CN101748277A - 铅酸废蓄电池铅回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种关于从废蓄电池回收铅的方法，所采用的电解设备中，包含电解槽、稀碱电解液和以紧装配结构形式排列的阳极、隔板和用还原处理后的废铅粉、水、和膏剂制成的涂膏式阴极，通过固相还原电解法，使涂膏式阴极形成还原铅。本发明除了具有无污染的优点外，还由于其电解电压低、电流密度大、电流效率高，所以具有电解时间短、能耗低和生产成本低的优点。
Description
技术领域
本发明是一种关于废金属回收，特别是一种在电解设备中关于从废蓄电池回收铅的方法。
背景技术
从废蓄电池回收铅的方法，现有“火法”和“湿法”两种。“火法”国内厂家采用，该法工艺落后(如：回收过程必须在1000℃左右进行)，回收率低、污染环境——在熔炼过程中会产生铅烟和毒气(如：二氧化硫、氯气等)。“湿法”是一种无污染的回收铅方法，按其所用的电解液介质种类可分为“碱法”和“酸法”。两法工艺可分别参见美国专利US4107007和US4597841文献：前者是一种“悬浮电解法”，其特点是用4-6倍理论量的8-12N的浓碱液溶解机械处理废蓄电池的铅化物，然后在非紧装配结构的电解设备中电解此含铅碱液，以漂浮的海绵铅形式回收铅，所用的电解设备中除电解槽外还有搅拌器、循环泵等附加设备；后者是一种“两步还原电解法”，其特点是使压成式阴极在0-36％硫酸中固相还原电解成铅，使用电解槽和附加设备油压机。由于上述特点，决定它们只能用小电流，高电解电压(达3.5伏)回收铅，致使副反应多、能耗大、电解时间长和生产成本高。
发明内容
本发明的目的是针对上述的不足，提供一种电解时间短、能耗低的铅酸废蓄电池铅回收方法。
本发明的目的是这样实现的，将废蓄电池机械处理后，得到废硫酸以及含铅和铅化物的大块铅部件、废铅粉料，其特征是电解槽1内含有0.5-4N的稀碱电解液2以及呈紧装配结构形式排列的阳极3、隔板4和涂膏式阴极5，通过固相还原电解法，使涂膏式阴极5形成还原铅，电解温度为20-80℃，最佳稀碱液浓度为2N。
本发明的目的还可以这样实现，涂膏式阴极5可以由水、和膏剂以及还原处理后的低价废铅粉按比例配制而成，它在1.3-2伏的电解电压下可以形成还原铅。低价废铅粉可以由废铅粉在废硫酸中还原制成，废铅粉与废硫酸之重量比可以是1∶1.05，1∶1.15。反应温度可以是100-200℃，以110-140℃为好，废铅粉中的铅和二氧化铅与废硫酸作用机理主要是：
(1)PbO2+Pb+2H2SO4→2PbS2O4+H2O
(2)Pb+H2SO4→PbSO4+H2↑
PbO2+H2→PbO+H2O
由于反应(1)相当于短路微电池且反应(2)由H2SO4产生了新生态氢，所以上述还原反应充分，即高价铅的转化率可达99％。
本发明除了具有湿法的优点外，由于采用了新的工艺路线和电解方法，即先机械处理废蓄电池得到废铅粉，后利用废蓄电池里的硫酸和铅将废铅粉中的高价铅化物还原转化为低价铅化物，再与水、和膏剂制成涂膏式阴极，最后使之在稀碱中用“固相还原电解法”得到还原铅，所以与现有的湿法(以下简称老法)比，优点更突出：电解电流可达30-50安培/公斤废料，比老法约大1-2倍，所以电解时间短(仅需4-5小时)，生产效率高，电流效率可达90-95％，比老法高20％左右，电解电压低，比老法约低1伏，副反应少且省电300-400度/吨铅，电解液中铅化物残留少且碱液可通过价廉的石灰水处理更新回用，由上可知能耗低。此外，本发明由于采用了紧装配结构和不需附加设备，所以反应空间紧凑和生产成本低。
附图说明
图1是本发明的电解设备示意图。
图2是本发明的工艺流程方框示意图。
下面结合附图和实施例对本发明作出进一步说明。
如图1所示，有电解槽1，稀碱电解液2，阳极3，隔板4，涂膏式阴极5，锁紧端板6，锁紧螺杆7等。
稀碱电解液2所用的碱可以是碱金属氢氧化物，碱金属碳酸盐、氢氧化铵、碳酸铵。阳极3可以选用镍、不锈钢等材质制成。涂膏式阴极5是由还原处理后的废铅粉、水、和膏剂混匀调成阴极膏，将膏涂于金属网(如：铜、铅、铁、钛等做的拉网、编网、冲孔网)上做成涂膏式阴极，阴极的孔率为45-70％，厚度为2-10mm，按废料重量(％)所用水、和膏剂的用量分别是5-15、0.1-2，和膏剂可以选用聚乙烯醇、羧甲基纤维索等材料。
电解时，只要将多片涂膏式阴极、隔板、阳极按序堆放在一起，夹紧做成压泸式电解堆，阴极靠紧装配自行支撑在电解堆中，再将电解堆放入0.5-4N的稀碱溶液电解槽中，在20-80℃下电解还原，此时阳极产生氧气，阴极得到海绵状铅。在电解过程中电压在1.3-2伏内逐渐上升，如果低于1.3伏，电解效果差，若高于2伏，则阴极析氢副反应会显著增大。
实施例一：废铅蓄电池经机械处理后得到含铅废粉料，其成份为氧化铅7.80％，硫酸铅51.74％，金属铅6.59％，二氧化铅33.79％。将废铅粉料放入从废铅蓄电池得到的废硫酸中，加热140℃，使二氧化铅还原成低价铅化物，再将低价铅化物与0.1％的聚乙烯醇和10％的水调制成膏并涂在金属网上做成约3mm厚的涂膏式阴极5，然后将涂膏式阴极5、隔板4、阳极3组装成如图1所示的电解堆，并使其在室温下和2N氢氧化钠溶液中进行电解，电流密度为50-30安倍/公斤废料，电解电压为1.5-2伏，经4-5小时电解完毕，阴极变成海绵铅极板，其中约含2％杂质的硫酸铅，电解的阴极电流效率大于92％。
实施例二：待回收的废料是铅蓄电池厂的废铅灰，成份主要是氧化铅及约15％的硫酸铅，余为少量金属铅。此种废料不需机械处理及还原处理。直接如例1那样做成厚约3mm的涂膏式阴极并组装成电解堆。在2N氢氧化钠中于室温下进行电解。电解电压为1.4-2伏，阴极电流密度为50-40安培/公斤废料，约经4小时电解完毕。阴极得到海绵铅电极。其中含硫酸铅2-1.5％，铅97-98％，阴极电流效率为94％。
上述实施例中的海绵铅极板以及机械处理废蓄电池所得到的含铅部件，它们的后处理是：将其投入熔铅炉中熔化铸锭。
图1是本发明的摘要附图。
Claims (4)
1.一种关于废金属回收，特别是一种关于铅酸废蓄电池铅回收方法，将废蓄电池机械处理后，得到废硫酸以及含铅和铅化物的大块铅部件、废铅粉料，其特征是电解槽1内0.5-4N的稀碱电解液2以及呈紧装配结构形式排列的阳极3、隔板4和涂膏式阴极5。通过固相还原电解法，使涂膏式阴极5形成还原铅，电解温度为20-80℃，最佳稀液浓度为2N。
2.根据权利要求1所述的铅回收方法，其特征是还原铅所采用的电解电压为1.3-2伏。
3.根据权利要求1所述的铅回收方法，其特征是涂膏式阴极5是由水、和膏剂以及还原处理后的低价废铅粉按比例配制成的。
4.根据权利要求1或3所述的铅回收方法，其特征是低价废铅粉是由废铅粉在废硫酸中还原制成，废铅粉与废硫酸之重量比为1∶1.05-1∶1.15，反应温度是100-200℃，以110-140℃为好。
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