цьованих Zn-MnO2 джерел струму частіше
використовують гідрометалургійні [2, 6, 7,
9−14], пірометалургійні [2, 15, 16] техно
логії або їхні комбінації. Пірометалургій
ний метод потребує високих енергозатрат
і коштовного обладнання. Гідрометалур
гійна технологія менш енерговитратна і для
неї використовують простіше технологіч
не обладнання, а процеси відбуваються за
кислотною чи лужною схемою [2, 15, 16].
Але у всіх технологіях початковою ста
дією є подрібнення. ХДС подрібнюють;
сталеві частини джерела струму відділяють
магнітною сепарацією; папір, пластик, гра
фіт і кольорові метали (здебільшого залиш
ки цинку) відсіюють від активної маси на
ситах [10, 12, 14] (рис. 1).
Рис. 1. Блок-схема механічного сортування
цинк-марганцевого ХДС
Суміш оксидів мангану, оксиду цинку
та вугільного порошку в деяких техноло
гічних схемах [9, 12] відмивають водою від
хлориду цинку та залишків електролітів
NH4Cl i KOH. У випадку перероблення за
схемою лужного оброблення шихти [12] в
отриману після фільтрації суміш діоксиду
мангану та оксиду цинку додають розчин
гідроксиду амонію і реакцією з оксидом
цинку утворюють водорозчинний комп
лекс аміакату цинку:
ZnO + 4NH4OH
[Zn(NH3)4](OH)2 + 3H2O (1)
Оксиди мангану відмивають від сполук
цинку, просушують і отримують готовий
матеріал, який використовують на вироб
ництві феромарганцю. Промивні води на
грівають, газоподібний аміак поглинають
і рециклізують із використанням розчину
гідроксиду амонію. Гідроксид цинку, що
випав у осад, прогартовують у муфельній
печі до оксиду цинку.
Найбільш уживаним на сьогодні є гідро
металургійний метод, в основі якого ле
жить кислотне розчинення сировини. В ос
нові цього методу лежить оброблення роз
чином сірчаної кислоти вихідних речовин
із отриманням сульфатів цинку та мангану
[2, 6, 7, 9−14]:
ZnO + H2SO4 ZnSO4 + H2O; (2)
Mn2O3 + H2SO4
MnSO4 + MnO2 + H2O; (3)
Mn3O4+H2SO4
2MnSO4 +MnO2 + 2H2O. (4)
Для більш повного перетворення окси
дів мангану (ІІІ і ІV) у сульфат до отри
маного розчину додають пероксид водню
[9−11], щавлеву [7, 9, 11] або лимонну кис
лоту [6, 7, 9]:
MnO2 + H2SO4 + H2O2
MnSO4 + 2H2O + O2 . (5)
Після реакції (5) у нерозчинному вигляді
залишаються лише вугільний пил та дрібні
частинки графіту.
НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ ТЕХНОЛОГІЯ РЕЦИКЛІЗАЦІЇ АКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ ЦИНК-МАРГАНЦЕВИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ
130 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2021
Наступним кроком утилізації вилу
чають важкі метали (свинець, кадмій та
ртуть), які у вигляді домішок завжди при
сутні в технічному цинку, який використо
вують у ролі аноду в джерелах струму. Для
цього у промивні води додають сульфід на
трію [10]. При значенні рН 2−3 утворюють
ся нерозчинні сульфіди важких металів,
окрім заліза, цинку та мангану. Розчин про
мивають на фільтрі та збирають відповідні
осади сульфідів. Далі рН розчину поступо
во підвищують до 3−4. Завдяки цьому ви
саджують залізо у вигляді гідроксиду. Далі
із залишкового розчину сульфатів (MnSO4
i ZnSO4) за допомогою електролізу виса
джують металевий цинк та діоксид мангану
[11, 12−14]. Або розділяють селективним
осадженням марганець і цинк у лужному
середовищі [7, 10].
Катод: Zn2+ + 2 e- = Zn;
Анод: Mn2+ + 2Н2О = MnO2 + 4 Н+ + 2е;
Σ: ZnSO4 + MnSO4 + 2Н2О =
= MnO2 + Zn + 2Н2SO4 (6).
Під час експериментів із використанням
пірометалургійної утилізації ХДС промиту
шихту завантажують у реактор із нержаві
ючої сталі з приєднаним вакуумним насо
сом, який розміщують у печі з термостатом
і нагрівають зовні від кімнатної темпера
тури до 1400 °С у середовищі аргону або
вакууму. Після закінчення оброблення ре
актор залишають у печі за тих самих зна
чень вакууму і охолоджують до кімнатної
температури. Після охолодження установ
ку розкривають, на дні реактора знаходять
оксид мангану (ІІ), а у верхній, більш холод
ній його частині збирають дистилят цинку
[15, 16].
Основною проблемою усіх методів пере
роблення первинних ХДС є їхня збитко
вість. Вирішення цієї проблеми полягає у
розробленні замкнених технологій з пов
ною утилізацією та подальшим викорис
танням усіх відходів та продуктів пере
роблення. Тому метою дослідження було
випробування технології, максимально на
ближеною до цих вимог.
ЕКСПЕРИМЕНТ І ОБГОВОРЕННЯ РЕ-
ЗУЛЬТАТІВ. Як вихідні зразки використо
вували відпрацьовані первинні Zn-MnO2
хімічні джерела струму габаритів АА із за
гальною масою 11 г, які підлягали механіч
ному руйнуванню. Із загальної маси части
ни залізного корпусу відокремлювали маг
нітною сепарацією. Графіт, пластик, папір
і шматочки цинку від анодного порошку
складу (ZnO, MnO, Mn2O3, MnO2, NH4Cl,
ZnCl2, вугільний пил) відокремлювали за
допомогою сит (рис.1). Подальше перероб
лення ХДС здійснювали гідрометалургій
ним методом (рис. 2). На стадії розчинення
сірчану кислоту було замінено на оцтову
15−20 мас.%, якою обробляли відпрацьо
вану анодну масу. Після вилуговування
просіяного анодного шламу з розчину де
кантували оксиди марганцю (ІІІ, ІV) та ву
гільний пил із подальшим промиванням
водою. Графіт, пластик, папір і шматочки
цинку теж заливали 15−20 мас.% оцтовою
кислотою для утворення ацетату цинку.
ZnO + 4NH4OH
[Zn(NH3)4](OH)2 + 3H2O. (1)
Далі розчини, які утворилися на цих
стадіях, зливали та обробляли лужним
розчином гіпохлориту натрію. Хлор, який
отримують як побічний продукт у реакції
гіпохлориту натрію з ацетатом марганцю,
УХЖ № 4 / Том 87Симонов А. Л., Діамант В. А.
131https://ucj.org.ua
поглинають розчином гідроксиду натрію і
рециклізують таким чином частину гіпо
хлориту натрію. У результаті реакції утво
рювалися оксиди мангану, які надалі декан
тували з розчину та відмивали від сполук
цинку. Після просушування отримуємо
готовий матеріал, який можна використа
ти на виробництві феромарганцю. При
нагріванні промивних вод утворюється
газоподібний аміак, який йде на корегуван
ня вихідного розчину гідроксиду амонію.
Гідроксид цинку, що випав у осад, прогар
товують у муфельній печі до оксиду цинку
(рис. 2). Кінцевою стадією є відокремлення
та концентрування слідової кількості Hg2+,
Pb2+, Cd2+ у вигляді сульфідів згідно мето
дики [10]. Шляхом перегонки з отриманого
розчину отримують водний розчин оцтової
кислоти, який можна використати повтор
но на стадії розчинення металів.
Металевий цинк, який використовують
у джерелах струму, має низький ступінь
чистоти і містить арсен, який є постійним
супутнім елементом поліметалічної руди,
з якої отримують цинк [17−18]. Наявність
сполук арсену встановлювали за допомо
гою проби Марша [19], а для цього цинк
із ХДС поміщували у закриту ємність із
розведеною сульфатною кислотою. Водень,
що виділяється в результаті реакції металу,
відновлює оксид арсену до його гідриду −
арсину:
2АsН3 = 2Аs↓ + 3Н2↑. (2)
Арсин, який являє собою безбарвний
газ, пропускають через розігріту скляну
трубку і без доступу кисню він розклада
ється з утворенням чистого арсену. Арсен
осаджується на стінках трубки тонким на
льотом із характерним металевим блиском.
Проведений аналіз встановив наявність
Арсену, тому було введено ще одну стадію
для вилучення сполук Арсену з викорис
танням гіпохлориту натрію в лужному се
редовищі з подальшою реакцією із хлори
дом заліза для утворення малорозчинного
осаду (розчинність у воді 10-20 г/100 г води)
(рис. 2).
Рис. 2. Блок-схема хімічного перероблення
цинк-мангових ХДС
Кількісний склад вихідної сировини (су
міші оксидів цинку та мангану визначали за
допомогою гравіметричного аналізу. Окси
ди мангану (ІІІ і ІV) розчинили в 15−17 %
HCl із подальшою взаємодією з (NH4)3PO4
для кількісного отримання солі мангану у
вигляді NH4MnPO4. Окремо визначають за
такою ж методикою отриманий при розчи
ненні оксиду мангану (ІІ) в 15−20% розчині
оцтової кислоти ацетат мангану [21]. Спів
відношення між манганом у вигляді окси
ду (ІІ) і сумішшю марганцю у формі окси
дів (ІІІ і ІV) визначали розрахунками за ма
совим співвідношенням. Кількісний склад
НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ ТЕХНОЛОГІЯ РЕЦИКЛІЗАЦІЇ АКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ ЦИНК-МАРГАНЦЕВИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ
132 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2021
цинку (3,572 г або 32,4 % від загальної маси
відходів) визначали гравіметрично осад
женням 2% спиртовим розчином о-окси
хіноліну із ацетатного розчину, з якого по
передньо висадили марганець.
За даними гравіметричного аналізу у ви
хідній сировині маса мангану складає 12.8 %
від загальної маси сировини, але манган
присутній в сировині у вигляді суміші його
оксидів: на частку MnO припадає 32 мас. %,
а на оксиди Mn (ІІІ та ІV) – 68 мас.% (рис. 2).
Таке співвідношення різко підвищує ймо
вірність перебігу реакцій диспропорціону
вання. Це дозволяє легко провести окиснен
ня MnO до MnO2 й отримати необхідну ос
нову для виготовлення нової катодної маси.
Об`єднуючи оксиди мангану (ІІІ) і (ІV),
вугільний пил із діоксидом мангану, отри
маним окисленням солей мангану (ІІ), одер
жують активний катодний матеріал для
повторного використання у ХДС.
Рис. 3. Масове та відсоткове співвідношен
ня між марганцем у вигляді оксиду (ІІ) і суміші
оксидів (ІІІ і ІV) у загальній масі оксидів мангану
Розчин після відокремлення марганцю
очищують додаванням розчину Na2S від
домішки важких металів(Hg2+, Pb2+, Cd2+)
та відганяють оборотний розчин оцтової
кислоти для вторинного використання у
технологічному процесі. Внаслідок вико
ристання розчинів оцтової кислоти селек
тивно розчиняється оксид мангану (ІІ) та
використовують менше кислоти за рахунок
можливості вторинної перегонки. Техно
логія має можливості для відновлення роз
чину гіпохлориту натрію з використанням
лужного середовища та утворення хлору на
стадії взаємодії ацетату мангану з гіпохло
ридом (рис. 2).
Сухий залишок після відгонки оцтової
кислоти прогартовують у муфельній печі
за 300 °С. Огарок відмивають водою від
солей натрію і отримують технічний оксид
цинку (рис. 4). Оксид цинку за допомогою
електролізу перетворюють в активний цин
ковий порошок згідно відомої промислової
гідрометалургійної технології [22], який
можна повторно використовувати як анод
ний матеріал у ХДС.
Рис. 4. Схема отримання оксиду цинку
Із метою зменшення шкідливості вироб
ництва і спрощення вимог до технологіч
ного обладнання (корозійна стійкість) сір
чану кислоту, яку, як правило, використо
вують у таких процесах, було замінено на
оцтову. ЇЇ використання дозволило прово
дити ще й селективне розчинення оксиду
мангану (ІІ).
Також у цій технології наявні додаткові
стадії очищення від слідів важких металів
(Hg2+, Pb2+, Cd2+) та Арсену, які отримують
у вигляді нерозчинних осадів у незначній
УХЖ № 4 / Том 87Симонов А. Л., Діамант В. А.
133https://ucj.org.ua
кількості (масова частка важких металів
(Hg, Cd, Pb) менша в 1000 разів порівняно
з цинком 3,25*10-6 %, масова частка арсену
такого ж порядку). Оскільки ці осади ма
ють достатньо високий ступінь чистоти,
то їх надалі можна використовувати як си
ровину для виробництва напівпровідни
кових матеріалів [23] та мінеральних піг
ментів.
ВИСНОВКИ. Запропонована техноло
гічна схема дозволяє уникнути важких
навантажень на повітря у вигляді викидів
діоксиду карбону шляхом усунення стадії
випалювання органічної речовини. Вико
ристання оцтової кислоти дозволяє уник
нути скидів сірчаної кислоти та отримати
сировину для вторинного виробництва ка
тодної маси нових хімічних джерел струму,
а також отримувати технічний порошок
цинку та активний цинковий порошок із
використанням гідрометалургійної техно
логії для виготовлення анодної маси ХДС.
Також наявність стадій вилучення йонів
важких металів (Hg2+, Pb2+, Cd2+) та Арсену
з отриманням продуктів, які можна нада
лі використовувати у інших технологічних
процесах, робить цю технологію практич
но безвідходною, а на етапах відновлення
оцтової кислоти та гіпохлориту – замкне
ною. Таким чином використання запро
понованих технологічних схем дозволяє
зробити таке виробництво не тільки менш
шкідливим для довкілля, а й безпечнішим
для працівників виробництва, а також
спростити вимоги до технологічного об
ладнання.
Роботу виконано за підтримки На-
ціональної академії наук України.
RECYCLING TECHNOLOGY OF ACTIVE MATE-
RIALS OF THE ZINC-MANGANESE CURRENT
SOURCES
Simonov A. L. 1, Diamant V. A.2
1 Junior Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv
natural science lyceum, 145, str. Shota Rustaveli
46, 011033, Kyiv, Ukraine.
2 V. I. Vernadskii Institute of General & Inorga
nic Chemistry NAS Ukraine, Akad. Palladin
Ave, 32/34, 03680, Kyiv, Ukraine
e-mail: carbon.h.4@gmail.com
It is being investigated whether it is possible
to develop a low-cost method for processing
used Zn-MnO2 primary chemical power sour
ces, which is focused on a closed cycle of ge
nerating zinc-manganese power sources from
wasted batteries. It is proposed that chemical
processing reagents be replaced with less dan
gerous ones for the environment and people,
in accordance with «green chemi» principles.
The existing hydrometallurgical method of
processing of primary current sources with se
lective extraction of the spent part of the anode
mass is modified and laboratory processed.
The stage of additional extraction of arsenic is
entered. The proposed technological scheme
avoids heavy air loads in the form of carbon
dioxide emissions by eliminating the stage of
burning organic matter. The use of acetic acid
allows to avoid sulfuric acid discharges and to
obtain high-quality for secondary production
of cathode mass of new chemical current sour
ces, as well as to obtain technical zinc powder
and active zinc powder using hydrometallur
gical technology for anode mass production of
primary batteries. Also, the presence of stages
НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ ТЕХНОЛОГІЯ РЕЦИКЛІЗАЦІЇ АКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ ЦИНК-МАРГАНЦЕВИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ
134 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2021
of extraction of heavy metal ions (Hg2 +, Pb2 +,
Cd2 +) and Arsenic to obtain products that can
be further used in other technological process
es makes this technology virtually waste-free,
and in the stages of recovery of acetic acid and
hypochlorite – closed. Thus, the use of the pro
posed technological schemes allows to make
such production not only a little harmful to the
environment, but also for workers, as well as
to simplify the requirements for technological
equipment.
Keywords: chemical current source, recy
cling, separation, hydrometallurgical method,
environment, pollution
ЛІТЕРАТУРА
1. Міністерство доходів і зборів України.
Митна статистика. Сумарний обсяг ім
порту та екпорту окремих підгруп то
варів за кодами УКТЗЕД (8506). 2021.
http://sfs.gov.ua/ms/f11.
2. Полюжин І., Цюпко Ф., Срібна А., Ла
рук М., & Ятчишин Й. Технології утилі
зації відпрацьованих марганцево-цин
кових хімічних джерел струму. Сталий
розвиток – стан та перспективи: ма-
теріали міжнародного наукового сим-
позіуму SDEV ‘2018, Львів – Славське,
Україна, 2018. C. 194–196.
3. Шереметьев, А. Н. Утилизация отрабо
танных гальванических элементов пи
тания. ББК 72+ 74я431 Н34. 2017. C. 128.
4. Кромтон Т. Первичные источники тока.
Москва: Мир, 1986. 328 с.
5. Коровин Н. В. Электрохимическая энер
гетика: Энергоатомиздат, 1991. 264 с.
6. Ferella F., De Michelis I., Beolchini F., In
nocenzi V., Vegliò F. Extraction of zinc and
manganese from alkaline and zinc-carbon
spent batteries by citric-sulphuric acid
solution. International Journal of Chemical
Engineering. 2010(8). Р. 1–13.
7. Chen W., Liao C., Lin K. Recovery Zinc
and Manganese from Spent Battery Pow
der by Hydrometallurgical Route. Energy
Procedia. 2017. 107. Р. 167–174.
8. Варипаев В. Н., Кудрявцева В. Н. Прак
тикум по прикладной электрохимии:
учебное пособие для вузов. Ленинград:
Химия, 1990. 304 с.
9. Sofie Mihailova. Hydrometallurgical treat
ment of spent alkaline and zinc-carbon
batteries. Department of Chemistry and
Chemical Engineering. Chalmers University
of Technology Gothenburg. Sweden. 2015.
P. 1–21.
10. Rafael Gudim da Silva, Cristiano Nunes
da Silva e Júlio Carlos Afonso. Recovery of
manganese and zinc from spent Zn-C and
alkaline batteries in acidic medium. Quim.
Nova. 2010. 33(9). Р. 1957–1961.
11. Ferella F., De Michelis I., Pagnanelli F.,
Beolchini F., Furlani G., Navarra M., Veg
lio F.,Toro I. Recovery of zinc and man
ganese from spent batteries by different
leaching systems. Acta Metallurgica Slova-
ca. 2006. 12. Р. 95–104.
12. Свердел Е. С., Михайличенко А. И.,
Ягодин Г. А. Комплексная переработка
отходов сухих гальванических элемен
тов. Успехи в химии и химической тех-
нологии. 2007. 21(9). C. 13–16.
13. Ferella F., Michelis I., Veglio F. Process for
the recycling of alkaline and zinc-carbon
spent batteries. Journal of Power Sources.
2008. 183. P. 805–811.
УХЖ № 4 / Том 87Симонов А. Л., Діамант В. А.
135https://ucj.org.ua
14. Птицин А. Н., Галкова Л. И, Ледвий В. В.,
Скопов С. В. Способ утилизации от
работанных химических источников
тока, заявитель: ОАО Елизаветинский
опытный завод. Патент RU 2164955
МПК C22B. 10.04.2001.
15. Yeşiltepe S., Buğdayci M., Yücel O., Se
şen M. K. Recycling of Alkaline Batteries
via a Carbothermal Reduction Process.
Batteries. 2019. 35(5). C 1–13.
16. Hasegawa M., Ueyama R., Kashiwaya Y.,
Hirato, T. Recovery of Zinc from used al
kali-manganese dry cells. Journal of Sus-
tainable Metallurgy. 2015. 1(2). Р. 144–150.
17. ГОСТ 3640-79. Цинк, технические усло
вия. Москва: Госстандарт России, 1980.
18. ИТС 13-2016. Производство свинца,
цинка и кадмия. Москва: Бюро НДТ,
2016.
19. Реми Г., Новоселова А. В. Курс неорга
нической химии. Москва: ИИЛ, 1963.
Т. 1. 922 с.
20. Живописцев В. П., Селезнева Е. А. Ана
литичесrая химия цинка. Москва: Нау
ка, 1975. 200 с.
21. Лаврухина А. К., Юкина Л. В. Аналити
ческая химия марганца. Москва: Наука,
1974. 221 с.
22. Вознесенский, Д. Н., Воинкова, Л. В., &
Финкельштейн, Д. Н. Способ получе
ния цинка электролитическим путем.
Патентное ведомство: СССР. Номер
заявки: 20576. Патент SU 58170 A1,
31.10.1940.
23. Adachi S. GaAs, AlAs, and Al x Ga1− x As:
Material parameters for use in research
and device applications. Journal of Applied
Physics, 1985. 58(3). Р. R1–R29.
REFERENCES
1. Ministerstvo dokhodiv i zboriv Ukrainy.
Mytna statystyka. Sumarnyi obsiah impor
tu ta ekportu okremykh pidhrup tovariv za
kodamy UKTZED (8506). 2021.
http://sfs.gov.ua/ms/f11 [in Ukrainian].
2. Poliuzhyn I., Tsiupko F., Sribna A., La
ruk M., & Yatchyshyn Y. Tekhnolohii utyli
zatsii vidpratsovanykh marhantsevo-tsyn
kovykh khimichnykh dzherel strumu.
Stalyi rozvytok – stan ta perspektyvy: mate-
rialy mizhnarodnoho naukovoho sympozi-
umu SDEV ‘2018, Lviv – Slavske, Ukraina.
2018: 194–196. [in Ukrainian].
3. Sheremetev, A. N. Utilizatsiya otrabotan
nyih galvanicheskih elementov pitaniya.
ББК 72+ 74я431 Н34. 2017: 128. [in Rus
sian].
4. Kromton T. Pervichnye istochniki toka.
Moskva: Mir. 1986. 328. [in Russian].
5. Korovin N. V. Elektrohimicheskaya ener
getika. Energoatomizdat. 1991. 264. [in
Russian].
6. Ferella F., De Michelis I., Beolchini F., In
nocenzi V., Vegliò F. Extraction of zinc and
manganese from alkaline and zinc-carbon
spent batteries by citric-sulphuric acid
solution. International Journal of Chemical
Engineering. 2010. 2010(8): 1–13.
7. Chen W., Liao C., Lin K. Recovery Zinc
and Manganese from Spent Battery Pow
der by Hydrometallurgical Route. Energy
Procedia. 2017. 107: 167–174.
8. Varipaev V. N., Kudryavtseva V. N. Prak
tikum po prikladnoy elektrohimii: ucheb
noe posobie dlya vuzov. Leningrad: Hi
miya. 1990. 304. [in Russian].
9. Sofie Mihailova. Hydrometallurgical treat
ment of spent alkaline and zinc-carbon
НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ ТЕХНОЛОГІЯ РЕЦИКЛІЗАЦІЇ АКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ ЦИНК-МАРГАНЦЕВИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ
136 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2021
batteries. Department of Chemistry and
Chemical Engineering. Chalmers University
of Technology Gothenburg. Sweden. 2015:
1–21.
10. Rafael Gudim da Silva, Cristiano Nunes
da Silva e Júlio Carlos Afonso. Recovery of
manganese and zinc from spent Zn-C and
alkaline batteries in acidic medium. Quim.
Nova. 2010. 33(9): 1957–1961.
11. Ferella F., De Michelis I., Pagnanelli F.,
Beolchini F., Furlani G., Navarra M., Veg
lio F.,Toro I. Recovery of zinc and man
ganese from spent batteries by different
leaching systems. Acta Metallurgica Slova-
ca. 2006. 12: 95–104.
12. Sverdel E. S., Mihajlichenko A. I., Jago
din G. A. Kompleksnaja pererabotka otho
dov suhih gal’vanicheskih jelementov. Us-
pehi v himii i himicheskoj tehnologii. 2007.
21(9): 13–16. [in Russian].
13. Ferella F., Michelis I., Veglio F. Process for
the recycling of alkaline and zinc–carbon
spent batteries. Journal of Power Sources.
2008. 183: 805–811.
14. Ptitsin A. N., Galkova L. I, Ledviy V. V.,
Skopov S. V. Sposob utilizatsii otrabotan
nyih himicheskih istochnikov toka, za
yavitel: OAO Elizavetinskiy opyitnyiy
zavod. Patent RU 2164955 MPK C22B.
10.04.2001. [in Russian].
15. Yeşiltepe S., Buğdayci M., Yücel O., Seşen
M. K. Recycling of Alkaline Batteries via
a Carbothermal Reduction Process. Batte
ries. 2019. 35(5): 1–13.
16. Hasegawa M., Ueyama R., Kashiwaya Y.,
Hirato, T. Recovery of Zinc from used al
kali-manganese dry cells. Journal of Sus-
tainable Metallurgy. 2015. 1(2): 144–150.
17. GOST 3640-79. Tsink tehnicheskie uslo
viya. Moskva: Gosstandart Rossii. 1980.
[in Russian].
18. ITS 13-2016. Proizvodstvo svintsa, tsinka
i kadmiya. Moskva: Byuro NDT. 2016. [in
Russian].
19. Remi G., Novoselova A. V. Kurs neorga
nicheskoy himii. Moskva: IIL, 1963. Vol 1.
922. [in Russian].
20. Zhivopistsev V. P., Selezneva E. A. Anali
tichesraya himiya tsinka. Moskva: Nauka.
1975. 200. [in Russian].
21. Lavruhina A. K., Yukina L. V. Analitich
esnaya himiya margantsa. Moskva: Nauka.
1974. 221. [in Russian].
22. Voznesenskij, D. N., Voinkova, L. V., &
Finkel’shtejn, D. N. Sposob poluchenija
cinka jelektroliticheskim putem. Patent
noe vedomstvo: SSSR. God publikacii:
1940. Nomer zajavki: 20576. Patent SU
58170 A1 31.10.1940. [in Russian].
23. Adachi S. GaAs, AlAs, and Al x Ga1− x As:
Material parameters for use in research
and device applications. Journal of Applied
Physics. 1985. 58(3): R1–R29.
Стаття надійшла 10.05.2021.
|
| id | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-297 |
| institution | Ukrainian Chemistry Journal |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-07-23T01:06:18Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | ucjorgua/92/0d70ca5674c864b50105cadb18413892.pdf |
| spelling | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-2972026-07-22T08:23:46Z RECYCLING TECHNOLOGY OF ACTIVE MATERIALS OF THE ZINC-MANGANESE CURRENT SOURCES ТЕХНОЛОГІЯ РЕЦИКЛІЗАЦІЇ АКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ ЦИНК-МАРГАНЦЕВИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ Diamant, Viktor Simonov, Andrey chemical current source, recycling, separation, hydrometallurgical method, environment, pollution. It is being investigated whether it is possible to develop a low-cost method for processing used Zn-MnO2 primary chemical power sources, which is focused on a closed cycle of generating zinc-manganese power sources from wasted batteries. It is proposed that chemical processing reagents be replaced with less dangerous ones for the environment and people, in accordance with «green chemi» principles. The existing hydrometallurgical method of processing of primary current sources with selective extraction of the spent part of the anode mass is modified and laboratory processed. The stage of additional extraction of arsenic is entered. The proposed technological scheme avoids heavy air loads in the form of carbon dioxide emissions by eliminating the stage of burning organic matter. The use of acetic acid allows to avoid sulfuric acid discharges and to obtain high-quality for secondary production of cathode mass of new chemical current sources, as well as to obtain technical zinc powder and active zinc powder using hydrometallurgical technology for anode mass production of primary batteries. Also, the presence of stages of extraction of heavy metal ions (Hg2 +, Pb2 +, Cd2 +) and Arsenic to obtain products that can be further used in other technological processes makes this technology virtually waste-free, and in the stages of recovery of acetic acid and hypochlorite – closed. Thus, the use of the proposed technological schemes allows to make such production not only a little harmful to the environment, but also for workers, as well as to simplify the requirements for technological equipment. V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2021-05-17 Article Article Inorganic Chemistry Неорганическая химия Неорганічна хімія application/pdf https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/297 10.33609/2708-129X.87.04.2021.128-136 Ukrainian Chemistry Journal; Vol. 87 No. 4 (2021): Ukrainian Chemistry Journal; 128-136 Украинский химический журнал; ##issue.vol## 87 ##issue.no## 4 (2021): Ukrainian Chemistry Journal; 128-136 Український хімічний журнал; Том 87 № 4 (2021): Український хімічний журнал; 128-136 2708-129X 2708-1281 en https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/297/165 Copyright (c) 2021 Viktor Diamant, Andrey Simonov https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | Diamant, Viktor Simonov, Andrey ТЕХНОЛОГІЯ РЕЦИКЛІЗАЦІЇ АКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ ЦИНК-МАРГАНЦЕВИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ |
| title | ТЕХНОЛОГІЯ РЕЦИКЛІЗАЦІЇ АКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ ЦИНК-МАРГАНЦЕВИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ |
| title_alt | RECYCLING TECHNOLOGY OF ACTIVE MATERIALS OF THE ZINC-MANGANESE CURRENT SOURCES |
| title_full | ТЕХНОЛОГІЯ РЕЦИКЛІЗАЦІЇ АКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ ЦИНК-МАРГАНЦЕВИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ |
| title_fullStr | ТЕХНОЛОГІЯ РЕЦИКЛІЗАЦІЇ АКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ ЦИНК-МАРГАНЦЕВИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ |
| title_full_unstemmed | ТЕХНОЛОГІЯ РЕЦИКЛІЗАЦІЇ АКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ ЦИНК-МАРГАНЦЕВИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ |
| title_short | ТЕХНОЛОГІЯ РЕЦИКЛІЗАЦІЇ АКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ ЦИНК-МАРГАНЦЕВИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ |
| title_sort | технологія рециклізації активних матеріалів цинк-марганцевих джерел струму |
| topic_facet | chemical current source recycling separation hydrometallurgical method environment pollution. |
| url | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/297 |
| work_keys_str_mv | AT diamantviktor recyclingtechnologyofactivematerialsofthezincmanganesecurrentsources AT simonovandrey recyclingtechnologyofactivematerialsofthezincmanganesecurrentsources AT diamantviktor tehnologíâreciklízacííaktivnihmateríalívcinkmargancevihdžerelstrumu AT simonovandrey tehnologíâreciklízacííaktivnihmateríalívcinkmargancevihdžerelstrumu |