專利名稱：一種廢鉛酸蓄電池鉛膏中回收金屬鉛的方法和裝置的制作方法
一種廢鉛酸蓄電池鉛膏中回收金屬鉛的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于廢鉛酸蓄電池鉛膏回收處理，特別是涉及采用焙燒-醋酸體系循環(huán)浸 出-電解回收金屬鉛的綠色回收廢鉛酸蓄電池鉛膏中鉛的方法和裝置。
技術(shù)背景
我國是一個(gè)蓄電池使用大國，全國約有4000萬輛汽車，按每輛車用蓄電池含鉛30 公斤，蓄電池使用壽命2年計(jì)算，每年需蓄電池鉛60萬噸。絕大多數(shù)電動(dòng)自行車用的是鉛 酸蓄電池，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年，我國總計(jì)生產(chǎn)2300萬輛電動(dòng)自行車，以每輛電動(dòng)自行車用10千 克鉛來做粗略估計(jì)，相當(dāng)于使用了 23萬噸鉛金屬。由于鉛酸電池的壽命平均在廣2年，因 此電動(dòng)車行業(yè)每年要報(bào)廢數(shù)百萬噸的鉛酸電池，同時(shí)也提供了源源不斷的鉛廢料。廢舊鉛 酸蓄電池，因其具有較高的回收利用價(jià)值而成為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的熱點(diǎn)。然而如果廢舊鉛酸蓄電 池處理、處置不當(dāng)，很容易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，并威脅到人類健康。因此，對(duì)廢鉛酸蓄電池 的回收利用，既是一個(gè)資源再生利用的節(jié)約能源問題，更是一個(gè)遏制廢鉛、硫酸污染環(huán)境的 大事。
廢鉛酸蓄電池通常由以下4部分組成廢電解液119^30%、鉛或鉛合金板柵 對(duì)% 30%、鉛膏30% 40%、有機(jī)物22% 30%。其中板柵主要以鉛及合金為主可以獨(dú)立回收利 用；有機(jī)物如聚丙烯塑料可作為副產(chǎn)品再生利用；鉛膏主要是極板上活性物質(zhì)經(jīng)過充放電 使用后形成的料漿狀物質(zhì)PbSO4 (約50%) , PbO2 (約觀%)、I^bO(約9%) , Pb (約4%) 等，還可能含有少量Sb (約0.5%)。由于鉛膏中含有大量硫酸鹽，而且存在不同價(jià)態(tài)的鉛 的氧化物，因此，鉛膏的回收利用通常是廢舊鉛酸蓄電池回用需要著重研究的難點(diǎn)。
發(fā)達(dá)國家主要采用機(jī)械破碎分選和對(duì)含硫鉛膏進(jìn)行脫硫等預(yù)處理技術(shù)，再分別 采用火法、濕法、干濕聯(lián)合法工藝回收鉛及其他有價(jià)物質(zhì)。鉛的回收率也由85%提高到 了 95%，其最先進(jìn)的全濕法工藝除了保證較高的鉛回收率外，還實(shí)現(xiàn)了全過程清潔生產(chǎn)，消 除了再生鉛生產(chǎn)過程中的全部污染隱患。而在我國，大部分再生鉛廠的回收生產(chǎn)工藝還 基本停留在原始的火法階段，工藝落后、回收率低、二次污染嚴(yán)重、能耗大。中國發(fā)明專利 200910089686 (一種廢鉛酸蓄電池鉛膏回收鉛的方法)，采用低溫焙燒-氯化浸出工藝回收 鉛，工藝方法簡(jiǎn)單。但鉛以氯化鉛形式回收，非單質(zhì)鉛，產(chǎn)品應(yīng)用范圍小、附加值低。同時(shí) 需要經(jīng)過兩次壓濾，壓濾條件要求嚴(yán)格，設(shè)備要求較高。本發(fā)明提出的方法及裝置，實(shí)現(xiàn)浸 出-電解連續(xù)工藝，采用電解方法最終直接得到金屬鉛
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的主要解決廢鉛酸蓄電池鉛膏中鉛的回收問題。該方法和裝置不僅能夠保證有效回收廢鉛酸蓄電池鉛膏中的鉛，而且該方法具有處理工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容 易的特點(diǎn)，電解鉛的純度高，質(zhì)量穩(wěn)定，無二次污染。
本發(fā)明的方法一種廢鉛酸蓄電池鉛膏中回收金屬鉛的方法，包括如下步驟(1)將廢鉛酸電池鉛膏與鉛酸電池中廢硫酸混合后進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為15(T280°C， 焙燒時(shí)間2 4h ；(2)將焙燒砂置入攪拌釜中，并加入自來水至裝置的水位線，攪拌焙燒砂；(3)加入醋酸鈣、醋酸、硝酸，并調(diào)節(jié)其濃度醋酸鈣濃度為10(T200g/L，醋酸濃度為 5(Tl00g/L，硝酸濃度為 5(Tl00g/L ；(4)開啟溶液循環(huán)系統(tǒng)泵，浸出焙燒砂，并維持醋酸鉛濃度飽和；(5)添加骨膠和β-萘酚，電解浸液，并調(diào)節(jié)其濃度骨膠濃度為0. Γ2. 5g/L，β -萘酚 濃度為0. 0Γ0. 5g/L ；電解溫度為2(T50°C，陰極電流密度為0. 5 5A/dm2，陰極回收金屬鉛， 陽極回收二氧化鉛；(6)殘?jiān)?jīng)壓濾機(jī)壓濾得到脫鉛渣和濾液，濾液添加碳酸鈣后回收循環(huán)利用。
本發(fā)明的裝置，包括攪拌釜(1)，壓濾機(jī)(2)，溢流口(3)，電解直流電源(4)，電解 槽(5)，陰極鈦籃(6)，耐蝕泵(7)，加熱體(8)，管道(9)；所述壓濾機(jī)(2)置于攪拌釜(1)下方并連通，攪拌釜(1)中反應(yīng)產(chǎn)生的殘?jiān)M(jìn)入壓濾機(jī) (2)壓濾；所述攪拌釜(1)和電解槽(5)通過溢流口(3)及管道相連，并另有一管道(9)連通，管 道(9)上安裝有耐蝕泵(7)使兩槽內(nèi)溶液循環(huán)；陰極鈦籃(6)置于電解槽(5)的陰極下方中，其上部鏤空，下部密實(shí)。
進(jìn)一步的，所述技術(shù)方案中，所述溢流口( 3 )處有安裝有過濾裝置。
進(jìn)一步的，所述加熱體(8)為電輔助加熱。
與現(xiàn)有技術(shù)及裝置相比，本發(fā)明采用焙燒-浸出-電解工藝，方法簡(jiǎn)單易行，工藝 流程短。采用浸出-電解連續(xù)工藝，陰極最終可直接得到金屬鉛，產(chǎn)品附加值高，應(yīng)用范圍 廣泛。陽極得到二氧化鉛，可作為原材料用于制備鉛酸電池。浸液可通過循環(huán)裝置在電解槽 內(nèi)和攪拌釜中循環(huán)，保證浸液中醋酸鉛濃度不變，可連續(xù)生產(chǎn)，浸液可循環(huán)利用無污染。本 發(fā)明裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備成本低廉、操作連續(xù)、電解效率高、浸液循環(huán)使用以及環(huán)保等 特點(diǎn)，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用領(lǐng)域。


圖1表示一種廢鉛酸電池鉛膏電解回收金屬鉛的裝置圖。
圖1中1.攪拌釜；2.壓濾機(jī)；3.溢流口；4.電解直流電源；5.電解槽；6.陰 極鈦籃；7.耐蝕泵；8.加熱體；9.管道具體實(shí)施方式
實(shí)施例1將IOkg廢鉛酸電池鉛膏與IOkg鉛酸電池中廢硫酸混合后進(jìn)行焙燒，焙燒溫度150°C， 焙燒時(shí)間4h ；將焙燒砂置入攪拌釜中；加入自來水0. Im3至，攪拌焙燒砂；加入醋酸鈣濃度至100g/L、醋酸濃度至75 g/L、硝酸濃度至50 g/L，開啟溶液循環(huán)系統(tǒng)泵，使浸液在電解槽 和攪拌釜中循環(huán)，浸出焙燒砂，浸出溫度為50°C，浸出時(shí)間Ih ；添加骨膠至濃度為0. lg/L， β-萘酚濃度為0.05g/L，50°C電解鉛，陰極電流密度為ΙΑ/dm2 ；電解證。陰極回收鉛，陽極 回收二氧化鉛，電流效率為97. 1%。殘?jiān)?jīng)壓濾機(jī)壓濾得到脫鉛渣，濾液回收循環(huán)利用。
實(shí)施例2將IOkg廢鉛酸電池鉛膏與IOkg鉛酸電池中廢硫酸混合后進(jìn)行焙燒，焙燒溫度280°C， 焙燒時(shí)間Ih ；將焙燒砂置入攪拌釜中；加入自來水0. Im3至，攪拌焙燒砂；加入醋酸鈣濃度 至200g/L、醋酸濃度至50 g/L、硝酸濃度至75 g/L，開啟溶液循環(huán)系統(tǒng)泵，使浸液在電解槽 和攪拌釜中循環(huán)，浸出焙燒砂，浸出溫度為40°C，浸出時(shí)間池；添加骨膠至濃度為0. 2g/L， β -萘酚濃度為0. 5g/L，40°C電解鉛，陰極電流密度為0. 5A/dm2 ；電解證。陰極回收鉛，陽 極回收二氧化鉛，電流效率為98. 9%。殘?jiān)?jīng)壓濾機(jī)壓濾得到脫鉛渣，濾液回收循環(huán)利用。
實(shí)施例3將IOkg廢鉛酸電池鉛膏與IOkg鉛酸電池中廢硫酸混合后進(jìn)行焙燒，焙燒溫度200°C， 焙燒時(shí)間池；將焙燒砂置入攪拌釜中；加入自來水0. Im3至，攪拌焙燒砂；加入醋酸鈣濃度 至150g/L、醋酸濃度至100 g/L、硝酸濃度至100 g/L，開啟溶液循環(huán)系統(tǒng)泵，使浸液在電解 槽和攪拌釜中循環(huán)，浸出焙燒砂，浸出溫度為30°C，浸出時(shí)間池；添加骨膠至濃度為2. 5g/ L，β -萘酚濃度為0. 01g/L, 30°C電解鉛，陰極電流密度為5A/dm2 ；電解證。陰極回收鉛，陽 極回收二氧化鉛，電流效率為98. 1%。殘?jiān)?jīng)壓濾機(jī)壓濾得到脫鉛渣，濾液回收循環(huán)利用。
實(shí)施例4將IOkg廢鉛酸電池鉛膏與IOkg鉛酸電池中廢硫酸混合后進(jìn)行焙燒，焙燒溫度170°C， 焙燒時(shí)間池；將焙燒砂置入攪拌釜中；加入自來水0. Im3至，攪拌焙燒砂；加入醋酸鈣濃度 至125g/L、醋酸濃度至60 g/L、硝酸濃度至70 g/L，開啟溶液循環(huán)系統(tǒng)泵，使浸液在電解槽 和攪拌釜中循環(huán)，浸出焙燒砂，浸出溫度為20°C，浸出時(shí)間池；添加骨膠至濃度為1. 5g/L， β -萘酚濃度為0. 3g/L，20°C電解鉛，陰極電流密度為2A/dm2 ；電解證。陰極回收鉛，陽極 回收二氧化鉛，電流效率為98. 3%。殘?jiān)?jīng)壓濾機(jī)壓濾得到脫鉛渣，濾液回收循環(huán)利用。
實(shí)施例5將IOkg廢鉛酸電池鉛膏與IOkg鉛酸電池中廢硫酸混合后進(jìn)行焙燒，焙燒溫度230°C， 焙燒時(shí)間池；將焙燒砂置入攪拌釜中；加入自來水0. Im3至，攪拌焙燒砂；加入醋酸鈣濃度 至175g/L、醋酸濃度至80 g/L、硝酸濃度至50 g/L，開啟溶液循環(huán)系統(tǒng)泵，使浸液在電解 槽和攪拌釜中循環(huán)，浸出焙燒砂，浸出溫度為40°C，浸出時(shí)間池；添加骨膠至濃度為2g/L， β -萘酚濃度為0. 2g/L，40°C電解鉛，陰極電流密度為3A/dm2 ；電解證。陰極回收鉛，陽極 回收二氧化鉛，電流效率為98. 1。殘?jiān)?jīng)壓濾機(jī)壓濾得到脫鉛渣，濾液回收循環(huán)利用。
如圖1所示，本發(fā)明所述的一種廢鉛酸電池鉛膏電解回收金屬鉛的裝置主要由浸 出部分、壓濾部分、循環(huán)部分和電解部分組成，具體包括攪拌釜1、壓濾機(jī)2、溢流口 3、電解 直流電源4、電解槽5、陰極鈦籃6、耐蝕泵7、加熱體8、管道9等部件。攪拌釜1內(nèi)添加醋 酸鈣、醋酸、硝酸至一定濃度，攪拌、浸出脫酸焙燒砂；壓濾機(jī)2置于攪拌釜1下方并連通，停 止浸出-電解回收鉛后可將殘?jiān)?jīng)壓濾機(jī)壓濾，得到脫鉛渣。濾液回收循環(huán)利用，用于下次 電解鉛的工序。攪拌釜1和電解槽5由溢流口 3及管道相連，溢流口 3處安裝有過濾裝置。 并通過攪拌機(jī)和耐蝕泵7及管道9使電解液在攪拌釜1和電解槽5內(nèi)循環(huán)，維持電解液中醋酸鉛濃度飽和；電解直流電源4為電解工序提供電解電源；鈦籃6置于電解槽5的陰極 下方，其上部鏤空，保證浸液循環(huán)通暢，下部密實(shí)，保證大電流電解鉛時(shí)回收單質(zhì)鉛；加熱體 8加熱溶液，為浸出、電解工序提供適當(dāng)溫度。
權(quán)利要求
1. 一種廢鉛酸蓄電池鉛膏中回收金屬鉛的方法，其特征在于，包括如下步驟1. 1將廢鉛酸電池鉛膏與鉛酸電池中廢硫酸混合后進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為15(T280°C， 焙燒時(shí)間2 4h ；1. 2將焙燒砂置入攪拌釜中，并加入自來水至裝置的水位線，攪拌焙燒砂；1.3加入醋酸鈣、醋酸、硝酸，并調(diào)節(jié)其濃度醋酸鈣濃度為10(T200g/L，醋酸濃度為 5(Tl00g/L，硝酸濃度為 5(Tl00g/L ；1.4開啟溶液循環(huán)系統(tǒng)泵，浸出焙燒砂，并維持醋酸鉛濃度飽和；1. 5添加骨膠和β -萘酚，電解浸液，并調(diào)節(jié)其濃度骨膠濃度為0. Γ2. 5g/L，β -萘酚 濃度為0. 0Γ0. 5g/L ；電解溫度為2(T50°C，陰極電流密度為0. 5 5A/dm2，陰極回收金屬鉛， 陽極回收二氧化鉛；1.6殘?jiān)?jīng)壓濾機(jī)壓濾得到脫鉛渣和濾液，濾液添加碳酸鈣后回收循環(huán)利用。
2.根據(jù)要求1所述方法的裝置，其特征在于所述裝置包括攪拌釜(1)，壓濾機(jī)(2)，溢流口(3)，電解直流電源(4)，電解槽(5)，陰極 鈦籃(6)，耐蝕泵(7)，加熱體(8)，管道(9)；所述壓濾機(jī)(2)置于攪拌釜(1)下方并連通，攪拌釜(1)中反應(yīng)產(chǎn)生的殘?jiān)M(jìn)入壓濾機(jī) (2)壓濾；所述攪拌釜(1)和電解槽(5)通過溢流口(3)及管道相連，并另有一管道(9)連通，管 道(9)上安裝有耐蝕泵(7)使兩槽內(nèi)溶液循環(huán)；陰極鈦籃(6)置于電解槽(5)的陰極下方中，其上部鏤空，下部密實(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述溢流口(3)處有安裝有過濾裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述加熱體(8)為電輔助加熱。
全文摘要
本發(fā)明屬于廢鉛酸蓄電池鉛膏回收處理。按設(shè)計(jì)要求將廢鉛酸電池鉛膏與鉛酸電池中廢硫酸混合后進(jìn)行焙燒；將焙燒砂置入攪拌釜中；加入自來水至裝置的水位線，攪拌焙燒砂；加入適量醋酸鈣、醋酸、硝酸，開啟溶液循環(huán)系統(tǒng)泵，浸出焙燒砂，并維持醋酸鉛濃度飽和；添加適量骨膠和β-萘酚，電解浸液，陰極回收金屬鉛，陽極回收二氧化鉛。殘?jiān)?jīng)壓濾機(jī)壓濾得到脫鉛渣和濾液，濾液添加碳酸鈣后回收循環(huán)利用。該裝置主要由浸出部分、壓濾部分、循環(huán)部分和電解部分組成，具體包括攪拌釜、壓濾機(jī)、溢流口、電解直流電源、電解槽、陰極鈦籃、耐蝕泵、加熱體等八個(gè)關(guān)鍵部件。
文檔編號(hào)C25C1/18GK102031380SQ20101060127
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者張深根, 李彬, 潘德安, 田建軍, 章端婷, 蔣鈺輝 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)