專利名稱：從脫硫鉛膏濾液中回收無水硫酸鈉的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于資源回收和利用工藝，特別涉及一種從脫硫鉛膏濾液中 回收無水硫酸鈉的方法及其裝置，用于從廢鉛酸蓄電池回收再生鉛的工 藝過程。
背景技術(shù)：
利用報廢的鉛酸蓄電池回收金屬鉛的技術(shù)和工藝，從20世紀(jì)80年 代開始在世界各國逐漸得到應(yīng)用。OperM， FracchiaP等在1988提出了采 用"濕法脫硫-——電解沉積"工藝方法回收廢鉛酸蓄電池中金屬鉛方面 的專禾lj， 見Oper M, Fracchia P. Hydrometallurgical process for an overall recovery of components of exhausted lead-acid batteries[P], US 476916, 1988-9-6;該專利基于廢鉛酸蓄電池在硫酸鉛的碳酸鉛轉(zhuǎn)化中按碳酸鈉: 硫酸鉛=1:1的計量比進行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)后的脫硫鉛膏壓濾濾液直接經(jīng) 活性炭凈化后蒸發(fā)結(jié)晶制備硫酸鈉。濕法脫硫^"火法冶煉方法也是回 收廢鉛酸蓄電池中鉛的技術(shù)工藝之一，該方法以碳酸鈉(或氫氧化鈉)作脫 硫劑，將鉛膏中的硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛，以降低再生鉛熔煉溫度，減少 二氧化硫氣體的排放。在"濕法脫硫——火法冶煉"工藝方法回收廢鉛 酸蓄電池中金屬鉛的實際工業(yè)應(yīng)用中，為了提高硫酸鉛的轉(zhuǎn)化率，通常 采用添加過量碳酸鈉的方法，即碳酸鈉:硫酸鉛〉1:1，因此，脫硫鉛膏壓 濾后的濾液中含有一定的碳酸鈉，濾液中的碳酸鈉則用廢鉛酸蓄電池中 電解液硫酸進行屮和，所得濾液進行蒸發(fā)得到副產(chǎn)品無水硫酸鈉晶體。 這種方法既提高了鉛膏的脫硫率，也充分利用了廢鉛酸蓄電池中的廢硫酸，真正實現(xiàn)r廢鉛酸蓄電池中有用資源的全部回收，達到了清潔生產(chǎn)的目的。由于廢硫酸中含有包括鐵、鉛、銻、鉍、鈣、砷等多種金屬元素，而且濾液混濁，因此，如果按OperM，F(xiàn)racchiaR的方法直接用活性 炭凈化添加了過量碳酸鈉和廢硫酸后的濾液，濾液蒸發(fā)結(jié)晶得到的只是 含有硫酸鈉的混合物，而不是純凈的硫酸鈉晶體，而且利用碳酸鈉:硫酸 鉛=1:1進行鉛膏脫硫時，脫硫效率低，不利于環(huán)境保護的要求，同時， 脫硫鉛膏壓濾濾液中硫酸鈉的濃度低，不利于硫酸鈉的蒸發(fā)結(jié)晶，因為 低濃度的濾液結(jié)晶時能耗比太大。即OperM，F(xiàn)mcchiaP提出的直接用活 性炭凈化濾液蒸發(fā)結(jié)晶制無水硫酸鈉的工藝方法，不能適用于"濕法脫 硫——火法冶煉"工藝方法得到的濾液，也不符合目前資源回收利用和 清潔生產(chǎn)的要求。工業(yè)生產(chǎn)中有許多含硫酸鈉的廢液，如化纖、草酸、甲酸、農(nóng)藥、 白炭黑等廠均有硫酸鈉廢液需要處理。對于含較低濃度的硫酸鈉廢液， 常采用稀釋后直接排放，如生產(chǎn)白炭黑的工廠；對于含較高濃度的硫酸 鈉廢液，通常采用先蒸發(fā)濃縮然后結(jié)晶制無水硫酸鈉，如化纖廠。這些 工藝方法中，有采用二步法生產(chǎn)無水硫酸鈉；也有一步法生產(chǎn)無水硫酸 鈉，見盧芳儀、盧愛軍由含硫酸鈉的廢液直接制無水硫酸鈉，化工環(huán) 保，1997， 17 (2): 105-109。但上述回收無水硫酸鈉的工藝技術(shù)只適合 于特定的廢水，即含硫酸鈉的廢液來源不同，從廢液中回收無水硫酸鈉 的工藝方法也不同。因此，有必要設(shè)計一種符合從廢鉛酸蓄電池的"濕 法脫硫——火法冶煉"再生鉛工藝方法得到的濾液中回收無水硫酸鈉的 工藝技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種從脫硫鉛膏濾液中回收無水硫酸鈉的方法及其裝 置，避免"濕法脫硫一---電解沉積"再生鉛工藝中不利用廢鉛酸蓄電池 中廢硫酸和低濃度硫酸鈉被排放到環(huán)境或蒸發(fā)的缺陷；從廢鉛酸蓄電池的"濕法脫硫——火法冶煉"再生鉛工藝得到的脫硫鉛膏濾液中回收無 水硫酸鈉。本發(fā)明的一種從脫硫鉛膏濾液中回收無水硫酸鈉的方法，順序包括(1) 收集脫硫鉛膏濾液步驟；收集的濾液比重< 1.200時，濾液被 回送入鉛膏漿化槽循環(huán)利用；當(dāng)濾液比重^1.200，進入下一步驟；(2) 中和碳酸鈉步驟；將預(yù)處理后的廢硫酸加入到濾液中，通過控 制濾液pH值6 7，將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為硫酸鈉；(3) 第一次去除重金屬步驟；加入氫氧化鈉熱溶液，控制中和后的 濾液pH值》12;(4) 調(diào)節(jié)濾液pH值步驟；加入預(yù)處理后的廢硫酸，控制濾液pH 值=5 6;(5) 第二次去除重金屬步驟；采用陽離子交換樹脂，去除濾液中的 微量重金屬離子和其它離子；(6) 脫色步驟；采用活性炭，對濾液脫色；(7) 蒸發(fā)結(jié)晶歩驟；脫色后的濾液，蒸發(fā)結(jié)晶，制得無水硫酸鈉晶體。所述的從脫硫鉛膏濾液中回收無水硫酸鈉的方法，其特征在于所 述收集脫硫鉛膏濾液步驟、中和碳酸鈉步驟、第一次去除重金屬步驟、 調(diào)節(jié)濾液pH值步驟、第二次去除重金屬步驟和脫色步驟中的濾液溫度保 持在40 60°C。所述的從脫硫鉛膏濾液中回收無水硫酸鈉的方法，其特征在于所 述預(yù)處理后的廢硫酸是通過氣浮法去除廢硫酸中的油類、懸浮物，通過 過濾器去除不溶解tl質(zhì)得到的。本發(fā)明的---種從脫硫鉛膏濾液中回收無水硫酸鈉的裝置，其特征在于其包括依次通過管道連接的中轉(zhuǎn)池、中和池、第一級凈化池、pH調(diào) 節(jié)池、第二級凈化池、脫色池、濾液收集池和蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)；廢硫酸收集池通過管道連接廢硫酸預(yù)處理池、廢硫酸預(yù)處理池通過 裝有砂芯過濾器的管道分別連接中和池和pH調(diào)節(jié)池；第 一級凈化池和pH調(diào)節(jié)池之間、脫色池和濾液收集池之間裝有微孔 壓濾機；中和池、第一級凈化池、pH調(diào)節(jié)池和脫色池中設(shè)有攪拌器；第二級 凈化池中設(shè)有陽離子交換樹脂；脫色池中裝有活性炭。所述的從脫硫鉛膏濾液中回收無水硫酸鈉的裝置，其特征在于設(shè) 置有沖洗水收集池與中轉(zhuǎn)池通過溢流孔連接，所述沖洗水收集池用于收 集沖洗脫硫鉛膏濾餅和壓濾機而得到的低濃度硫酸鈉溶液；所述各池體間設(shè)置有通過管道連接的自吸泵。本發(fā)明的濾液收集池保證了濾液蒸發(fā)結(jié)晶所需要的硫酸鈉溶液濃度要求，第一級凈化池通過控制中和后的濾液pH》12，可以去除濾液中的 大部分重金屬離子，同時起到使濾液部分脫色的作用；廢硫酸預(yù)處理池 去除了廢酸中的油類、懸浮物和不溶解物質(zhì)等；pH調(diào)節(jié)池通過控制濾液 pH=5 6,以利于濾液的蒸發(fā)結(jié)晶；pH調(diào)節(jié)后的濾液經(jīng)過由陽離子交換 樹脂組成的第二級凈化池后，濾液中的微量重金屬離子和其它離子均可 去除；濾液最后通過活性炭脫色后被送入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶制得純 凈的無水硫酸鈉晶體。本發(fā)明從含復(fù)雜成份的脫硫鉛膏壓濾濾液中一步直接回收無水硫酸 鈉，直接利用廢硫酸預(yù)處理工藝，將廢鉛酸蓄電池破碎收集的廢硫酸用 于中和脫硫鉛膏壓濾濾液中剩余的碳酸鈉，避免了 "濕法脫硫——電解 沉積"再生鉛工藝中不使用廢硫酸的缺陷；利用設(shè)計的沖洗水收集池將 含硫酸鈉水溶液的沖洗水回送入漿化槽循環(huán)利用，避免了低濃度硫酸鈉 直接排放到環(huán)境的缺陷，達到資源回收綜合利用，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目的； 將壓濾濾液中重金屬離子和其它離子物質(zhì)分兩步去除；利用濾液脫色工 藝使濾液有效脫色，保證了蒸發(fā)結(jié)晶得到的無水硫酸鈉品位大于等于工 業(yè)級。


圖1是本發(fā)明裝置的示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明的裝置包括中轉(zhuǎn)池、沖洗水收集池、廢硫酸收 集池、廢硫酸預(yù)處理池、中和池、第一級凈化池、pH調(diào)節(jié)池、第二級凈 化池、脫色池、濾液收集池和蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。當(dāng)中轉(zhuǎn)池收集的濾液比重<1.200時，濾液將被回送入漿化槽循環(huán)利 用，當(dāng)濾液比重》1.200，將濾液送入到中和池；當(dāng)廢硫酸收集池中收集 到一定的鉛酸蓄電池電解液硫酸后，送入廢硫酸預(yù)處理池進行預(yù)處理， 預(yù)處理是通過氣浮法去除油類和懸浮物，通過一個微孔過濾器去除不溶 解物質(zhì)；預(yù)處理后的廢硫酸投入到中和池，中和去除濾液中剩余的碳酸 鈉，控制濾液pH值二6 7;中和后的濾液進入到第一級凈化池中，池中 加入熱的氫氧化鈉溶液到濾液pH值》12，使多數(shù)重金屬和其它金屬離子 以氫氧化物的形式沉淀，之后濾液經(jīng)過一個壓濾機過濾沉淀物，濾液則 進入到pH調(diào)節(jié)池中，并用預(yù)處理后的廢硫酸調(diào)節(jié)濾液pH二5 6。調(diào)pH后的濾液進入到第二級凈化池中，通過陽離子交換樹脂去除濾液中的微 量重金屬離子和其它離子，凈化后的濾液送入到脫色池脫色，過濾后送 入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶，得到品位^工業(yè)級的無水硫酸鈉。沖洗水收集池中的低濃度硫酸鈉溶液將被回送入漿化槽循環(huán)利用。 中轉(zhuǎn)池的濾液來自于脫硫鉛膏經(jīng)壓濾機壓濾獲得的濾液，沖洗水收 集池的含硫酸鈉水溶液來自于沖洗脫硫鉛膏和壓濾機的沖洗水，廢硫酸 來自于廢鉛酸蓄電池破碎后溢流的電解液，投入到脫色池中的脫色劑是 粉末狀活性炭。除廢硫酸收集池、廢硫酸預(yù)處理池外，系統(tǒng)中的中轉(zhuǎn)池 和沖洗水收集池、中和池、第一級凈化池、pH調(diào)節(jié)池、第二級凈化池、脫色池中的濾液溫度保持在40 60°C，防止硫酸鈉在池中結(jié)晶析出。9
權(quán)利要求
1.一種從脫硫鉛膏濾液中回收無水硫酸鈉的方法，順序包括(1)收集脫硫鉛膏濾液步驟；收集的濾液比重＜1.200時，濾液被回送入鉛膏漿化槽循環(huán)利用；當(dāng)濾液比重≥1.200，進入下一步驟；(2)中和碳酸鈉步驟；將預(yù)處理后的廢硫酸加入到濾液中，通過控制濾液pH值＝6～7，將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為硫酸鈉；(3)第一次去除重金屬步驟；加入氫氧化鈉熱溶液，控制中和后的濾液pH值≥12；(4)調(diào)節(jié)濾液pH值步驟；加入預(yù)處理后的廢硫酸，控制濾液pH值＝5～6；(5)第二次去除重金屬步驟；采用陽離子交換樹脂，去除濾液中的微量重金屬離子和其它離子；(6)脫色步驟；采用活性炭，對濾液脫色；(7)蒸發(fā)結(jié)晶步驟；脫色后的濾液，蒸發(fā)結(jié)晶，制得無水硫酸鈉晶體。
2. 如權(quán)利要求1所述的從脫硫鉛膏濾液中回收無水硫酸鈉的方法， 其特征在于所述收集脫硫鉛膏濾液步驟、中和碳酸鈉步驟、第一次去 除重金屬歩驟、調(diào)節(jié)濾液pH值步驟、第二次去除重金屬步驟和脫色步驟 中的濾液溫度保持在40 60°C。
3. 如權(quán)利要求l或2所述的從脫硫鉛膏濾液中回收無水硫酸鈉的方 法，其特征在于所述預(yù)處理后的廢硫酸是通過氣浮法去除廢硫酸中的 油類、懸浮物，通過過濾器去除不溶解物質(zhì)得到的。
4. 一種從脫硫鉛膏濾液中回收無水硫酸鈉的裝置，其特征在于其包括依次通過管道連接的中轉(zhuǎn)池、中和池、第一級凈化池、pH調(diào) 節(jié)池、第二級凈化池、脫色池、濾液收集池和蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)；廢硫酸收集池通過管道連接廢硫酸預(yù)處理池、廢硫酸預(yù)處理池通過 裝有砂芯過濾器的管道分別連接中和池和pH調(diào)節(jié)池；第- -級凈化池和pH調(diào)節(jié)池之間、脫色池和濾液收集池之間裝有微孔 壓濾機；中和池、第一級凈化池、pH調(diào)節(jié)池和脫色池中設(shè)有攪拌器；第二級 凈化池中設(shè)有陽離子交換樹脂；脫色池中裝有活性炭。
5.如權(quán)利要求4所述的從脫硫鉛膏濾液中回收無水硫酸鈉的裝置， 其特征在于設(shè)置有沖洗水收集池與中轉(zhuǎn)池通過溢流孔連接，所述沖洗 水收集池用于收集沖洗脫硫鉛膏濾餅和壓濾機而得到的低濃度硫酸鈉溶 液；所述各池體間設(shè)置有通過管道連接的自吸泵。
全文摘要
從脫硫鉛膏濾液中回收無水硫酸鈉的方法及其裝置，屬于資源回收和利用工藝，避免不使用廢硫酸和低濃度硫酸鈉被排放到環(huán)境的缺陷。本發(fā)明的方法，包括收集脫硫鉛膏濾液、中和碳酸鈉、第一次去除重金屬、調(diào)節(jié)濾液pH值、第二次去除重金屬、脫色步驟、蒸發(fā)結(jié)晶步驟；本發(fā)明的裝置，包括依次通過管道連接的中轉(zhuǎn)池、中和池、第一級凈化池、pH調(diào)節(jié)池、第二級凈化池、脫色池、濾液收集池和蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)；廢硫酸收集池連接廢硫酸預(yù)處理池、廢硫酸預(yù)處理池分別連接中和池和pH調(diào)節(jié)池。本發(fā)明一步直接回收無水硫酸鈉，將廢硫酸用于中和濾液中剩余的碳酸鈉；將濾液中重金屬離子和其它離子物質(zhì)分兩步去除；保證了得到的無水硫酸鈉品位大于等于工業(yè)級。
文檔編號C01D5/16GK101244831SQ20081004709
公開日2008年8月20日 申請日期2008年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月18日
發(fā)明者榮 周, 旗 楊, 王文超, 王珊珊, 輝 胡 申請人:華中科技大學(xué)