CN105420489B - 一种基于节流自碰撞的铅膏脱硫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于节流自碰撞的铅膏脱硫方法，属于废旧铅酸蓄电池资源再生领域。该方法主要包括：废旧铅酸蓄电池破碎后铅膏制成浆液与脱硫剂在搅拌罐中搅拌混合，由泵输送至脱硫反应器再返回搅拌罐。脱硫反应器中设置流体节流元件，铅膏与脱硫剂的混合浆液在节流装置的作用下产生节流效应，造成铅膏颗粒发生剧烈的自碰撞，这种碰撞作用使铅膏脱硫产物从铅膏粒子团表面及时脱落，使铅膏与脱硫剂充分接触，达到高效脱硫的目的。本方法脱硫反应快，脱硫后物料含硫率低，运行稳定，操作简单，能耗低，适合我国现有铅膏脱硫装置的改造与升级。

Description

一种基于节流自碰撞的铅膏脱硫方法
技术领域
本发明属于废旧铅酸蓄电池资源再生领域，用于废旧铅酸蓄电池再生过程中的铅膏脱硫。
背景技术
随着我国经济的持续快速发展，中国汽车、摩托车、电动助力车、通信、信息、电力等基础产业发展十分迅速，这些行业在我国处于一个高速成长期，对铅酸蓄电池的需求日益增长，铅酸蓄电池工业呈持续、快速增长趋势。据统计，目前我国铅酸蓄电池制造厂家已达到1151家，生产量平均以每年约20％的速度快速增长，铅酸蓄电池产量约占世界产量的1/3，出口量、出口额分别以每年高达29％和34％左右的速度递增，在国际市场上具有举足轻重的地位，成为全球铅酸蓄电池的生产和消费大国。
废旧铅酸蓄电池中铅膏的主要成分包括：PbSO4（50-60%）、PbO2（30-35%）、PbO（10-15%）和其他物质（0.2-0.7%）。硫酸铅在其中占主要部分，同时还含有部分其他硫化物及铅、锑、砷、锌等重金属物质。如果废旧铅酸蓄电池不加以回收利用，会对环境和人体健康造成不利的影响。所以开展废铅酸电池的再生利用意义重大。
在传统火法回收工艺需要在1000℃以上的高温中进行，因为其主要是将铅膏中的硫酸铅分解为氧化铅。但是，在火法冶炼过程中会产生大量的SO2，如果后续不进行脱硫处理会对环境造成很大的破坏。而目前在研究阶段的柠檬酸和柠檬酸钠浸出的方法因其价格较高、反应缓慢也没有应用于工业实际。
现阶段国内外较为推崇的方法就是在碳酸盐作用下将铅膏中硫酸铅转化为碳酸铅，然后将反应后的碳酸铅在低温下进行冶炼。该法得到的碳酸铅分解温度很低，相比高温火法冶炼可以很大程度上节省能耗。同时，进入熔炼炉的固体物料不含硫，产出的烟气中也不含或含有很少的二氧化硫，该工艺有很好的节能效益和经济效益。
铅膏脱硫过程硫酸铅与脱硫剂反应生成的碳酸铅等固体含铅物质通常会包裹在反应物铅膏颗粒的表面，从而阻断硫酸铅与脱硫剂的进一步反应，因而，脱硫反应技术与装备需在高度分散反应物料的同时还必须具备使反应物表面及时更新的功能。国内铅蓄电池种类繁杂，使用程度不一，许多电池在达到使用寿命后仍然继续使用，造成电池内铅膏颗粒成倍增大，致使脱硫过程中反应物被产物包裹阻止脱硫反应进行的现象尤其明显，造成铅膏脱硫反应缓慢，终了物料含硫率居高不下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于节流自碰撞的铅膏脱硫方法。
本发明的技术方案为：
一种基于节流自碰撞的铅膏脱硫方法，包括如下步骤：
（1）将废铅酸蓄电池破碎后的铅膏配成质量分数为20-70%浆液与脱硫剂按摩尔比1-1.2:1混合加入搅拌罐中，开启搅拌泵，控制反应温度为20-80℃；
（2）在铅膏浆液和脱硫剂充分搅拌后开启循环泵，将搅拌罐中的浆液泵入节流装置，通过在节流装置中的自碰撞作用，使铅膏颗粒破碎并且及时清除生成的反应物，浆液在节流装置与搅拌罐间循环反应；
（3）反应30-100min后关闭循环泵，将浆液排入压滤装置，滤饼送入冶炼炉进行低温冶炼，滤液回收再生。
进一步地，所述的脱硫剂为碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸氢钠中的一种或两种以上。
进一步地，所述的节流装置为流体通道上设置的一个或多个缩径管，或流体通道上使流体通道断面缩小的元件；所述浆液通过节流装置的流速控制在15m/s~80m/s。
本发明的有益效果在于：
本发明在不过多增加能耗的基础上，通过改进原有脱硫装置，通过节流造成反应浆液中颗粒间的剧烈自碰撞，在铅膏颗粒自碰撞的作用下及时清除包裹在铅膏颗粒表面的产物，使铅膏充分与脱硫剂接触，加快反应速率，也使反应进行的更彻底，从而大幅提高脱硫效率，终了物料含硫率低于0.5%，与改进前没有节流装置的工艺相比，本发明处理后的铅膏含硫率显著降低。同时，本发明运行稳定，操作简单，能耗低，适合我国现有铅膏脱硫装置的改造与运用。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，铅膏的主要成分包括：PbSO4（50-60%）、PbO2（30-35%）、PbO（10-15%）和其他物质（0.2-0.7%）。。
实施例1
本发明提供的基于节流自碰撞的铅膏脱硫工艺，具体步骤如下：首先将废铅酸电池破碎后所得铅膏加水配成质量百分数为30%的浆液，然后泵入脱硫搅拌罐1，泵入量为10m3，以Na2CO3作为脱硫剂，按Na2CO3与 PbSO4的摩尔比为1.1：1进行添加，然后通过蒸汽加热控制反应温度为30℃，开启搅拌5min后，将搅拌罐内的浆液通过循环泵2泵入节流装置3，浆液在搅拌罐与节流装置之间循环，循环泵流量为20 m3/h，脱硫器的节流部位的浆液流速为20m/s。原始铅膏含硫率为5.6%，经此脱硫工艺脱硫50min，脱硫后铅膏含硫率为0.46%。
在关闭循环泵2和节流装置3，只开启搅拌罐1的情况下，按照以上相同条件进行脱硫反应，50min后得到铅膏含硫率为0.87%。
实施例2
本发明提供的基于节流自碰撞的铅膏脱硫工艺，具体步骤如下：首先将废铅酸电池破碎后所得铅膏加水配成质量百分数为60%的浆液，然后泵入脱硫搅拌罐1，泵入量为10m3，以Na2CO3作为脱硫剂，按Na2CO3与 PbSO4的摩尔比为1.1：1进行添加，然后通过蒸汽加热控制反应温度为40℃，开启搅拌5min后，将搅拌罐内的浆液通过循环泵2泵入节流装置3，浆液在搅拌罐与节流装置之间循环，循环泵流量为30 m3/h，脱硫器的节流部位的浆液流速为30m/s。原始铅膏含硫率为5.7%，经此脱硫工艺脱硫40min，脱硫后铅膏含硫率为0.23%。
在关闭循环泵2和节流装置3，只开启搅拌罐1的情况下，按照以上相同条件进行脱硫反应，40min后得到铅膏含硫率为1.35%。
实施例3
本发明提供的基于节流自碰撞的铅膏脱硫工艺，具体步骤如下：首先将废铅酸电池破碎后所得铅膏加水配成质量百分数为70%的浆液，然后泵入脱硫搅拌罐1，泵入量为10m3，以Na2CO3作为脱硫剂，按Na2CO3与 PbSO4的摩尔比为1.1：1进行添加，然后通过蒸汽加热控制反应温度为50℃，开启搅拌5min后，将搅拌罐内的浆液通过循环泵2泵入节流装置3，浆液在搅拌罐与节流装置之间循环，循环泵流量为50 m3/h，脱硫器的节流部位的浆液流速为50m/s。原始铅膏含硫率为5.3%，经此脱硫工艺脱硫30min，脱硫后铅膏含硫率为0.14%。
在关闭循环泵2和节流装置3，只开启搅拌罐1的情况下，按照以上相同条件进行脱硫反应，30min后得到铅膏含硫率为2.13%。

Claims (3)

1.一种基于节流自碰撞的铅膏脱硫方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将铅膏浆液与脱硫剂按比例混合加入搅拌罐中进行反应；
（2）开启循环泵，将搅拌罐中的浆液泵入节流装置，使浆液在节流装置与搅拌罐间循环反应；
（3）反应后关闭循环泵，将浆液排入后续处理装置；
所述的铅膏浆液的质量分数为60%-70%，脱硫剂与铅膏浆液中的硫酸铅的摩尔比为1-1.2:1，反应温度为20-40℃，反应总时间为30-100min；
所述浆液通过节流装置的流速控制在15 ~80m/s。
2.根据权利要求1所述的基于节流自碰撞的铅膏脱硫方法，其特征在于：所述的节流装置为流体通道上设置的一个或多个缩径管，或流体通道上使流体通道断面缩小的元件。
3.根据权利要求1所述的基于节流自碰撞的铅膏脱硫方法，所述脱硫剂为碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸氢钠中的一种或两种以上。
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