專利名稱：一種廢鉛酸蓄電池鉛膏的預(yù)處理方法
一種廢鉛酸蓄電池鉛膏的預(yù)處理方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于廢鉛酸蓄電池生產(chǎn)再生鉛領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種新型的廢鉛酸蓄電池鉛膏預(yù)處理方法。
背景技術(shù)：
鉛酸蓄電池在二次電池工業(yè)中一直占據(jù)主導(dǎo)地位，據(jù)統(tǒng)計，從2005到2010年間， 我國鉛酸蓄電池在動力電池領(lǐng)域的產(chǎn)值和銷售方面都占據(jù)著50%以上的二次電池市場指標。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，特別是汽車、摩托車、電動自行車行業(yè)的快速發(fā)展，鉛酸蓄電池產(chǎn)量正以每年10%的速度遞增。
鉛酸蓄電池生產(chǎn)量越大，報廢的鉛酸蓄電池越多。據(jù)統(tǒng)計，2007年我國廢鉛酸蓄電池的產(chǎn)生量約為84萬噸，鉛渣、鉛灰等其他含鉛廢料約20萬噸。預(yù)計到2015年，廢鉛酸蓄電池年產(chǎn)生量將超過200萬噸以上。
面對如此龐大數(shù)量的廢鉛酸蓄電池，如果不加以合理處理和利用，所造成的污染將對環(huán)境保護、生態(tài)平衡及人體健康構(gòu)成巨大的威脅。同時，我國鉛礦資源相對匱乏，主要依賴進口來彌補鉛礦資源的不足。在這種客觀條件下，更迫切需要再生利用廢鉛酸蓄電池。
廢鉛酸蓄電池經(jīng)過倒酸后，主要有塑料外殼、板柵、隔膜紙、廢鉛膏組成，在所有組成部件中，廢鉛膏的再生利用是最大的難點，也是廢鉛酸蓄電池中鉛回收的關(guān)鍵。目前廢鉛酸蓄電池回收鉛采用的主要方法有火法和濕法，火法是對鉛膏進行倒酸及初步破碎處理等處理后進行火法冶煉，得到鉛產(chǎn)品。濕法主要有兩種直接電積法與間接電積法。直接電積法將鉛膏直接置于電解槽中進行電解回收鉛。間接電積法需經(jīng)過進一步的轉(zhuǎn)化、浸出后再進行電積處理。
火法處理廢鉛酸蓄電池鉛膏污染較大且生產(chǎn)過程中能耗高。濕法-電沉積處理雖然可以防止大氣污染，但能耗大，工藝流程長、設(shè)備投入大、不適宜小廠處理。
“鉛回收”(CN 101573461 B)發(fā)明了一種利用檸檬酸水溶液處理鉛廢棄物的方法，該方法采用檸檬酸水溶液浸出鉛廢棄物，將廢鉛膏中鉛轉(zhuǎn)化為檸檬酸鉛，然后在250 1100°C下焙燒檸檬酸鉛，得到鉛粉。該技術(shù)可消除SO2及鉛塵污染，降低能耗。該工藝最大特點是最終產(chǎn)品為超細鉛粉，可直接用于生產(chǎn)高性能鉛酸蓄電池，這為廢鉛酸蓄電池回收利用提供了一條綠色的全新的技術(shù)?！耙环N鉛回收的方法” (CN 102560122A)公開了一種包含PbSO4、PbO2、PbO和Pb的鉛廢棄物與檸檬酸液混合反應(yīng)，產(chǎn)生檸檬酸鉛，然后將檸檬酸鉛轉(zhuǎn)化為鉛或者氧化鉛的方法。上述工藝最大的優(yōu)勢是解決了火法冶煉工藝中SO2排放以及高溫下鉛塵揮發(fā)的問題，也解決了鉛膏濕法電積工藝的高能耗問題。
無論采用何種方法回收廢鉛酸蓄電池中鉛，均需首先對廢鉛酸蓄電池進行破碎及初步分選。專利文獻“廢鉛酸蓄電池破碎分選機及分選方法” CN101979165A)、專利文獻“廢鉛酸蓄電池破碎分選機”(CN201848422U)、“廢鉛酸蓄電池自動破碎分選系統(tǒng)及方法”(CN102615095A)等公開了廢鉛酸蓄電池破碎和分選的相關(guān)設(shè)備和方法。所有上述廢鉛酸蓄電池進行破碎及初步分選的 專利文獻及現(xiàn)有的技術(shù)都是與傳統(tǒng)的活法熔煉回收鉛錠相配套的。傳統(tǒng)火法熔煉工藝可以通過高溫使殘留在鉛膏中的有機雜質(zhì)，如塑料外殼、隔膜紙、纖維、炭黑等分解去除，殘留在鉛膏中的無機雜質(zhì)，如板柵碎片、電池焊接接頭中的鐵、 銅、銻等無機雜質(zhì)元素通過后續(xù)的精煉工藝去除。然而，在對廢鉛酸蓄電池破碎產(chǎn)品進行分選時，鉛膏和其它組分分離并不徹底，塑料外殼和板柵碎片、隔膜紙、纖維、炭黑等會混入鉛膏中對濕法鉛回收工藝將產(chǎn)生嚴重影響。在采用上述的檸檬酸水溶液以及其他的浸出方法回收廢鉛膏中鉛時，最終產(chǎn)品鉛粉直接用于制備新的鉛酸蓄電池時，若鉛粉中雜質(zhì)超標，將直接影響所生產(chǎn)的蓄電池的性能，因此，需嚴格控制鉛粉中雜質(zhì)含量。這就需要從源頭進行控制，盡可能減少雜質(zhì)進入鉛粉。所以，需在浸出前對廢鉛酸蓄電池鉛膏進行預(yù)處理，除去混雜在廢鉛膏中的雜質(zhì)。但目前尚無相關(guān)技術(shù)和研究。
搖床是一種應(yīng)用廣泛的重選設(shè)備，搖床分選是利用床面的往復(fù)運動和水流的沖洗作用使物料密度分離。搖床分選的優(yōu)點是精確性高，一次選別即可獲得高品位精礦或廢棄尾礦，常用于分選鎢、錫、鈮、鉭及含金礦石。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種有效的廢鉛酸蓄電池中鉛膏的預(yù)處理方法，通過篩分、重選，除去廢鉛膏中雜質(zhì)，提高廢鉛酸蓄電池鉛膏濕法浸出工藝浸出過程轉(zhuǎn)化率，確保最終產(chǎn)品鉛粉的質(zhì)量，解決該工藝的技術(shù)難點，促進該工藝的完善和應(yīng)用。
本發(fā)明提供的一種廢鉛酸蓄電池中鉛膏的預(yù)處理方法，包含以下步驟
第I步廢鉛酸蓄電池經(jīng)過倒酸、破碎、初步分選后，分離出廢鉛膏；
第2步用O. 85mm O. 106mm篩子對廢鉛膏進行篩分；
第3步采用搖床對篩下產(chǎn)品進行重選，獲得隔膜紙和純凈鉛膏，再對獲得的純凈鉛膏進行浸出；
第4步固液分離，獲得檸檬酸前軀體，在325 375 °C下焙燒檸檬酸鉛前軀體Ih 3h，獲得鉛粉。
重選是根據(jù)各種物質(zhì)的密度的不同，因而在運動介質(zhì)中所受重力、流體動力和其他機械力的不同，從而實現(xiàn)按密度分選的過程。廢鉛膏中鉛膏密度最大，隔膜紙、纖維、炭黑密度較小，密度差異較大，E值較大，重選分離較容易。
本發(fā)明采用搖床重選除去廢鉛膏中雜物。廢鉛膏中主要含鉛物質(zhì)為PbS04、Pb02、 PbO和Pb，粒度細，而混入鉛膏中的料外殼和板柵碎片、隔膜紙、纖維、炭黑等雜物，在尺寸和密度上與鉛膏存在顯著差異，利用該差異，采用篩分、重選的方法可實現(xiàn)廢鉛膏中含鉛物質(zhì)與雜物的分離，從而獲得較純凈的鉛膏。具體而言，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢及效果
①工藝簡單，只需篩分、重選即可除去廢鉛酸蓄電池鉛膏中雜質(zhì)；
②設(shè)備簡單，只需振動篩、搖床，投資小，生產(chǎn)成本低；
③除雜效率高，可以除去廢鉛膏中99.0%以上的雜質(zhì)，解決了廢鉛酸蓄電池鉛膏濕法浸出處理技術(shù)中除雜的難題。


圖1為廢鉛酸蓄 電池中鉛膏的預(yù)處理方法的流程示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明提供的廢鉛酸蓄電池中鉛膏的預(yù)處理方法包含以下步驟
(I)廢鉛酸蓄電池經(jīng)過倒酸、破碎、初步分選后，分離出廢鉛膏。
(2)用O. 85mm O. 106mm篩子對廢鉛膏進行篩分，可濕篩，也可干篩，篩上產(chǎn)品為大塊的板柵碎片、塑料碎片、隔膜紙等，這些大塊的雜物可進入火法熔煉系統(tǒng)。
(3)采用搖床對篩下產(chǎn)品進行處理，獲得兩種產(chǎn)品，一是隔膜紙，一是純凈的鉛膏，隔膜紙可進入火法熔煉系統(tǒng)，純凈的鉛膏可采用檸檬酸與檸檬酸鈉混合水溶液浸出， 也可采用兩步浸出法，第一步采用碳酸鈉浸出，第二步采用檸檬酸浸出(a方案)，或者， 第一步米用乙酸浸出，第二步米用朽1檬酸鈉浸出(b方案)。米用朽1檬酸與朽1檬酸鈉混合溶液浸出時，鉛膏檸檬酸檸檬酸鈉雙氧水的質(zhì)量比為1: (2. O 2. 6) (1. 4 2.0) (O. 2 O. 4)，其優(yōu)選值為1: 2. 4 : 1.8 : O. 3，液固比約為4 :1 8 :1 ;采用 a方案浸出時，鉛膏碳酸鈉檸檬酸鈉雙氧水的質(zhì)量比為1: (O. 4 O. 8) (O. 4 0.8) (O. 3 O. 6)，其優(yōu)選值為1: 0.6 : 0.7 : O. 5，第一段浸出液固比8 I 10 1，第二段浸出液固比4 :1 6 :1 ;采用b方案浸出時，鉛膏乙酸檸檬酸鈉雙氧水的質(zhì)量比為1: (O. 2 O. 5) (1. 4 1. 8) (O. 4 O. 8)，其優(yōu)選值為 I O. 35 1.6 O. 6，第一段浸出液固比4 :1 8 : 1，第二段浸出液固比4 I 6 I。上述及后述液固比均指質(zhì)量比。
(4)浸出后，固液分尚，獲得朽1檬酸鉛前軀體,將其在325 375°C下焙燒Ih 3h, 獲得鉛粉。鉛粉可直接用于制備鉛酸蓄電池。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
實施例1
將廢鉛酸蓄電池破碎、分離，得到廢鉛膏。取廢鉛酸蓄電池鉛膏10. 0kg，用O. 85mm 篩子進行篩分，得到篩上產(chǎn)品2. 1kg，篩下產(chǎn)品7. 9kg。對篩下產(chǎn)品用搖床進行重選，得到隔膜紙O. 4kg，純凈鉛膏7. 5kg。向獲得的純凈鉛膏中加入37. 5L水、18kg檸檬酸、13. 5kg檸檬酸鈉、2. 25kg雙氧水，在常溫下，攪拌浸出4h，過濾，得到檸檬酸鉛。將檸檬酸鉛在馬弗爐中于3501下焙燒111，得到鉛粉5.41^。鉛粉可直接用于制備鉛酸蓄電池。經(jīng)計算，廢鉛膏雜質(zhì)去除率99. 1%。
實施例2
取湖北某公司 廢鉛酸蓄電池鉛膏5kg，用O. 25mm篩子進行篩分，得到篩上產(chǎn)品1.1kg，篩下產(chǎn)品3. 9kg。對篩下產(chǎn)品用搖床進行重選，得到隔膜紙O. 2kg，純凈鉛膏3. 7kg。 向純凈鉛膏中加入37L水、2. 22kg碳酸鈉，浸出Ih后，再加入2. 59kg檸檬酸，浸出lh，過濾，得到檸檬酸鉛。將檸檬酸鉛在馬弗爐中于375°C下焙燒2h，得到鉛粉2. 8kg。鉛粉可直接用于制備鉛酸蓄電池。經(jīng)計算，廢鉛膏雜質(zhì)去除率99. 2 %。
實施例3
取某公司廢鉛酸蓄電池鉛膏15kg，用O. 106mm篩子進行篩分，得到篩上產(chǎn)品2.4kg，篩下產(chǎn)品12. 6kg。對篩下產(chǎn)品用搖床進行重選，得到隔膜紙O. 4kg，純凈鉛膏 12. 2kg。向純凈鉛膏中加入61L水、4. 27kg乙酸，常溫下，攪拌浸出6h，再加入19. 5kg檸檬酸鈉、7. 32kg雙氧水，在常溫下，攪拌浸出4h，過濾，得到檸檬酸鉛。將檸檬酸鉛在馬弗爐中于360°C下焙燒3h，得到鉛粉9. lkg。鉛粉可直接用于制備鉛酸蓄電池。經(jīng)計算，廢鉛膏雜質(zhì)去除率99. 1%。
實施例4-6
采用下表中的組分及工藝參數(shù)，按照實施例1-3同樣的方法進行處理，所得到廢鉛膏雜質(zhì)去除率在99%以上。
實施例4-6的結(jié)果匯總后見下表。
權(quán)利要求
1.一種廢鉛酸蓄電池中鉛膏的預(yù)處理方法，包含以下步驟 第I步廢鉛酸蓄電池經(jīng)過倒酸、破碎、初步分選后，分離出廢鉛膏； 第2步用O. 85mm O. 106mm篩子對廢鉛膏進行篩分； 第3步采用搖床對篩下產(chǎn)品進行重選，獲得隔膜紙和純凈鉛膏，再對獲得的純凈鉛膏進行浸出； 第4步固液分離，獲得檸檬酸前軀體，在325 375 °C下焙燒檸檬酸鉛前軀體Ih 3h，獲得鉛粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢鉛酸蓄電池中鉛膏的預(yù)處理方法，其特征在于，第3步中，純凈鉛膏采用檸檬酸與檸檬酸鈉混合水溶液浸出，鉛膏檸檬酸檸檬酸鈉雙氧水的質(zhì)量比為1: (2. O 2. 6) (1. 4 2. O) (O. 2 O. 4)，液固比約為4 I 8 I。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢鉛酸蓄電池中鉛膏的預(yù)處理方法，其特征在于，鉛膏檸檬酸檸檬酸鈉雙氧水的質(zhì)量比為1: 2. 4 :1. 8 : O. 3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢鉛酸蓄電池中鉛膏的預(yù)處理方法，其特征在于，第3步中，純凈鉛膏采用兩步浸出法，第一步采用碳酸鈉浸出，第二步采用檸檬酸浸出，第二步中鉛膏碳酸鈉檸檬酸鈉雙氧水的質(zhì)量比為1: (O. 4 O. 8) (O. 4 O. 8) (O. 3 O.6)，第一段浸出液固比8 :1 10 : 1，第二段浸出液固比4 :1 6 :1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢鉛酸蓄電池中鉛膏的預(yù)處理方法，其特征在于，鉛膏碳酸鈉檸檬酸鈉雙氧水的質(zhì)量比為1: O. 6 : O. 7 : O. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢鉛酸蓄電池中鉛膏的預(yù)處理方法，其特征在于，第3步中，純凈鉛膏采用兩步浸出法，第一步采用乙酸浸出，第二步采用檸檬酸鈉浸出，第二步中鉛膏乙酸檸檬酸鈉雙氧水的質(zhì)量比為1: (O. 2 O. 5) (1. 4 1. 8) (O. 4 O.8)，第一段浸出液固比4 :1 8 : 1，第二段浸出液固比4 I 6 :1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢鉛酸蓄電池中鉛膏的預(yù)處理方法，其特征在于，鉛膏乙酸檸檬酸鈉雙氧水的質(zhì)量比為1: O. 35 :1. 6 : O. 6。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢鉛酸蓄電池中鉛膏的預(yù)處理方法，其特征在于，第3步中，隔膜紙進入火法熔煉系統(tǒng)處理。
全文摘要
本發(fā)明屬于廢鉛酸蓄電池生產(chǎn)再生鉛領(lǐng)域，涉及一種新型的廢鉛酸蓄電池鉛膏預(yù)處理方法。廢鉛酸蓄電池經(jīng)過破碎和初步分離后，得到廢鉛膏。用0.85mm～0.106mm篩子對廢鉛膏進行濕篩或干篩，得到板柵和塑料碎片產(chǎn)品，然后對篩下產(chǎn)品進行搖床重選，得到隔膜紙產(chǎn)品和純凈鉛膏。板柵和塑料碎片產(chǎn)品、隔膜紙產(chǎn)品可進入火法熔煉系統(tǒng)，純凈鉛膏采用檸檬酸水溶液或碳酸鈉或乙酸浸出新工藝處理后，最終得到鉛粉，可直接用于制備鉛酸蓄電池。本發(fā)明的方法工藝設(shè)備簡單，投資小，成本低，雜質(zhì)除去率高，是一種清潔、高效、節(jié)能的廢鉛酸蓄電池鉛膏預(yù)處理方法。
文檔編號H01M10/54GK103050745SQ20131000470
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者楊家寬, 何東升, 劉建文, 朱新峰, 朱靜, 胡雨辰, 張偉, 孫曉娟, 王琴, 袁喜慶 申請人:華中科技大學(xué), 武漢工程大學(xué)