CN101188321A - 一种废铅酸蓄电池回收铅的方法 - Google Patents
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Abstract
一种废铅酸蓄电池回收铅的方法。本发明涉及对废铅酸蓄电池的处理方法，尤其是一种从废铅酸蓄电池的含铅物料采用湿法回收金属铅的方法。本发明是将废电池的含铅物料板栅与铅膏的混合物料破碎为粒度2mm～8mm，装入柱状布袋内制成袋式电极，放入废电池中的废酸液中电解，使负极的铅物料被还原成海绵铅，同时正极的铅物料被转化、脱硫和氧化。本方法免去了目前湿法回收的一些中间工序和辅助电极，对提高生产工效减少回收成本有较好的效果；回收是在湿性常温条件下进行，不产生铅尘、铅蒸气、铅渣及二氧化硫的污染，水可循环使用，是一种清洁环保回收废铅酸电池的方法。
Description
技术领域
本发明涉及对废铅酸蓄电池的处理方法，尤其是一种从废铅酸蓄电池的含铅物料采用湿法回收金属铅的方法。
背景技术
对废铅酸蓄电池的处理一般分为火法、湿法和火法湿法联合法回收。随着政策法规对环境保护的要求日益提高，湿法回收废铅电池在环保方面具有许多优势。湿法回收处理废蓄铅电池工艺方法大致可以归类为如下几种，其一是铅膏转化-浸出-电积法，该法是将极板的铅膏分离出来后，先进行脱硫转化，使硫酸铅、氧化铅溶于酸性(或碱)溶液中，制成铅盐电解液，在电解槽中采用石墨或钛板做不溶性阳极，不锈钢板做阴极，经电解沉积后在阴极生成铅粉；其二是铅膏直接浸出-电积法：废电池经破碎，分选后获得的铅膏直接用热的HCL-NaCl溶液浸出，生成可溶性PbCl2溶液，经净化后送往电积铅。该法采用阳离子交换膜分隔为阳极室和阴极室的电解槽。净化浸出液供入阴极室，在阴极上发生还原反应生成细晶海绵铅并落入槽底，这种铅粉可用制造新蓄电池的铅膏或熔铸成金属铅；其三是采用化学方法将废铅电池的铅物料转化为某些铅的化工产品，如红丹粉、黄丹粉、三碱式硫酸铅等等；其四是铅膏直接电解法，也称为固相电解还原法，该方法采用15％NaOH电解液，阴、阳极均用不锈钢板制成，但阴极两面附设不锈钢网格板，经NaOH浆化的铅膏涂布于阴极网格板的框架中，在电解液为15％NaOH溶液中进行电解还原。阴极生成的海绵铅，经熔铸后获得纯铅锭。
再以上现有技术中，火法处理工艺会产生铅的烟尘和SO2、CO2，能耗高，对环境污染严重，将被逐渐淘汰；而湿法和火法湿法联合法回收存在废酸废水排放，能耗高，生产系统复杂，且需耗费价格较高的辅助极板。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种废铅酸蓄电池回收铅的方法，工序简单，可省去辅助电极，提高工效，减少回收成本，不产生污染，环境效益好。
解决本发明的技术问题所采用的方案是：将废电池的含铅物料板栅与铅膏的混合物料破碎为粒度2mm～8mm，装入柱状布袋内制成袋式电极，放入废电池中的废酸液中电解，使负极的铅物料被还原成海绵铅，同时正极的铅物料被转化、脱硫和氧化。取出负极滤干水后，将海绵铅压制成铅块，然后采用常规方法就可将铅块熔铸成铅合金锭。
本发明的技术方案还包括以下内容：
已还原成海绵铅的负极板取出之后换上已被脱硫和氧化的正极板，空出的正极板位置，换上新制成的装入铅物料的袋式电极板，再周而复始的连续进行电解；
在作为电解液的废电池的废酸液中，加入了占重量百分比5％～7％的碱水，将pH值调整为6～8，SO4 2-的浓度保持在合适的数值，使电解液有良好的导电性，且电解时无酸雾发生，对促进PbSO4的转化脱硫有明显作用；
在进行电解电解时，保持槽的电压为2.7V～3.2V，电流密度为800A/m2～1200A/m2，电解的反应时间为12小时～20小时，对最大程度回收铅并同时控制回收成本是有益处的；
布袋采用耐酸碱的丙纶柱状布袋，正袋式电极和负袋式电极数之比为(n+1)∶n，袋中心插入一根导电铅条，以保证负极有足够大的反应面积和电流密度；废电池中的废酸液密度为1.28g/cm3～1.30g/cm3时更有利于电解的进行，当有偏差时应作相应调整。
本发明的技术方案利用了电池充电过程的电化学反应原理，即：
阳极：PbSO4+2H2O-2e-＝PbO2+4H++SO4 2-
阴极：PbSO4+2e-＝Pb+SO4 2-
PbO2+2H2O+4e-＝Pb+4OH-
从上述反映可以看出袋式阳极板(正极)中的硫酸铅可转化为二氧化铅，而硫酸根离子溶解于电解液中，下一步交换到负极后能使二氧化铅顺利还原为海绵铅。
本发明的有益效果是：与火法相比勿需将90％以上的铅熔化，不产生铅的烟尘和SO2，生产系统简单，只需将占废铅电池中的20％左右的硫酸铅脱硫氧化，将氧化铅进行电化学还原，能耗低，无SO2和CO2的排放，环境效益好，所消耗的物料是碱石灰和电，无废酸废水排放，符合国家产业政策和清洁生产的方针，特别在当今煤价上涨，国家限制CO2、SO2废气排放的政策环境下，火法回收废铅电池的方法将被自然淘汰；与湿法相比，减少了辅助极板的消耗和部分工序，对提高生产工效、减少回收成本有明显工效，且无废酸废水排放。
具体实施方式
实施例1：取汽车起动型普通开口式6-QA-80铅酸蓄电池一只，倒出酸液，解体、分选出铅物料，破碎后得到2～8mm粒状的铅物料混合体(板栅、铅膏)12.4Kg干料，分别装入三个丙纶布袋中(布袋直径D＝70mm，长度H＝380mm)，并在布袋中心插入一根直径为15mm，长度为500mm的铅条作为汇流导电条，将制成的3个袋式电极置于电解槽中，用两个袋式电极并联接到电源正极，一个袋式电极接到电源负极，正、负极之间间隔为50mm，用废铅电池倒出的硫酸液(密度1.28～1.30g/cm3)，加入碱水(NaOH加入量为7％)使PH＝8，配制成电解液。电极之间槽电压为3.2V，电流密度720A/m2，经过20小时的电化学反应。将负极取出，从袋中取出海绵铅，用油压机压制成块状待熔铸。上述过程中，空出的负极位置，换上其中一个已被同时氧化过的 袋式正极，而正极位置重新加入一个新的袋式电极板，采用上述同样的工艺参数，继续氧化还原反应。上述三袋铅物料还原完毕后，将海绵铅压块用电阻炉熔化并铸成铅块，得到铅合金9.7Kg，根据铅物料含铅、锑的总量计算，该方法的金属回收率达94％。
实施例2：取汽车起动型普通开口式6-QA-45铅蓄电池5只，倒出酸液，解体电池，分选出铅物料，破碎后得到2～8mm粒状的铅物料混合体(板栅与铅膏混合料)44kg，均匀装入9个丙纶布袋中，袋中心插入一根直径16mm，长度500mm的铅合金导电条制成袋式电极，将9个袋式电极置于电解槽中，其中3个并联后接到电源的负极，另外6个放置成两排(每排3个)并联后接到电源正极，而两排正极中间置入3个并联的负极，其间隔40mm。用废铅电池倒出的废酸溶液(密度1.28g/ml)，加入碱水(NaOH加入量为7％)使PH＝8.0，配制成电解液，电极之间槽电压3.1V，电流密度800A/m2，经过15小时的电化学反应，将负极取出，从袋中取出海绵铅，用油压机压制成铅块壮待熔铸。将上述过程中空出的负极位置，换上3个已被同时氧化过的袋式正极，而正极位置重新加入一个新的袋式电极，采用上述同样工艺参数，继续氧化还原。待9袋铅物料还原完毕后，并压制成海绵铅块，将海绵铅块熔化铸成铅块。得到铅合金34.1kg，可折算出金属回收率为93.2％。
实施例3：取汽车起动电池40Ah～150Ah型共51只，倒出酸液，解体电池后，分选出铅物料破碎得到2～6mm粒状的铅物料(板栅与铅膏混合料)共763kg。均匀分配装入160个丙纶布袋中，袋中心插入一根直径16mm，长度500mm的铅合金导电条制成袋式电极，将160个袋式电极分8组，每组20个，每4个并联为一排，置于8个独立的电解槽中，采用三排正极两排负极的连接方式将8个独立电解槽串联在一个直流回路中。用废铅电池倒出的废酸溶液(密度1.30g/ml)，加入碱水(NaOH加入量为5％)使PH＝7.0，配制成电解液，电极之间槽电压3.0～3.2V，电流密度800～860A/m2，经过14小时的电化学反应，将负极取出，从袋中取出海绵铅，用油压机压制成铅块壮待熔铸。将上述过程中空出的负极位置，换上已被同时氧化过的袋式正极，而正极位置重新加入一排新的袋式电极，采用上述同样工艺参数，继续氧化还原。待160袋铅物料还原完毕后，并压制成海绵铅块，将海绵铅块熔化铸成铅块。得到铅合金603.64kg，可折算出金属回收率为95.1％。
Claims (5)
1.一种废铅酸蓄电池回收铅的方法，其特征是：将废电池的含铅物料板栅与铅膏的混合物料破碎为粒度2mm～8mm，装入柱状布袋内制成袋式电极，放入废电池中的废酸液中电解，使负极的铅物料被还原成海绵铅，同时正极的铅物料被转化、脱硫和氧化。
2.按权利要求1所述的废铅酸蓄电池回收铅的方法，其特征是：已还原成海绵铅的负极板取出之后换上已被脱硫和氧化的正极板，空出的正极板位置，换上新制成的装入铅物料的袋式电极板，再周而复始的连续进行电解。
3.根据权利要求2所述的废铅酸蓄电池回收铅的方法，其特征是：废电池的废酸液中加入了重量百分比5％～7％的碱水，将pH值调整为6～8。
4.根据权利要求3所述的废铅酸蓄电池回收铅的方法，其特征是：电解槽的电压为2.7V～3.2V，电流密度为800A/m2～1200A/m2，电解的反应时间为12小时～20小时。
5.根据权利要求4所述的废铅酸蓄电池回收铅的方法，其特征是：布袋采用耐酸碱的丙纶柱状布袋，正袋式电极和负袋式电极数之比为(n+1)∶n，袋中心插入一根导电铅条，废电池中的废酸液密度为1.28g/cm3～1.30g/cm3。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080528 |