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
技術領域
本發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。
技術背景
我國是一個蓄電池使用大國，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年計算，每年需蓄電池鉛60萬噸。絕大多數電動自行車用的是鉛 酸蓄電池，據統計，2009年，我國總計生產2300萬輛電動自行車，以每輛電動自行車用10千 克鉛來做粗略估計，相當于使用了 23萬噸鉛金屬。由于鉛酸電池的壽命平均在廣2年，因 此電動車行業每年要報廢數百萬噸的鉛酸電池，同時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值而成為循環經濟的熱點。然而如果廢舊鉛酸蓄電 池處理、處置不當，很容易造成嚴重的環境污染，并威脅到人類健康。因此，對廢鉛酸蓄電池 的回收利用，既是一個資源再生利用的節約能源問題，更是一個遏制廢鉛、硫酸污染環境的 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% 30%、鉛膏30% 40%、有機物22% 30%。其中板柵主要以鉛及合金為主可以獨立回收利 用；有機物如聚丙烯塑料可作為副產品再生利用；鉛膏主要是極板上活性物質經過充放電 使用后形成的料漿狀物質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，而且存在不同價態的鉛 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。
發達國家主要采用機械破碎分選和對含硫鉛膏進行脫硫等預處理技術，再分別 采用火法、濕法、干濕聯合法工藝回收鉛及其他有價物質。鉛的回收率也由85%提高到 了 95%，其最先進的全濕法工藝除了保證較高的鉛回收率外，還實現了全過程清潔生產，消 除了再生鉛生產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、二次污染嚴重、能耗大。中國發明專利 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，工藝方法簡單。但鉛以氯化鉛形式回收，非單質鉛，產品應用范圍小、附加值低。同時 需要經過兩次壓濾，壓濾條件要求嚴格，設備要求較高。本發明提出的方法及裝置，實現浸 出-電解連續工藝，采用電解方法最終直接得到金屬鉛
發明內容
本發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備簡單、操作容 易的特點，電解鉛的純度高，質量穩定，無二次污染。
本發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行焙燒，焙燒溫度為15(T280°C， 焙燒時間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，并調節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)開啟溶液循環系統泵，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，并調節其濃度骨膠濃度為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)殘渣經壓濾機壓濾得到脫鉛渣和濾液，濾液添加碳酸鈣后回收循環利用。
本發明的裝置，包括攪拌釜(1)，壓濾機(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(2)置于攪拌釜(1)下方并連通，攪拌釜(1)中反應產生的殘渣進入壓濾機 (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)使兩槽內溶液循環；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。
進一步的，所述技術方案中，所述溢流口( 3 )處有安裝有過濾裝置。
進一步的，所述加熱體(8)為電輔助加熱。
與現有技術及裝置相比，本發明采用焙燒-浸出-電解工藝，方法簡單易行，工藝 流程短。采用浸出-電解連續工藝，陰極最終可直接得到金屬鉛，產品附加值高，應用范圍 廣泛。陽極得到二氧化鉛，可作為原材料用于制備鉛酸電池。浸液可通過循環裝置在電解槽 內和攪拌釜中循環，保證浸液中醋酸鉛濃度不變，可連續生產，浸液可循環利用無污染。本 發明裝置具有結構簡單、設備成本低廉、操作連續、電解效率高、浸液循環使用以及環保等 特點，具有較大的經濟效益和應用領域。
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；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.管道具體實施方式
實施例1將IOkg廢鉛酸電池鉛膏與IOkg鉛酸電池中廢硫酸混合后進行焙燒，焙燒溫度150°C， 焙燒時間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，開啟溶液循環系統泵，使浸液在電解槽 和攪拌釜中循環，浸出焙燒砂，浸出溫度為50°C，浸出時間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%。殘渣經壓濾機壓濾得到脫鉛渣，濾液回收循環利用。
實施例2將IOkg廢鉛酸電池鉛膏與IOkg鉛酸電池中廢硫酸混合后進行焙燒，焙燒溫度280°C， 焙燒時間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，開啟溶液循環系統泵，使浸液在電解槽 和攪拌釜中循環，浸出焙燒砂，浸出溫度為40°C，浸出時間池；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%。殘渣經壓濾機壓濾得到脫鉛渣，濾液回收循環利用。
實施例3將IOkg廢鉛酸電池鉛膏與IOkg鉛酸電池中廢硫酸混合后進行焙燒，焙燒溫度200°C， 焙燒時間池；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，開啟溶液循環系統泵，使浸液在電解 槽和攪拌釜中循環，浸出焙燒砂，浸出溫度為30°C，浸出時間池；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%。殘渣經壓濾機壓濾得到脫鉛渣，濾液回收循環利用。
實施例4將IOkg廢鉛酸電池鉛膏與IOkg鉛酸電池中廢硫酸混合后進行焙燒，焙燒溫度170°C， 焙燒時間池；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，開啟溶液循環系統泵，使浸液在電解槽 和攪拌釜中循環，浸出焙燒砂，浸出溫度為20°C，浸出時間池；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%。殘渣經壓濾機壓濾得到脫鉛渣，濾液回收循環利用。
實施例5將IOkg廢鉛酸電池鉛膏與IOkg鉛酸電池中廢硫酸混合后進行焙燒，焙燒溫度230°C， 焙燒時間池；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，開啟溶液循環系統泵，使浸液在電解 槽和攪拌釜中循環，浸出焙燒砂，浸出溫度為40°C，浸出時間池；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。殘渣經壓濾機壓濾得到脫鉛渣，濾液回收循環利用。
如圖1所示，本發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、循環部分和電解部分組成，具體包括攪拌釜1、壓濾機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渣經壓濾機壓濾，得到脫鉛渣。濾液回收循環利用，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。 并通過攪拌機和耐蝕泵7及管道9使電解液在攪拌釜1和電解槽5內循環，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，保證浸液循環通暢，下部密實，保證大電流電解鉛時回收單質鉛；加熱體 8加熱溶液，為浸出、電解工序提供適當溫度。
權利要求
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行焙燒，焙燒溫度為15(T280°C， 焙燒時間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，并調節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開啟溶液循環系統泵，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，并調節其濃度骨膠濃度為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殘渣經壓濾機壓濾得到脫鉛渣和濾液，濾液添加碳酸鈣后回收循環利用。
2.根據要求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(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(2)置于攪拌釜(1)下方并連通，攪拌釜(1)中反應產生的殘渣進入壓濾機 (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)使兩槽內溶液循環；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。
3.根據權利要求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.根據權利要求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
本發明屬于廢鉛酸蓄電池鉛膏回收處理。按設計要求將廢鉛酸電池鉛膏與鉛酸電池中廢硫酸混合后進行焙燒；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，開啟溶液循環系統泵，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。殘渣經壓濾機壓濾得到脫鉛渣和濾液，濾液添加碳酸鈣后回收循環利用。該裝置主要由浸出部分、壓濾部分、循環部分和電解部分組成，具體包括攪拌釜、壓濾機、溢流口、電解直流電源、電解槽、陰極鈦籃、耐蝕泵、加熱體等八個關鍵部件。
文檔編號C25C1/18GK102031380SQ20101060127
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月22日 優先權日2010年12月22日
發明者張深根, 李彬, 潘德安, 田建軍, 章端婷, 蔣鈺輝 申請人:北京科技大學