CN105390763A - 废铅膏制备四碱式硫酸铅的方法 - Google Patents

Abstract

一种废铅膏制备四碱式硫酸铅的方法，步骤如下：1)收集铅酸电池生产中产生的废铅膏，将废铅膏送入沉淀池，加入清水进行搅拌清洗，然后自然静置沉淀；2)在该沉淀物中加入适量铅粉搅拌均匀，使沉淀物呈糊状铅膏；3)将步骤2)中糊状铅膏放入容器中，用2.5-3公斤的蒸汽压力保温3-3.5小时，然后放去压力使糊状铅膏恢复至常态，保持2-5小时，制得加压铅膏；4)将步骤3)中得到的加压铅膏在100-105℃的烘干设备中进行烘干处理；5)将步骤4)中的干铅膏放入尼龙球磨罐中，连续球磨3-4小时；6)将球磨完毕的粉料连同玛瑙磨球一起倒入粉料盘中，在80℃下烘干，把烘干的粉料过筛，然后将粉料研磨，直至无较大团聚为止，至此，得到四碱式硫酸铅。

Description

废铅膏制备四碱式硫酸铅的方法

技术领域

本发明涉及铅酸电池技术领域，具体涉及一种废铅膏制备四碱式硫酸铅的方法。

背景技术

铅酸蓄电池正极的固化是电池制造的一个关键工艺。在固化过程中活性物质的化学和物理的结构基础得以建立，极板获得了机械强度，以使后面的工艺操作可以进行。根据AOS理论：随着电池循环的进行，正极活性物质反复进行膨胀收缩，颗粒之间的颈区变小，使得活性物质颗粒之间的接触变得越来越不良，导电性能变差，最终导致活性物质软化脱落，电池容量明显衰减，电池失效。因此提高活性物质充电接受能力及改善正极活性物质颗粒结构是实现电池长循环寿命的关键。

在铅酸蓄电池生产中，为了延长电池循环寿命，通常最有效的措施之一是采用高含量四碱式硫酸铅的铅膏，可用高温和膏或高温固化的方法得到。用传统方法制备的和膏中有三碱式硫酸铅(简称3BS；3PbO·PbSO₄·H₂O)、没有反应完的氧化铅及游离铅。在固化过程中，3BS在一定温度湿度条件下可以与PbO进一步反应生成四碱式硫酸铅(简称4BS；4PbO·PbSO₄)，游离铅进一步氧化成氧化铅。

现有技术中，一般采用高温和膏的技术制备4BS，将铅粉、水、硫酸溶液和添加剂进行混合搅拌，经物理化学变化制成具有可塑性膏状混合物。和膏后铅膏的物相组成与所加的硫酸量以及和膏时的温度密切相关。由于此反应的严重依赖于温度和湿度，在一般工业生产条件下，和膏温度在60℃以下时，铅膏主要生成3BS；温度在70℃左右时，铅膏中4BS大量生成；温度在80℃以上时，铅膏中主要生成4BS，但其晶体尺寸约为5～100μm，且粒度分布及其不均匀，造成极板化成困难、一致性较差，电池初期容量低，而且和膏温度越高，4BS的晶体颗粒越粗大。因此，现有技术中，基本上采用和膏温度在80～90℃，但是粒度分布及其不均匀，造成极板化成困难、一致性较差，电池初期容量低的情况严重，仍然难以令人满意。

因此在和膏加酸之前加入专门制造的1～2％的细颗粒4BS作为4BS晶种，在和膏和随后的固化过程中可以大大加速4BS形成，即使在稍低温度时4BS也可以较快形成。另外，细颗粒4BS的加入可以加速铅膏中游离铅的氧化。4BS的应用可以节约时间，节省能源和可以加快设备周转而节省设备的投资。

已有对比试验研究证实，作为晶核的4BS的加入可以控制形成的4BS的数量和晶粒大小，克服了高含量大晶粒4BS极板化成的问题，电池的放电性能优良。应用4BS晶种的正负极板，由于其活性物质组织构造牢固，电池循环寿命可以增加。

目前，国内外已有一些4BS添加剂产品，如固力邦·CuringBon(TM)山东金科力电源科技有限公司，又如Hammond公司的SureCure(R)、Penox公司的TBLS+(R)、AddiBatt(TM)美国Addenda公司。但关于4BS的制备方法仍未见有公开的文献资料，本领域中传统的四碱式硫酸铅(4BS)极板制造技术瓶颈的突破仍然受到很大限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种方法较为简单，成本低，利用废铅膏制备四碱式硫酸铅的方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种废铅膏制备四碱式硫酸铅的方法，具体方法步骤如下：

1)收集铅酸电池生产中产生的废铅膏，将废铅膏送入沉淀池，加入清水进行搅拌清洗，然后自然静置沉淀；

2)取步骤1)中的沉淀物，在该沉淀物中加入适量铅粉(氧化铅)搅拌均匀，使沉淀物呈糊状(乳状)铅膏；铅粉的加入量使沉淀物能够成糊状即可；

3)将步骤2)中糊状铅膏放入容器中，用2.5-3公斤的蒸汽压力保温3-3.5小时，然后放去压力使糊状铅膏恢复至常态，保持2-5小时，如此连续2-3次，制得加压铅膏；

4)将步骤3)中得到的加压铅膏在100-105℃的烘干设备中进行烘干处理，得到干铅膏待用；

5)将步骤4)中的干铅膏放入尼龙球磨罐中，以玛瑙球为磨球，球料质量比为7：1，在转速为150转/分的条件下，连续球磨3-4小时；4BS的粒度达到20μm以下，且分布均匀，一致性也很好，晶体排列的一致性佳，而且结构达到稳定状态；

6)将球磨完毕的粉料连同玛瑙磨球一起倒入粉料盘中，在80℃下烘干，把烘干的粉料过筛，取出玛瑙磨球，然后将粉料研磨，直至无较大团聚为止，至此，得到四碱式硫酸铅。

由于4BS是铅膏活性物质的主要成分之一，当采用4BS为主要物相的生极板时，化成后能形成具有良好骨架结构的活性物质，在充放电循环过程中活性物质不易从板栅上脱落，具有能克服早期容量损失现象及大幅度改善电池循环寿命等诸多优点，因此，需要制得以4BS作为活性物质主要物相的生极板，抑制3BS的生成或促进3BS向4BS的转化，高选择性地获得4BS主物相。

本发明的有益效果是：本发明利用生产中废铅膏制备4BS，成本低，经济效益高，制得的4BS晶体排列的一致性佳，而且结构达到稳定状态，实现真正意义上节能、低碳、环保。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

一种废铅膏制备四碱式硫酸铅的方法，具体方法步骤如下：

1)收集铅酸电池生产中产生的废铅膏，将废铅膏送入沉淀池，加入清水进行搅拌清洗，然后自然静置沉淀；

2)取步骤1)中的沉淀物，在该沉淀物中加入适量铅粉搅拌均匀，使沉淀物呈糊状铅膏；铅粉的加入量使沉淀物能够成糊状即可；

3)将步骤2)中糊状铅膏放入容器中，用0.3mpa的蒸汽压力保温3小时，然后放去压力使糊状铅膏恢复至常态，保持3小时，如此连续2次，制得加压铅膏；

4)将步骤3)中得到的加压铅膏在100℃的烘干设备中进行烘干处理，得到干铅膏待用；

5)将步骤4)中的干铅膏放入尼龙球磨罐中，以玛瑙球为磨球，球料质量比为7：1，在转速为150转/分的条件下，连续球磨3小时；4BS的粒度达到20μm以下，且分布均匀，一致性也很好，晶体排列的一致性佳，而且结构达到稳定状态；

6)将球磨完毕的粉料连同玛瑙磨球一起倒入粉料盘中，在80℃下烘干，把烘干的粉料过筛，取出玛瑙磨球，然后将粉料研磨，直至无较大团聚为止，至此，得到四碱式硫酸铅。

实施例2

一种废铅膏制备四碱式硫酸铅的方法，具体方法步骤如下：

1)收集铅酸电池生产中产生的废铅膏，将废铅膏送入沉淀池，加入清水进行搅拌清洗，然后自然静置沉淀；

2)取步骤1)中的沉淀物，在该沉淀物中加入适量氧化铅粉搅拌均匀，使沉淀物呈乳状铅膏；铅粉的加入量使沉淀物能够成乳状物即可；

3)将步骤2)中糊状铅膏放入容器中，用2.5公斤的蒸汽压力保温3.5小时，然后放去压力使糊状铅膏恢复至常态，保持5小时，如此连续3次，制得加压铅膏；

4)将步骤3)中得到的加压铅膏在105℃的烘干设备中进行烘干处理，得到干铅膏待用；

5)将步骤4)中的干铅膏放入尼龙球磨罐中，以玛瑙球为磨球，球料质量比为7：1，在转速为150转/分的条件下，连续球磨4小时；4BS的粒度达到20μm以下，且分布均匀，一致性也很好，晶体排列的一致性佳，而且结构达到稳定状态；

6)将球磨完毕的粉料连同玛瑙磨球一起倒入粉料盘中，在80℃下烘干，把烘干的粉料过筛，取出玛瑙磨球，然后将粉料研磨，直至无较大团聚为止，至此，得到四碱式硫酸铅。

实施例3

一种废铅膏制备四碱式硫酸铅的方法，具体方法步骤如下：

1)收集铅酸电池生产中产生的废铅膏，将废铅膏送入沉淀池，加入清水进行搅拌清洗，然后自然静置沉淀；

2)取步骤1)中的沉淀物，在该沉淀物中加入适量铅粉搅拌均匀，使沉淀物呈糊状(乳状)铅膏；铅粉的加入量使沉淀物能够成糊状即可；

3)将步骤2)中糊状铅膏放入容器中，用2.8mpa的蒸汽压力保温3.3小时，然后放去压力使糊状铅膏恢复至常态，保持3.5小时，如此连续2次，制得加压铅膏；

4)将步骤3)中得到的加压铅膏在102℃的烘干设备中进行烘干处理，得到干铅膏待用；

5)将步骤4)中的干铅膏放入尼龙球磨罐中，以玛瑙球为磨球，球料质量比为7：1，在转速为150转/分的条件下，连续球磨3.5小时；4BS的粒度达到20μm以下，且分布均匀，一致性也很好，晶体排列的一致性佳，而且结构达到稳定状态；

6)将球磨完毕的粉料连同玛瑙磨球一起倒入粉料盘中，在80℃下烘干，把烘干的粉料过筛，取出玛瑙磨球，然后将粉料研磨，直至无较大团聚为止，至此，得到四碱式硫酸铅。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种废铅膏制备四碱式硫酸铅的方法，其特征在于，具体方法步骤如下：

1)收集铅酸电池生产中产生的废铅膏，将废铅膏送入沉淀池，加入清水进行搅拌清洗，然后自然静置沉淀；

2)取步骤1)中的沉淀物，在该沉淀物中加入适量铅粉搅拌均匀，使沉淀物呈糊状铅膏；铅粉的加入量使沉淀物能够成糊状即可；

3)将步骤2)中糊状铅膏放入容器中，用2.5-3公斤的蒸汽压力保温3-3.5小时，然后放去压力使糊状铅膏恢复至常态，保持2-5小时，如此连续2-3次，制得加压铅膏；

4)将步骤3)中得到的加压铅膏在100-105℃的烘干设备中进行烘干处理，得到干铅膏待用；

5)将步骤4)中的干铅膏放入尼龙球磨罐中，以玛瑙球为磨球，球料质量比为7：1，在转速为150转/分的条件下，连续球磨3-4小时；

6)将球磨完毕的粉料连同玛瑙磨球一起倒入粉料盘中，在80℃下烘干，把烘干的粉料过筛，取出玛瑙磨球，然后将粉料研磨，直至无较大团聚为止，至此，得到四碱式硫酸铅。