一種廢鉛酸蓄電池回收鉛的方法

2023-06-21 02:26:41 1

專利名稱：一種廢鉛酸蓄電池回收鉛的方法
技術領域：
本發明涉及對廢鉛酸蓄電池的處理方法，尤其是一種從廢鉛酸蓄電池的含 鉛物料採用溼法回收金屬鉛的方法。
背景技術：
對廢鉛酸蓄電池的處理一般分為火法、溼法和火法溼法聯合法回收。隨著 政策法規對環境保護的要求日益提高，溼法回收廢鉛電池在環保方面具有許多 優勢。溼法回收處理廢蓄鉛電池工藝方法大致可以歸類為如下幾種，其一是鉛 膏轉化-浸出-電積法，該法是將極板的鉛膏分離出來後，先進行脫硫轉化，使硫 酸鉛、氧化鉛溶於酸性(或鹼)溶液中，製成鉛鹽電解液，在電解槽中採用石
墨或鈦板做不溶性陽極，不鏽鋼板做陰極，經電解沉積後在陰極生成鉛粉；其 二是鉛膏直接浸出-電積法廢電池經破碎，分選後獲得的鉛膏直接用熱的 HCL-NaCl溶液浸出，生成可溶性PbCl2溶液，經淨化後送往電積鉛。該法採用 陽離子交換膜分隔為陽極室和陰極室的電解槽。淨化浸出液供入陰極室，在陰 極上發生還原反應生成細晶海綿鉛並落入槽底，這種鉛粉可用製造新蓄電池的 鉛膏或熔鑄成金屬鉛；其三是採用化學方法將廢鉛電池的鉛物料轉化為某些鉛 的化工產品，如紅丹粉、黃丹粉、三鹼式硫酸鉛等等；其四是鉛膏直接電解法， 也稱為固相電解還原法，該方法採用15。/。NaOH電解液，陰、陽極均用不鏽鋼 板製成，但陰極兩面附設不鏽鋼網格板，經NaOH漿化的鉛膏塗布於陰極網格 板的框架中，在電解液為15c/。NaOH溶液中進行電解還原。陰極生成的海綿鉛， 經熔鑄後獲得純鉛錠。
再以上現有技術中，火法處理工藝會產生鉛的煙塵和S02、 C02，能耗高， 對環境汙染嚴重，將被逐漸淘汰；而溼法和火法溼法聯合法回收存在廢酸廢水 排放，能耗高，生產系統複雜，且需耗費價格較高的輔助極板。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種廢鉛酸蓄電池回收鉛的方法，工序 簡單，可省去輔助電極，提高工效，減少回收成本，不產生汙染，環境效益好。
解決本發明的技術問題所採用的方案是將廢電池的含鉛物料板柵與鉛膏 的混合物料破碎為粒度2mm 8mm,裝入柱狀布袋內製成袋式電極，放入廢電 池中的廢酸液中電解，使負極的鉛物料被還原成海綿鉛，同時正極的鉛物料被 轉化、脫硫和氧化。取出負極濾幹水後，將海綿鉛壓製成鉛塊，然後採用常規 方法就可將鉛塊熔鑄成鉛合金錠。
本發明的技術方案還包括以下內容
已還原成海綿鉛的負極板取出之後換上已被脫硫和氧化的正極板，空出的 正極板位置，換上新製成的裝入鉛物料的袋式電極板，再周而復始的連續進行
在作為電解液的廢電池的廢酸液中，加入了佔重量百分比5%~7%的鹼水， 將pH值調整為6 8,S(V'的濃度保持在合適的數值，使電解液有良好的導電性， 且電解時無酸霧發生，對促進PbS04的轉化脫硫有明顯作用；
在進行電解電解時，保持槽的電壓為2.7 V ~3.2V,電流密度為800 A/m2~1200A/m2，電解的反應時間為12小時 20小時，對最大程度回收鉛並同 時控制回收成本是有益處的；
布袋釆用耐酸鹼的丙綸柱狀布袋，正袋式電極和負袋式電極數之比為 (n+l): n,袋中心插入一根導電鉛條，以保證負極有足夠大的反應面積和電流 密度；廢電池中的廢酸液密度為1.28g/cm^l.30g/cmS時更有利於電解的進行， 當有偏差時應作相應調整。
本發明的技術方案利用了電池充電過程的電化學反應原理，即
陽極:PbS04 + 2H20 - 2e國=Pb02 + 4tf + S042. 陰極PbS04 + 2e- = Pb + S042_
Pb02 + 2H20 + 4e- = Pb + 40H隱
從上述反映可以看出袋式陽極板(正極)中的硫酸鉛可轉化為二氧化鉛， 而硫酸根離子溶解於電解液中，下一步交換到負極後能使二氧化鉛順利還原為 海綿鉛。
本發明的有益效果是:與火法相比勿需將90%以上的鉛熔化，不產生鉛的煙 塵和S02,生產系統簡單，只需將佔廢鉛電池中的20%左右的硫酸鉛脫硫氧化， 將氧化鉛進行電化學還原，能耗低，無S02和C02的排放，環境效益好，所消 耗的物料是鹼石灰和電，無廢酸廢水排放，符合國家產業政策和清潔生產的方 針，特別在當今煤價上漲，國家限制C02、 S02廢氣排放的政策環境下，火法回
收廢鉛電池的方法將被自然淘汰；與溼法相比，減少了輔助極板的消耗和部分
工序，對提高生產工效、減少回收成本有明顯工效，且無廢酸廢水排放。
具體實施例方式
實施例1:取汽車起動型普通開口式6-QA-80鉛酸蓄電池一隻，倒出酸液， 解體、分選出鉛物料，破碎後得到2 8mm粒狀的鉛物料混合體(板柵、鉛膏) 12.4Kg乾料，分別裝入三個丙綸布袋中(布袋直徑D-70mm,長度H-380mm), 並在布袋中心插入一根直徑為15mm,長度為500mm的鉛條作為匯流導電條， 將製成的3個袋式電極置於電解槽中，用兩個袋式電極並聯接到電源正極，一
個袋式電極接到電源負極，正、負極之間間隔為50mm,用廢鉛電池倒出的硫 酸液(密度1.28~1.30g/cm3),加入鹼水(NaOH加入量為7%)使PH-8，配製 成電解液。電極之間槽電壓為3.2V,電流密度720A/m2，經過20小時的電化學 反應。將負極取出，從袋中取出海綿鉛，用油壓機壓製成塊狀待熔鑄。上述過 程中，空出的負極位置，換上其中一個已被同時氧化過的袋式正極，而正極 位置重新加入一個新的袋式電極板，釆用上述同樣的工藝參數，繼續氧化還原 反應。上述三袋鉛物料還原完畢後，將海綿鉛壓塊用電阻爐熔化並鑄成鉛塊， 得到鉛合金9.7Kg,根據鉛物料含鉛、銻的總量計算，該方法的金屬回收率達 94%。
實施例2:取汽車起動型普通開口式6-QA-45鉛蓄電池5隻，倒出酸液， 解體電池，分選出鉛物料，破碎後得到2 8mm粒狀的鉛物料混合體(板柵與鉛 膏混合料)44kg,均勻裝入9個丙綸布袋中，袋中心插入一根直徑16mm,長 度500mm的鉛合金導電條製成袋式電極，將9個袋式電極置於電解槽中，其中 3個並聯後接到電源的負極，另外6個放置成兩排(每排3個)並聯後接到電源 正極，而兩排正極中間置入3個並聯的負極，其間隔40mm。用廢鉛電池倒出 的廢酸溶液(密度1.28g/ml),加入鹼水(NaOH加入量為7%)使PH=8.0,配 製成電解液，電極之間槽電壓3.1V，電流密度800A/m2,經過15小時的電化學 反應，將負極取出，從袋中取出海綿鉛，用油壓機壓製成鉛塊壯待熔鑄。將上 述過程中空出的負極位置，換上3個已被同時氧化過的袋式正極，而正極位置 重新加入一個新的袋式電極，釆用上述同樣工藝參數，繼續氧化還原。待9袋 鉛物料還原完畢後，並壓製成海綿鉛塊，將海綿鉛塊熔化鑄成鉛塊。得到鉛合 金34.1kg,可折算出金屬回收率為93.2%。
實施例3:取汽車起動電池40Ah 150Ah型共51隻，倒出酸液，解體電池 後，分選出鉛物料破碎得到2~6mm粒狀的鉛物料(板柵與鉛膏混合料洪763kg。 均勻分配裝入160個丙綸布袋中，袋中心插入一根直徑16mm，長度500mm的 鉛合金導電條製成袋式電極，將160個袋式電極分8組，每組20個，每4個並 聯為一排，置於8個獨立的電解槽中，釆用三排正極兩排負極的連接方式將8 個獨立電解槽串聯在一個直流迴路中。用廢鉛電池倒出的廢酸溶液(密度 1.30g/ml),加入鹼水(NaOH加入量為5%)使PH=7.0,配製成電解液，電極 之間槽電壓3.0-3.2V，電流密度800 860A/m2，經過14小時的電化學反應，將 負極取出，從袋中取出海綿鉛，用油壓機壓製成鉛塊壯待熔鑄。將上述過程中 空出的負極位置，換上已被同時氧化過的袋式正極，而正極位置重新加入一排 新的袋式電極，釆用上述同樣工藝參數，繼續氧化還原。待160袋鉛物料還原 完畢後，並壓製成海綿鉛塊，將海綿鉛塊熔化鑄成鉛塊。得到鉛合金603.64kg, 可折算出金屬回收率為95.1%。
權利要求
1、一種廢鉛酸蓄電池回收鉛的方法，其特徵是將廢電池的含鉛物料板柵與鉛膏的混合物料破碎為粒度2mm～8mm，裝入柱狀布袋內製成袋式電極，放入廢電池中的廢酸液中電解，使負極的鉛物料被還原成海綿鉛，同時正極的鉛物料被轉化、脫硫和氧化。
2、 按權利要求l所述的廢鉛酸蓄電池回收鉛的方法，其特徵是已還原成 海綿鉛的負極板取出之後換上已被脫硫和氧化的正極板，空出的正極板位置， 換上新製成的裝入鉛物料的袋式電極板，再周而復始的連續進行電解。
3、 根據權利要求2所述的廢鉛酸蓄電池回收鉛的方法，其特徵是廢電池 的廢酸液中加入了重量百分比5%~7%的鹼水，將pH值調整為6~8。
4、 根據權利要求3所述的廢鉛酸蓄電池回收鉛的方法，其特徵是電解槽 的電壓為2.7V~3.2V,電流密度為800A/m2~1200A/m2,電解的反應時間為12 小時 20小時。
5、 根據權利要求4所述的廢鉛酸蓄電池回收鉛的方法，其特徵是布袋釆 用耐酸鹼的丙綸柱狀布袋，正袋式電極和負袋式電極數之比為(n+l): n,袋 中心插入一根導電鉛條，廢電池中的廢酸液密度為1.28g/cm3~1.30g/cm3。
全文摘要
一種廢鉛酸蓄電池回收鉛的方法。本發明涉及對廢鉛酸蓄電池的處理方法，尤其是一種從廢鉛酸蓄電池的含鉛物料採用溼法回收金屬鉛的方法。本發明是將廢電池的含鉛物料板柵與鉛膏的混合物料破碎為粒度2mm～8mm，裝入柱狀布袋內製成袋式電極，放入廢電池中的廢酸液中電解，使負極的鉛物料被還原成海綿鉛，同時正極的鉛物料被轉化、脫硫和氧化。本方法免去了目前溼法回收的一些中間工序和輔助電極，對提高生產工效減少回收成本有較好的效果；回收是在溼性常溫條件下進行，不產生鉛塵、鉛蒸氣、鉛渣及二氧化硫的汙染，水可循環使用，是一種清潔環保回收廢鉛酸電池的方法。
文檔編號H01M10/54GK101188321SQ20071006600
公開日2008年5月28日 申請日期2007年6月28日 優先權日2007年6月28日
發明者李仲揆, 王勳業, 竺培顯 申請人:昆明理工大學