專(zhuān)利名稱(chēng)：在中性介質(zhì)中用電解還原回收廢蓄電池中的鉛方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電解還原回收廢蓄電池中鉛的工藝方法。
廢蓄電池中鉛的工藝方法。
廢蓄電池中鉛的回收是有色金屬資源綜合利用的重要研究課題，傳統(tǒng)的回收方法是采用火法冶煉，即用鼓汽爐，反射爐、坩堝爐，旋轉(zhuǎn)爐等窯爐，在1000℃以上的高溫下加入助熔劑，還原劑使鉛的氧化物和鉛鹽還原為金屬鉛。在生產(chǎn)過(guò)程中要產(chǎn)生大量的鉛煙、鉛塵、二氧化硫以及含鉛廢渣對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，雖然采取種種治理措施，但由于投資費(fèi)用大，設(shè)備維修的工體量也很大而且仍有部分廢渣無(wú)法處理，沒(méi)有根本解決問(wèn)題。
為了解決火法冶煉缺陷進(jìn)而發(fā)展了濕法冶煉。目前濕法冶煉有化學(xué)法、電化學(xué)法以及二者并用。純化學(xué)法是采用化學(xué)藥劑與蓄電池廢料反應(yīng)置換出其中的鉛、電化學(xué)法是在電解質(zhì)中經(jīng)電解作用在陰極還原得到金屬鉛、濕法與火法相比最顯著的優(yōu)點(diǎn)是大大降低了對(duì)環(huán)境的污染。
由于蓄電池廢料中大量二氧化鉛和粗大結(jié)晶的硫酸鉛的存在，使其還原為金屬鉛比較困難，因此一般都采用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液作電解液，如日本特許公報(bào)(昭60-172180)就是以硫酸作電解液的，先用濃硫酸使四價(jià)鉛轉(zhuǎn)化為二價(jià)鉛，然后調(diào)整濃度，用稀硫酸使二價(jià)鉛轉(zhuǎn)化為金屬鉛，電解時(shí)，兩極之間要采用隔板操作比較煩瑣，電極要用不銹鋼、銅、鈦制作費(fèi)用昂貴。以燒堿作電解液的方法如西德專(zhuān)利2118462雖有許多優(yōu)點(diǎn)，但因蓄電池廢料中含有大量的SO4離子與燒堿反應(yīng)生成硫酸鈉(Na2SO4)因此還原每一噸鉛要多消耗150-200公斤燒堿使成本增高，同時(shí)該法的陰極和陽(yáng)極需不銹鋼鎳、鈦來(lái)制作增大了投資費(fèi)用。不管是采用強(qiáng)酸和強(qiáng)堿作電解質(zhì)免不了設(shè)備的腐蝕，同時(shí)電解反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的酸霧和堿霧對(duì)操作者也會(huì)有一定危害。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在的問(wèn)題提供一種改進(jìn)方法，該方法的特點(diǎn)是不用強(qiáng)酸強(qiáng)堿作電解質(zhì)而是采用硫酸鹽、碳酸鹽和磷酸鹽和硼鹽坯等中性鹽作電解質(zhì)同時(shí)利用蓄電池廢料中的鉛合金制成電極，使蓄電池廢料得到充分利用，該方法使資源得到充分利用，大大減少?gòu)U氣廢水廢渣的產(chǎn)生。
本發(fā)明方法的實(shí)施步驟分離將蓄電池廢料放入有密封裝置的分離機(jī)內(nèi)使極板合金部分和鉛化合物部分進(jìn)行機(jī)械分離，操作時(shí)加適量的水保持濕態(tài)避免出料時(shí)料塵飛揚(yáng)。
熔化將上步分離出來(lái)的合金部份放入鍋爐中控制在450℃以下熔化，這不僅避免了鉛煙鉛蒸氣的產(chǎn)生，而且使合金中高價(jià)的銻也不會(huì)損失，鉛液表面的氧化渣撈出后加入下工序。
粉碎將分離出來(lái)的鉛化合物和撈出的氧化渣陸續(xù)加入有密閉裝置的粉碎機(jī)中采用袋式除塵磨成100目左右的粉料。
鑄陰極柵格將已熔化的合金用機(jī)械或手工在模具中鑄成陰極柵格，柵格采用雙面矩形交叉這樣使空位大保持敷料好電流分布均勻，并在交叉中心增加一個(gè)突起的導(dǎo)電芯，使厚度大、離柵筋較遠(yuǎn)的敷料轉(zhuǎn)化一致(如

圖1)鉛液溫度仍控制在450℃以下并在鉛液表面復(fù)蓋一層炭粉隔絕空氣，防止了鉛液的氧化同時(shí)又避免了鉛煙。
制陰極把粉料加入混合機(jī)中加助劑按配方調(diào)制成膏狀涂敷料，再用機(jī)械或手工把涂敷料壓入陰極柵格內(nèi)，存放1-2天備用。
制陽(yáng)極陽(yáng)極用鉛銻合金制體合金中銻含量以4-10%為宜。
電解還原將制成的陰陽(yáng)極按圖二所示插入電解槽內(nèi)，用硫酸鹽、硼酸鹽等中性鹽溶液作電解質(zhì)接通直流電，電流密度為300-350安/米2電解20小時(shí)左右使陰極柵格上涂敷的鉛化合物完全還原成金屬鉛電解槽用塑料薄膜復(fù)蓋，防止在使用銨鹽時(shí)，有少量氨氣溢出，電槽中的沉淀物積累多時(shí)撈出后加入鉛化合物中粉碎后循環(huán)利用。
密封熔鑄，將已電解還原的陰極板在密閉鍋中通氮?dú)獗Ｗo(hù)，并加熱至陰極板完全熔化，將已熔化的鉛由鍋底的閥門(mén)放出鑄成鉛錠又用于蓄電池制造。熔鉛表面有少量氧化渣撈出加入下批鉛化合物中粉碎成細(xì)粉料循環(huán)使用。
綜上所述本發(fā)明的方法在工藝中采用了“低溫熔化”、“濕態(tài)分離”“廢渣循環(huán)”“碳粉復(fù)蓋”“氮?dú)獗Ｗo(hù)”“密閉除塵”的措施，防止了“三廢”保護(hù)了環(huán)境。我國(guó)現(xiàn)在普遍采用火法，其鉛塵濃度超過(guò)了家排放標(biāo)準(zhǔn)一千倍左右，鉛中毒的工人比例達(dá)到100%，而采用本發(fā)明的方法經(jīng)測(cè)定鉛塵濃度已基本達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，有顯著的社會(huì)效益和環(huán)境效益。由于該工藝簡(jiǎn)便易行，一般蓄電池的生產(chǎn)廠家利用現(xiàn)有設(shè)備只需少量投資即可形成生產(chǎn)能力。建成一套每年生產(chǎn)兩千噸鉛的回收裝置，每年可獲利潤(rùn)70萬(wàn)元。全世界每年更換下來(lái)的蓄電池廢鉛有一百二十七萬(wàn)噸，僅我國(guó)就有七萬(wàn)噸，本發(fā)明如能廣為采用，其經(jīng)濟(jì)效益是十分可觀的。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
圖 11.邊框 2.上柵筋 3.下柵筋4.導(dǎo)電芯 5.導(dǎo)流塊圖 21.電解槽 2.陽(yáng)極 3.陰極4.電解液本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)圖蓄電池廢料合金 濕態(tài)分離 鉛化合物450℃以下 密閉除塵熔化 氧化渣 粉碎碳粉復(fù)蓋 加助劑鑄陽(yáng)極柵格 制陽(yáng)板 制涂料薄膜復(fù)蓋加中性鹽溶液 電解還原 沉淀物氮?dú)獗Ｗo(hù)熔鑄 氧化渣鉛錠本發(fā)明的實(shí)施例之一先將蓄電池廢料分次加入分離機(jī)中，同時(shí)加入4%的水防止粉塵飛揚(yáng)，開(kāi)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)使廢料中的合金部分與鉛化合物涂料部份分離，鉛化合物呈顆粒狀或粉狀從分離機(jī)的篩孔中落下，合金部份待停機(jī)后從出料口取出。
合金部分放入鐵鍋中在450℃以下熔化，熔化時(shí)在鉛液表面撒上碳粉防止氧化，并用此鉛液澆鑄成陰極柵格(如圖1)備用。
分離出的鉛化合物與上批料產(chǎn)生的氧化渣和沉淀物以及不合格的鉛膏、鉛粉等陸續(xù)加入粉碎機(jī)的進(jìn)料口，磨成細(xì)料從出料口輸出，細(xì)度為100目產(chǎn)量約每小時(shí)壹噸。
將細(xì)料放入混合機(jī)加木素碳酸鈉0.2%，碳黑0.3%，水8%，混合30分鐘測(cè)試敷料的視比重為4.3克/厘米3。
把混合好的敷料壓入鑄好的陰極柵格中，括平表面逐片存放在架上。每層用塑料薄膜隔開(kāi)，以防粘結(jié)，存放兩天待極板表面基本干燥后插入與陽(yáng)極相對(duì)應(yīng)的電解槽中(如圖2)槽中用硫酸銨((NH4)2SO4)，水溶液作電介質(zhì)濃度為250克/升。
接通直流電源、電流密度控制在350安/米2左右，電解20小時(shí)，使陰極板上的敷料還原成金屬鉛。
在陰極板上得到的金屬鉛呈海棉狀，性質(zhì)活潑遇空氣極易氧化故在密閉的熔化鍋中通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，在600℃時(shí)將其熔化，放出鑄成鉛錠。
權(quán)利要求
1.一種在中性介質(zhì)中用電解還原回收廢蓄電池中的鉛的方法，其特征是采用中性鹽作電解質(zhì)，利用廢蓄電池極板的合金熔化處理后作成陰極柵格，并把磨細(xì)的鉛化合物，加入添加劑制成敷料，涂在陰極柵格上與預(yù)先制好的陽(yáng)極插入電解槽中，電解還原回收廢蓄電池中的鉛。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是作為電解質(zhì)的中性鹽是指硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽和硼酸鹽，特別是它們的鉀鹽、鈉鹽和銨鹽。
3.如權(quán)利要求1、2所述的方法，其特征是作為電解質(zhì)的中性鹽在電解液中的濃度以100-500克/升為宜。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是將廢蓄電池極板的合金部份分離后，熔化鑄成雙面矩形交叉形狀作為陰極柵格。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是陰極柵格上的敷料的配方是每100公斤廢鉛粉料加木質(zhì)素碳酸鈣或木質(zhì)素碳酸鈉200克，碳黑或乙炔黑200克水6000至10000毫升，調(diào)成視比重為4.0-4.5克/厘米3的膏狀物，涂敷在陰極柵格上。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是陽(yáng)極用鉛銻合金制作含銻含量為4-10%。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是電解還原時(shí)的電流密度控制在300-350安/米2電解時(shí)間控制在20小時(shí)左右。
全文摘要
本發(fā)明是采用硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽作電解質(zhì)利用廢蓄電池極板的合金熔化后制成電解槽的陰陽(yáng)極，并把從廢蓄電池中分離出的鉛化合物磨細(xì)與添加劑一起制成敷料涂在陰板柵格上經(jīng)電解還原回收廢蓄電池中的鉛。在生產(chǎn)工藝中采用濕法分離，低溫熔化充氮保護(hù)，廢渣循環(huán)，密閉除塵等手段作到基本上防止“三廢”排放，實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用。
文檔編號(hào)H01M10/54GK1049754SQ8910594
公開(kāi)日1991年3月6日 申請(qǐng)日期1989年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月19日
發(fā)明者李永奎 申請(qǐng)人:重慶蓄電池聯(lián)合公司