CN105734274A - 一种基于气液混流的铅膏脱硫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于气液混流的铅膏脱硫方法，属于废旧铅酸蓄电池资源再生领域。本发明的方法具体包括：铅膏先配制成一定浓度的铅膏浆液，然后存储在储罐中，再向储罐中添加脱硫剂，经过循环泵升压后与压缩空气混合再进入脱硫器，脱硫器内置导流片；脱硫器内铅膏浆液与气流造成剧烈湍流，实现反应物表面的瞬时更新，高效脱硫。本发明的基于气液混流的铅膏脱硫方法，工艺简单，反应迅速，生产能力大，运行维护方便。

Description

一种基于气液混流的铅膏脱硫方法
技术领域
本发明涉及一种废旧铅酸蓄电池铅膏脱硫方法，属于铅资源循环领域。
背景技术
铅酸蓄电池广泛应用在汽车、摩托车、电动助力车、通信、军事等领域，我国每年报废的铅酸蓄电池近3亿只，含铅350多万吨。废旧铅酸蓄电池资源循环利用是循环经济的重要内容，不仅可以回收铅、塑料等资源，而且也是环境保护的需要。废旧铅酸蓄电池收集后破碎分选得到塑料、铅栅、铅膏等都需要回收利用。其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。废铅膏资源目前的再生工艺主要有高温火法熔炼和预脱硫——低温熔炼两种，高温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在还原剂的作用下还原为铅，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。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。本发明提供了一种简便易行的铅膏脱硫方法，通过在内置导流元件的脱硫反应器内造成脱硫浆液的高度气液混流，瞬时剥落铅膏颗粒表面包裹的碳酸铅产物层，使硫酸铅及时与脱硫剂接触反应，从而提高反应速率，也使反应进行的更彻底。
发明内容
本发明提供一种基于气液混流的铅膏脱硫方法。
本发明的技术方案为：
一种基于气液混流的铅膏脱硫方法，包括如下步骤：
（1）在储罐中配制质量分数为15%~75%的铅膏浆液，将铅膏脱硫剂与铅膏浆液有效成分PbSO4按摩尔比1~1.2:1投加至储罐，反应温度10~80℃，搅拌转速40~150转/分；
（2）开启循环泵，储罐中的铅膏浆液经过循环泵升压后与压缩空气混合，然后进入脱硫器，在脱硫器中进行气液混流强制脱硫反应，脱硫器的铅膏浆液流速控制在10~70m/s，铅膏浆液与压缩空气的液气比为1:1~1.5；
（3）铅膏颗粒表面覆盖的PbCO3被迅速破除使反应充分，铅膏浆液在储罐、循环泵和脱硫器三者之间循环；反应进行30~60min后关闭循环泵，铅膏浆液脱硫完全后母液进入后续处理装置，如固液分离装置，固相低温熔炼，液相回收利用。
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，所述的脱硫器内部设置导流机构，为可以造成流体旋转的构件，优选螺旋片、旋流片或多组螺旋片或旋流片的组合。
本发明的有益效果在于：
本发明基于气液混流的方法，强化了铅膏浆液与脱硫剂的有效接触，使得铅膏脱硫的效率进一步提升，脱硫后的铅膏含硫率极低，且脱硫时间明显缩短，实验证明，含硫5.2%~5.8%的铅膏，经过本系统脱硫，30分钟含硫率<0.5%，且系统运行稳定，能耗低，与其他铅膏脱硫反应方式相比，优势明显。
附图说明
图1是本发明的设备流程示意图。
图2是本发明的脱硫器的内部结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明并不限于此。
实施例1
本发明提供的一种基于气液混流的铅膏脱硫方法，如图1所示，在铅膏储罐1中配制质量分数为20%的铅膏浆液，体积为5m3，用Na2CO3作为脱硫剂，Na2CO3与PbSO4投加比按1：1.05，铅膏浆液与脱硫剂搅拌均匀后开启循环泵2，铅膏浆液经过循环泵2升压后与压缩空气混合，然后进入脱硫器3，脱硫器3内部设置螺旋片，在脱硫器3中进行气液混流强制脱硫，铅膏浆液在储罐1、循环泵2和脱硫器3三者间循环，循环泵2流量为30m3/h，液气比控制为1:1.2，脱硫器3中铅膏浆液流速25m/s。原始铅膏含硫率5.7%，经此工艺脱硫反应40min，固液分离后铅膏含硫率0.38%。
相同条件下，没有压缩空气时反应30min，铅膏含硫率2.3%，而如果脱硫反应进行60min，含硫率为0.48%，这说明与压缩空气混合，显著强化了铅膏浆液与脱硫剂的有效接触，从而不仅明显地缩短了反应时间，也降低了脱硫后铅膏的含硫率；而相同条件下，脱硫器没有导流机构时，反应30min，铅膏含硫率3.2%。
实施例2
本发明提供的一种基于气液混流的铅膏脱硫方法，如图1所示，在铅膏储罐1中配制质量分数为40%的铅膏浆液，体积为5m3，用Na2CO3作为脱硫剂，Na2CO3与PbSO4投加比按1：1.1，铅膏浆液与脱硫剂搅拌均匀后开启循环泵2，铅膏浆液经过循环泵2升压后与压缩空气混合，然后进入脱硫器3，脱硫器3内部设置旋流片，在脱硫器3中进行气液混流强制脱硫，铅膏浆液在储罐1、循环泵2和脱硫器3三者间循环，循环泵2流量为50m3/h，液气比控制为1:1.3，脱硫器3中铅膏浆液流速40m/s。原始铅膏含硫率5.6%，经此工艺脱硫反应30min，固液分离后铅膏含硫率0.42%。
相同条件下，没有压缩空气时反应30min，铅膏含硫率2.4%，反应60min，含硫率为0.49%，；相同条件下，脱硫器没有导流机构时，反应30min，铅膏含硫率3.0%。
实施例3
本发明提供的一种基于气液混流的铅膏脱硫方法，如图1所示，在铅膏储罐1中配制质量分数为60%的铅膏浆液，体积为5m3，用(NH4)2CO3作为脱硫剂，(NH4)2CO3与PbSO4投加比按1：1.2，铅膏浆液与脱硫剂搅拌均匀后开启循环泵2，铅膏浆液经过循环泵2升压后与压缩空气混合，然后进入脱硫器3，脱硫器3内部设置螺旋片，在脱硫器3中进行气液混流强制脱硫，铅膏浆液在储罐1、循环泵2和脱硫器3三者间循环，循环泵2流量为50m3/h，液气比控制为1:1.3，脱硫器3中铅膏浆液流速50m/s。原始铅膏含硫率5.7%，经此工艺脱硫反应40min，固液分离后铅膏含硫率0.39%。
相同条件下，没有压缩空气时反应40min，铅膏含硫率2.8%，反应80min，含硫率为0.49%；相同条件下，脱硫器没有导流机构时，反应30min，铅膏含硫率3.4%。
以上实施例中的数据说明，与压缩空气混合，能够显著强化铅膏浆液与脱硫剂的有效接触，从而不仅显著地缩短了反应时间，也明显降低了脱硫后铅膏的含硫率。

Claims (6)

1.一种基于气液混流的铅膏脱硫方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在储罐中将铅膏浆液与脱硫剂混合，在搅拌条件下反应；
（2）开启循环泵，储罐中的铅膏浆液经过循环泵升压后与压缩空气混合，然后进入脱硫器，在脱硫器中进行气液混流强制脱硫反应，铅膏浆液在储罐、循环泵和脱硫器三者之间循环；
（3）反应后关闭循环泵，将浆液排入后续处理装置。
2.根据权利要求1所述的基于气液混流的铅膏脱硫方法，其特征在于，所述的脱硫器内部设置导流机构。
3.根据权利要求2所述的基于气液混流的铅膏脱硫方法，其特征在于，所述的导流机构为螺旋片、旋流片或多组螺旋片或旋流片的组合。
4.根据权利要求1至3任一项所述的基于气液混流的铅膏脱硫方法，其特征在于，所述的铅膏浆液的质量分数为15%-75%，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10~80℃，搅拌转速为40~150转/分。
5.根据权利要求4所述的基于气液混流的铅膏脱硫方法，其特征在于，铅膏浆液在脱硫器中的流速控制在10~70m/s，铅膏浆液与压缩空气的液气比为1:1~1.5。
6.根据权利要求5所述的基于气液混流的铅膏脱硫方法，其特征在于，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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