CN103436702A - 一种利用废旧电池铅膏制备高氧化度铅粉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用废旧电池铅膏制备高氧化度铅粉的方法，包括如下步骤：（1）将废旧铅膏研磨成粉末；（2）向铅膏粉末中加入硫酸溶液和还原剂，充分反应后分离除去液体，固体物料水洗至中性后烘干；（3）向步骤（2）所得固体物料中加入脱硫剂，充分反应后分离除去液体，固体物料水洗至中性后烘干；（4）向步骤（3）所得固体物料中加入酸溶液，充分反应后除去不溶杂质，得到含铅的溶液，向该溶液中加入碳酸盐，充分反应后除去液体，固体水洗后烘干，得到纯净的碳酸铅固体；（5）将步骤（4）所得碳酸铅固体置于马弗炉中焙烧，即得高氧化度的铅粉。本发明制备成本低，工艺流程简单，铅回收率和质量高，能明显降低能耗和减少环境污染。

Description

一种利用废旧电池铅膏制备高氧化度铅粉的方法
技术领域
本发明属于铅酸电池回收技术领域，具体涉及一种利用废旧电池铅膏制备高氧化度铅粉的方法。
背景技术
铅作为主要的金属原材料，被广泛应用于国民经济的许多方面，铅工业作为资源和能源高消耗的传统产业，是以不可再生的自然资源为代价的。
随着汽车工业的蓬勃发展，蓄电池的需求也随之日益增加，而且短期内不会被其他产品替代。当前蓄电池用铅量占铅总消耗量的75％以上，蓄电池行业发展成为带动铅消耗的主要因素，其报废铅酸蓄电池的量也随着蓄电池用量的增加而相应的增加。我国每年报废蓄电池量已达150万吨以上，报废铅酸蓄电池中铅的资源为100万吨左右。虽然我国铅储量居世界前列，但过度开采及勘察的滞后，铅矿资源短缺现象日益严重，研究报废铅酸蓄电池中的回收，减低环境污染、实现铅资源的可持续发展显得非常重要。
废旧铅酸蓄电池的铅膏主要采用火法冶金和湿法冶金两种方法回收制得金属铅。火法冶金，在我国的技术比较成熟，是当前对废旧铅膏处理的主要方法，该法化学反应速度快，处理量大，生产效率高，但能耗高，对环境污染大，不适合回收铅行业的长远发展。湿法冶金主要是将废旧铅膏中经过一系列处理，电解沉积制取金属铅，该法对能耗和环境污染问题有所改善，但是还不够完善，存在收率低，成本高的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用废旧铅酸电池的铅膏制备可直接用于铅酸电池合膏的高氧化度铅粉的方法。按照此方法不仅可以制备高氧化度一氧化铅粉末，还可以制备成红丹，对过程参数稍加调整还可以生产出不同二氧化铅含量的高氧化度氧化铅粉末，满足不同设计需求；这种方法制备成本低，工艺流程简单，铅回收率和质量高，能明显降低能耗和减少环境污染。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种利用废旧电池铅膏制备高氧化度铅粉的方法，它包括如下步骤：
（1）将废旧电池铅膏洗涤，烘干，研磨成粒度为200～300目的铅膏粉末；
（2）配制浓度为10～50%的硫酸溶液，加入步骤（1）研磨好的铅膏粉末中，铅膏粉末与硫酸溶液的质量比为1︰1～1︰10，再加入还原剂，然后在25～90℃温度下充分搅拌反应1～12h，反应后分离除去液体，固体物料水洗至中性后烘干；
（3）配制浓度为5～30%的脱硫剂溶液，加入步骤（2）所得固体物料中，固体物料与脱硫剂溶液的质量比为1︰1～1︰10，在25～90℃温度下充分搅拌反应1～12h，反应后分离除去液体，固体物料水洗至中性后烘干，得到脱硫含铅粗品；
（4）配制浓度为5～50%的酸溶液，加入步骤（3）所得含铅粗品中，充分搅拌反应后，除去不溶杂质，得到含铅的溶液，向该溶液中加入碳酸盐，充分搅拌反应1～10h后，除去液体，固体水洗后烘干，得到纯净的碳酸铅固体；
（5）将步骤（4）得到的碳酸铅固体置于马弗炉中，于300～500℃温度下焙烧2～10h，即得高氧化度的铅粉。
本发明所述的高氧化度铅粉是指PbO或者Pb3O4 或者不同PbO2和PbO含量的混合物。
以下对本发明作进一步说明：
步骤（2）中所述还原剂为FeSO4、H2O2、H2C2O4中的一种或多种，优选浓度30%的H2O2；铅膏粉末与硫酸溶液的质量比为1︰2；反应温度为25℃，反应时间为3h。
步骤（3）中所述脱硫剂为(NH4)2CO3、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3中的一种或多种，优选(NH4)2CO3溶液；固体物料与脱硫剂溶液的质量比为1︰4；反应温度为40℃；反应时间为5h。
步骤（4）中所述酸溶液为HAC、HNO3中的一种或两种的混合物，优选HAC溶液；碳酸盐为(NH4)2CO3、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3中的一种或多种，优选Na2CO3；反应时间为2h。
步骤（5）中所述焙烧温度为400℃，焙烧时间为4h，根据需求产物的不同焙烧温度与焙烧时间有所差异。
本发明设计的制备工艺操作简单，反应条件温和，对环境的危害小，适合工业生产。传统废旧铅蓄电池回收得到的都是单质铅，还需经过氧化才能用于铅酸电池的合膏，采用本发明可以得到高氧化度的铅粉，也可根据生产需要制备不同含量的红丹，可直接用于铅酸电池的合膏，节约了铅酸电池的生产成本。
附图说明
图1是本发明的制备工艺流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
铅膏水洗烘干后研磨成200～300目的粉末。取10g铅膏粉末置于250ml烧杯中，加入浓度20%的硫酸溶液20g和浓度30%的双氧水2g，25℃下搅拌反应3h后过滤，滤饼烘干，得到10.7g硫酸铅。将40g饱和的碳酸铵溶液倒入硫酸铅中，40℃下搅拌反应5h，过滤，滤饼烘干得到9.6g碳酸铅粗品。向碳酸铅粗品中加入浓度35%醋酸溶液40g，充分反应后过滤。向滤液中加入7g碳酸钠，搅拌反应均匀后过滤烘干，得到8.2g纯净的碳酸铅固体。将碳酸铅固体置于马弗炉内380℃焙烧4h，得到6.5g Pb3O4，俗称红丹，以含Pb量计算，其收率达到91%。
实施例2
铅膏水洗烘干后研磨成200～300目的粉末。取50g铅膏粉末置于500ml烧杯中，加入浓度25%硫酸溶液150g和浓度30%双氧水10g，25℃下搅拌反应3h后过滤，滤饼烘干，得到53.8g硫酸铅。将200g饱和的碳酸铵溶液倒入硫酸铅中，40℃下搅拌反应5h，过滤，滤饼烘干得到47.2g碳酸铅粗品。向碳酸铅粗品中加入浓度20%醋酸溶液200g，反应充分后过滤。向滤液中加入35g碳酸钠，搅拌反应均匀后过滤烘干，得到42.2g纯净的碳酸铅固体。将碳酸铅固体置于马弗炉内500℃焙烧3h，得到34.1g99.9%含量的PbO铅粉，以含Pb量计算，其收率达到95%。
实施例3
铅膏水洗烘干后研磨成200～300目的粉末。取100g铅膏粉末置于1000ml烧杯中，加入浓度20%硫酸溶液200g和浓度30%双氧水20g，25℃下搅拌反应3h后过滤，滤饼烘干，得到107.1g硫酸铅。将600g饱和的碳酸铵溶液倒入硫酸铅中，40℃下搅拌反应5h，过滤，滤饼烘干得到97.6g碳酸铅粗品。向中加入碳酸铅粗品中加入浓度醋酸40%溶液400g，反应充分后过滤。向滤液中加入70g碳酸钠，搅拌反应均匀后过滤烘干，得到85.2g纯净的碳酸铅固体。将碳酸铅固体置于马弗炉内320℃焙烧4h，得到70.3g10%PbO2含量的铅粉，以含Pb量计算，其收率达到94%。

Claims (9)

1.一种利用废旧电池铅膏制备高氧化度铅粉的方法，其特征在于：它包括如下步骤：
（1）将废旧电池铅膏洗涤，烘干，研磨成粒度为200～300目的铅膏粉末；
（2）配制浓度为10～50%的硫酸溶液，加入步骤（1）研磨好的铅膏粉末中，铅膏粉末与硫酸溶液的质量比为1︰1～1︰10，再加入还原剂，然后在25～90℃温度下充分搅拌反应1～12h，反应后分离除去液体，固体物料水洗至中性后烘干；
（3）配制浓度为5～30%的脱硫剂溶液，加入步骤（2）所得固体物料中，固体物料与脱硫剂溶液的质量比为1︰1～1︰10，在25～90℃温度下充分搅拌反应1～12h，反应后分离除去液体，固体物料水洗至中性后烘干，得到脱硫含铅粗品；
（4）配制浓度为5～50%的酸溶液，加入步骤（3）所得含铅粗品中，充分搅拌反应后，除去不溶杂质，得到含铅的溶液，向该溶液中加入碳酸盐，充分搅拌反应1～10h后，除去液体，固体水洗后烘干，得到纯净的碳酸铅固体；
（5）将步骤（4）得到的碳酸铅固体置于马弗炉中，于300～500℃温度下焙烧2～10h，即得高氧化度的铅粉。
2.根据权利要求1所述的利用废旧电池铅膏制备高氧化度铅粉的方法，其特征在于：步骤（2）中所述还原剂为FeSO4、H2O2、H2C2O4中的一种或多种；铅膏粉末与硫酸溶液的质量比为1︰2；反应温度为25℃，反应时间为3h。
3.根据权利要求2所述的利用废旧电池铅膏制备高氧化度铅粉的方法，其特征在于：步骤（2）中所述还原剂为浓度30%的H2O2。
4.根据权利要求1所述的利用废旧电池铅膏制备高氧化度铅粉的方法，其特征在于：步骤（3）中所述脱硫剂为(NH4)2CO3、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3中的一种或多种；固体物料与脱硫剂溶液的质量比为1︰4；反应温度为40℃，反应时间为5h。
5.根据权利要求4所述的利用废旧电池铅膏制备高氧化度铅粉的方法，其特征在于：步骤（3）中所述脱硫剂为(NH4)2CO3溶液。
6.根据权利要求1所述的利用废旧电池铅膏制备高氧化度铅粉的方法，其特征在于：步骤（4）中所述酸溶液为HAC、HNO3中的一种或两种的混合物；碳酸盐为(NH4)2CO3、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3中的一种或多种；反应时间为2h。
7.根据权利要求6所述的利用废旧电池铅膏制备高氧化度铅粉的方法，其特征在于：步骤（4）中所述酸溶液为HAC溶液；所述碳酸盐为Na2CO3。
8.根据权利要求1所述的利用废旧电池铅膏制备高氧化度铅粉的方法，其特征在于：步骤（5）中所述高氧化度铅粉是指PbxOy ，其中，x取值为1～3的自然数，y取值为1～4的自然数。
9.根据权利要求8所述的利用废旧电池铅膏制备高氧化度铅粉的方法，其特征在于：步骤（5）中所述高氧化度铅粉是指PbO或者Pb3O4 或者不同PbO2和PbO含量的混合物。
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