CN112746139B - 一种利用液态钢渣协同处理废弃铅酸蓄电池的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用液态钢渣协同处理废弃铅酸蓄电池的方法，首先利用含碳大于80%的碳粉与铅酸蓄电池混合，二者的重量比例为30%：70%；将以上的混合物首先加入带有渣膜的红热渣罐，带膜的红热渣罐即倒出液态钢渣后渣罐内壁粘附渣膜的渣罐；然后向这一渣罐中兑入转炉液态钢渣，完全覆盖装入的铅酸蓄电池混合物，利用渣罐和渣膜的余热以及液态钢渣的热量，熔化铅酸蓄电池的外壳、同时熔化铅、锌，铅锌熔化后沉积到渣罐的底部；待渣罐内的铅酸蓄电池熔化完全后，将渣罐内的混合物自然冷却到100℃以下，采用手持式红外线测温枪测量，将渣罐内的混合物倒出，冷却后回收其中的铅块，剩余的钢渣按照正常的热泼渣处理工艺处理即可。

Description

一种利用液态钢渣协同处理废弃铅酸蓄电池的方法
技术领域
本发明涉及一种利用液态钢渣协同处理废弃铅酸蓄电池的方法，属于钢渣处理与危废的资源化利用两种技术的交叉领域。
背景技术
铅酸蓄电池是汽车制造过程中的核心器件之一。在使用到一定的周期后，铅酸蓄电池被废弃，由于其中含有酸液和铅锌等物质，对于环境有一定的危害性，所以被列为危险废弃物，其处理工艺通常采用火法和湿法两种工艺，或者两种结合的处理工艺。
查阅文献（1）张劲松在2009年第4期的《安徽化工》刊出的题为“废铅酸蓄电池回收处置与再生铅的生产”的论文中，有“我省再生铅生产企业均采用火法熔炼工艺，将回收的废铅酸蓄电池送到电瓶拆解机切割分选，首先通过放酸装置将电解液倒至储酸槽中，用于精炼过程中形成的碱渣进行中和浸出处理，然后用水冲洗。废蓄电池被拆解成碎片，碎片经过筛分，筛上物主要是废塑料和板栅、连接头，筛下物主要是铅泥。铅泥由水冲洗到沉淀池中，并沉淀在底部，然后捞出，由螺旋运输机输送至铅泥脱硫系统。沉淀池的上清液经耐酸泵打人废水处理系统，经中和、絮凝、沉淀后，清水循环使用。筛上物重选，分离出板栅、连接头、废塑料等。经拆解分离出的板栅及连接头，送到粗炼车间与白煤、铁屑和精炼熔炼炉产生的熔渣一起按照一定配料比配料，进入熔炼炉；煤气发生炉产生的热煤气经喷枪送入熔炼炉，加热至400℃左右，将原料熔化。由于比重不同，形成粗铅层和渣层，熔渣进入熔炼炉反复进行熔炼，粗铅放出，并铸成铅锭，送到精炼车间精尘系统进行处理。熔炼炉设有集气罩，收集废气进入除尘系统”的内容表述；（2）齐关富，郑园芳，桂双林等人在2010年第6期的《矿冶工程》杂志上公布了题为“废铅酸蓄电池中铅膏氯盐体系浸取铅的动力学研究”的论文，其中有“铅膏中铅的回收主要有火法和湿法，由于湿法相比火法冶炼具有低能耗、低金属挥发损失、低污染排放等优点，湿法回收越来越受到关注。”的内容表述。
从以上的描述可知，目前还没有利用钢渣协同处理废弃铅酸蓄电池的先例。
本发明的目的在于提供一种利用液态钢渣协同处理废弃铅酸蓄电池的方法，利用处理钢渣的工艺将废弃的铅酸蓄电池实施无害化与资源化回收，能够有效地降低环境污染。
发明内容
本发明的目的是这样实现的，一种利用液态钢渣协同处理废弃铅酸蓄电池的方法，该方法实施步骤如下：
1)首先利用含碳大于80%的碳粉与铅酸蓄电池混合，二者的重量比例为30%：70%；
2)将以上的混合物首先加入带有渣膜的红热渣罐，带膜的红热渣罐即倒出液态钢渣后渣罐内壁粘附渣膜的渣罐；然后向这一渣罐中兑入转炉液态钢渣，完全覆盖装入的铅酸蓄电池混合物，利用渣罐和渣膜的余热以及液态钢渣的热量，熔化铅酸蓄电池的外壳、同时熔化铅、锌，铅锌熔化后沉积到渣罐的底部；
3)待渣罐内的铅酸蓄电池熔化完全后，将渣罐内的混合物自然冷却到100℃以下，采用手持式红外线测温枪测量，将渣罐内的混合物倒出，冷却后回收其中的铅块，剩余的钢渣按照正常的热泼渣处理工艺处理即可。
发明人通过学习得知：废铅酸蓄电池通常由以下4部分组成：“废电解液11%～30%、铅或铅合金板栅24%～30%、铅膏30%～40%、有机物22%～30%。铅膏主要是极板上活性物质经过充放电后形成的料浆状物质，包括：PbSO4约（50%）、PbO2 (约28%)、PbO(约9%)、Pb(约4%)等。由于铅膏中含有大量含铅硫酸盐，而且存在不同价态铅的氧化物”。发明人结合钢渣处理的特点，提出了利用钢渣处理工艺环节回收废铅酸蓄电池的工艺方法。
本发明的工艺创新内容如下：
1)利用炼钢工序过程中钢渣中的游离氧化钙，与酸铅蓄电池中的酸发生反应，形成硫酸钙进入炉渣，完成除酸过程；这一创新点利用了带有渣膜的渣罐，温度在800℃左右，熔化铅酸蓄电池的外壳与其中的铅锌物质，让其中的酸性液体与炼钢钢渣中的游离氧化钙反应，完成除酸任务。这一过程的主要反应为：
f-CaO(游离氧化钙)+ PbSO4→CaSO4+PbO
2)利用渣处理过程中的热量，熔化酸铅蓄电池中的铅，形成铅块沉积在渣罐底部加以回收利用；这一创新点考虑了铅的熔点（328℃）与沸点（1750℃）和锌的熔点（419℃）与沸点（907℃），添加了碳粉，由于还原反应和熔化均是吸热过程，可以避免此过程中铅锌形成蒸汽外逸，添加的碳粉，在温度合适的条件下，能够发生以下的反应：
PbO2+C→Pb+CO2
PbO+C→Pb+CO
3)利用转炉液态钢渣对于铅膏进行火法还原回收；转炉的液态钢渣，含有大量的热能和碱性物质，在这样的条件下，铅膏中的PbO2和PbO和预先加入的碳，以及转炉钢渣中的铁珠等发生还原反应，生成铅液小液滴，沉降在渣罐底部。由于转炉液态钢渣的粘度和流动性，随着温度的降低而降低，故渣罐顶部的转炉液态钢渣，随着热量的散失粘度增加，逐渐首先凝固，减少了铅和锌反应后挥发成为蒸汽的量，沉积在渣罐底部的铅，随着钢渣的凝固和冷却一起凝固，最后被机械的方法挑拣分选，加以回收。
具体实施方式
本发明的实施以新疆八一钢铁股份有限公司120吨转炉渣处理生产线为例，一种利用液态钢渣协同处理废弃铅酸蓄电池的方法，其实施步骤如下：
1、该生产线的渣罐为11m3的铸钢渣罐，铸钢渣罐的铸造重量为22～26吨，钢渣处理采用热闷渣工艺和热泼渣处理工艺；
2、将装有转炉液态钢渣的渣罐，倒出其中的液态钢渣，留下带膜的红热渣罐，吊运到除尘罩下待用，带膜的红热渣罐即倒出液态钢渣后渣罐内壁粘附渣膜的渣罐；
3、向带有渣膜的红热渣罐内加入铅酸蓄电池和脱硫白渣、碳粉的混合物2吨；其中碳粉为含碳大于80%的碳粉，碳粉与铅酸蓄电池的重量比为30%：70%；
4、向装有铅酸蓄电池的渣罐上部再兑入液态钢渣，完全覆盖装入的铅酸蓄电池混合物；
5、待渣罐内的钢渣冷却后，倒出，破碎后，机械挑拣出铅块回收利用。

Claims (1)

1.一种利用液态钢渣协同处理废弃铅酸蓄电池的方法，其特征在于：1）首先利用含碳大于80%的碳粉与铅酸蓄电池混合，碳粉与铅酸蓄电池二者的重量比例为30%：70%；2）将以上的混合物首先加入带有渣膜的红热渣罐，带膜的红热渣罐即倒出液态钢渣后渣罐内壁粘附渣膜的渣罐；然后向这一渣罐中兑入转炉液态钢渣，完全覆盖装入的铅酸蓄电池混合物，利用渣罐和渣膜的余热以及液态钢渣的热量，熔化铅酸蓄电池的外壳、同时熔化铅、锌，铅锌熔化后沉积到渣罐的底部；3）待渣罐内的铅酸蓄电池熔化完全后，将渣罐内的混合物自然冷却到100℃以下，采用手持式红外线测温枪测量，将渣罐内的混合物倒出，冷却后回收其中的铅块，剩余的钢渣按照正常的热泼渣处理工艺处理即可。
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