CN106990157A - 一种精铅材料的检测方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种精铅材料的检测方法及其应用，包括下列步骤a.原材料微量元素检测；b.铅粉制造，记录铅粉的氧化度、视密度、筛析率、Fe含量、吸酸值、吸水率；c.铅膏和制：采用精铅铅粉进行正负极用铅膏和制，记录铅膏视密度、针入度、含水量；d、电池装配及化成：采用拉网极板进行电池组装及化成，记录电池化成终点密度、大电流检测终止电压；e、电池性能检测：对比检测电池电导值、储备容量、低温启动性能、20小时率容量衰减率、40℃自放电性能、水损耗、国标循环耐久Ⅰ。本发明为精铅材料的检测和研究提供了一套有效的方法。

Description

一种精铅材料的检测方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种精铅材料的检测方法及其应用。
背景技术
目前铅酸蓄电池行业绝大多数以电解铅为主要制造原材料。电解法经过初 步除铜，然后铸型成粗铅阳极，电解，精铅在阴极析出，析出铅入精炼锅精炼 再次除杂质成型。随着国家环保要求的提升及原生铅资源匮乏的现状，精铅作 为一种新型资源进入市场。
火法精练精铅的方法：它包括下列步骤a、废铅熔化；b、除锑在温度为500～ 650℃时加入占废铅重量的二十到十分之一的废蓄电池，搅拌，同时加入占废铅 重量的四十到二十分之一的氢氧化钠或碳酸钠或碳酸氢钠三到四次，除锑时间 为3～4小时，将浮在铅液上面的锑渣捞去；c、除铜降温到320～350℃，加入 占废铅重量的1～1.2％赤磷进行除铜；反应时间为2～3小时，将浮在铅液上面 的铜渣捞去，即得纯铅。
随着火法精练精铅技术的日益成熟，精铅质量明显提高，纯度可达到 99.99％，成本大幅度下降，污染大大减小，可达到废水、废气、废渣的零排放， 真正实现了无污染再生铅，使再生铅生产上了一个新台阶。
火法精练与电解法相比，虽然主要成分Pb大致相同，但其微量元素不尽相 同，传统的检测手段和研究方法因无法对精铅材料中极微量的铂、钴、镍、铬 等元素进行准确定量分析，已不适用于精铅材料的检测和研究。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种精铅材料的检测方法及其应用，对经过火 法精练的精铅材料进行微量元素检测和对精铅材料的性能进行研究，为提高铅 酸蓄电池质量提供了合理有效的检测方法和筛选指标。
为了达到上述目的，本发明提供一种精铅材料的检测方法，包括下列步骤：
a.原材料微量元素检测；
b.铅粉制造：记录铅粉的氧化度、视密度、筛析率、Fe含量、吸酸值、吸水 率；
c.铅膏和制：采用精铅铅粉进行正负极用铅膏和制，记录铅膏视密度、针入 度、含水量；
d.电池装配及化成：采用拉网极板进行电池组装及化成，记录电池化成终点 密度、大电流检测终止电压；
e.电池性能检测：对比检测电池电导值、储备容量、低温启动性能、20小时 率容量衰减率、40℃自放电性能、水损耗、国标循环耐久Ⅰ。
本发明采用ICP-MS微量元素分析技术，对精铅材料中的铂、钴、镍、铬等 微量元素进行定量分析。
与传统无机分析技术相比，电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术因其具有 最低的检出限最宽的动态线性范围干扰少分析精密度高分析速度快以及检测模 式灵活多样等特点，泛应用于环境、医学、生物、半导体、冶金、石油、核材 料分析等领域。
同时用精铅制造铅粉，经过铅膏和制、极板涂填、固化干燥后制成拉网生 板，记录铅粉制造、和膏、涂填、固化干燥过程产品理化指标参数。
采用拉网极板制作富液免维护铅酸蓄电池，并与电解铅铅粉制造的电池平 行对比检测电池相关性能。
本发明与现有技术相比有如下益处：
本发明能够对精铅材料中的铂、钴、镍、铬等极微量元素进行定量分析，结 果精确，有效识别微量元素对电池性能的影响；本发明与传统无机分析技术相 比，电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术因其具有最低的检出限最宽的动态线 性范围干扰少分析精密度高，能够准确定量分析精铅材料中极微量的铂、钴、 镍、铬等元素。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动 前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种精铅材料的检测方法，包括下列步骤：
a.原材料微量元素检测，原材料微量元素检测方法是采用电感耦合等离子 体质谱ICP-MS检测技术:
与传统无机分析技术相比，在ICP-MS中，ICP作为质谱的高温离子源 (7000K)，样品在通道中进行蒸发、解离、原子化、电离等过程。离子通过样 品锥接口和离子传输系统进入高真空的MS部分，MS部分为四极快速扫描质谱仪， 通过高速顺序扫描分离测定所有离子，扫描元素质量数范围从6到260，并通过 高速双通道分离后的离子进行检测，浓度线性动态范围达9个数量级从ppq到 1000ppm直接测定。因此，与传统无机分析技术相比，ICP-MS技术提供了最低 的检出限、最宽的动态线性围、干扰最少、分析精密度高、分析速度快、可进 行多元素同时测定以及可提供精确的同位素信息等分析特性。ICP-MS的谱线简 单；检测模式灵活多样,广泛应用于环境、医学、生物、半导体、冶金、石油、 核材料分析等领域。
b.铅粉制造：记录铅粉的氧化度、视密度、筛析率、Fe含量、吸酸值、吸 水率；
c.铅膏和制：采用精铅铅粉进行正负极用铅膏和制，记录铅膏视密度、针 入度、含水量；
d.电池装配及化成：采用拉网极板进行电池组装及化成，记录电池化成终 点密度、大电流检测终止电压；
e.电池性能检测：对比检测电池电导值、储备容量、低温启动性能、20小 时率容量衰减率、40℃自放电性能、水损耗、国标循环耐久Ⅰ。
进一步，作为优选，对所述原材进行用电感耦合等离子体质谱ICP-MS检测 的具体步骤为：
称取0.5g电池铅粉样品于消解罐内，加入10mL HNO3，在消解罐上加上防爆 膜,旋紧顶盖，将消解罐放入微波炉内，红外扫描异常监控系统的温度设为 220℃。微波消解分两步进行：
步骤1：功率300W，斜坡升温6min，压力300psi(1psi＝6.89kPa)， 温控180℃，保持时间4min；
步骤2：功率300W，斜坡升温20min，压力600psi，温控210℃，保持时间 5min。
消解完毕，当压力显示小于50psi时，打开罐盖，将样品消解液放置通风橱 内静置抽风至样品溶液清澈，然后用体积分数2％HNO3转移至100mL容量瓶中， 定容，进一步用超纯水稀释溶液至铅离子浓度大约为500mg/L，在最优实验条件 下用HR-ICP-MS法测定铂、钴、镍、铬微量元素含量。
在对原材料采用电感耦合等离子体质谱ICP-MS检测时，为提高检查的精确 度，采用用单一的低浓度硝酸溶解原材料精铅样品，以低温慢溶的方式使合金 溶解更完全，采用标准和样品同时加铅基体消除基体干扰，提高了此类样品分 析的准确度。
上述精铅材料的检测方法在电池性能判别上的应用，其在对电池性能判别的 具体指标为：电池电导值、储备容量、低温启动性能、20小时率容量衰减率、 40℃自放电性能、水损耗、国标循环耐久Ⅰ。
实施例
本发明精铅检测与研究技术包括以下步骤：
①成分检测：电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术，对精铅中微量元素进 行定量测定；
②铅粉制造：采用岛津铅粉机进行铅粉制造，记录铅粉的氧化度、视密度、 筛析率、Fe含量、吸酸值、吸水率；
③铅膏和制：采用精铅铅粉进行正负极用铅膏和制，记录铅膏视密度、针 入度、含水量；
1 铅粉氧化度 76.0±3.0％
2 铅粉吸水值 100～110ml/kg
3 铅膏针入度 (+)16±2(-)20±2
4 铅膏视密度 (+)(4.25±0.05)(-)(4.35±0.05)
5 干生板游离铅含量 正极≤2％；负极≤4％
6 干生板水分含量 ≤1％
④极板制造：采用拉网板栅进行极板涂填、固化干燥，检测极板游离铅含 量、水分、跌落强度；
⑤电池装备及化成：采用拉网极板进行电池组装及化成，记录电池化成终 点密度、大电流检测终止电压；
⑥电池性能检测：对比检测电池电导值、储备容量、低温启动性能、20小 时率容量衰减率、40℃自放电性能、水损耗、国标循环耐久Ⅰ。
具体电池性能检测方法与要求：
①电导值：电导仪；
②储备容量：参见GB/T 5008.1-2013 5.4.2储备容量试验方法；
③低温启动性能：参见GB/T 5008.1-2013 5.5.1低温起动能力试验方法；
④20小时率容量衰减率：连续进行三次20小时率容量测试，计算衰减率， 20小时率容量参见GB/T 5008.1-2013 5.4.1；
⑤40℃自放电：电池放置于恒温40℃水浴槽中，水位离大盖2厘米，每24 小时记录电池开路电压变化，记录时间为1个月；
⑥水损耗：参见GB/T 5008.1-2013 5.10水损耗试验方法；
⑦循环耐久Ⅰ：参见GB/T 5008.1-2013 5.9.2循环寿命Ⅰ试验。
对比分析
利用本发明精铅检测检测方法得出的电解铅铅粉制造的电池平行对比检测 电池相关性能。
精铅电池与国标1#电解铅电池性能对比检测，结果显示：
①精铅相对于国标1#电解铅而言，其Ag、Bi、Se等元素含量略高；
②精铅与国标1#电解铅两个方案电池电导值、储备容量、低温启动性能、 充电接受性能、20小时率容量衰减率、水损耗、自放电、循环耐久寿命等基本 相当，无明显差异。但精铅生产工艺和设备相对制造成本要低于电解铅，已作 为取代电解铅材料进行推广应用。
本发明提出一种精铅材料的成分检测方法，采用电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS)技术，对精铅中微量元素进行定量测定；同时对精铅材料对电池性能 的影响提出研究和验证方法：以富液启动铅酸蓄电池为载体，对精铅电池电导 值、储备容量、低温启动性能、充电接受性能、20小时率容量衰减率、水损耗、 自放电、循环耐久寿命等性能进行对比检测和判定。
最终，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述 实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在 形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定 的范围。

Claims (5)

1.一种精铅材料的检测方法，其特征在于，包括下列步骤：
a.原材料微量元素检测；
b.铅粉制造：记录铅粉的氧化度、视密度、筛析率、Fe含量、吸酸值、吸水率；c.铅膏和制：采用精铅铅粉进行正负极用铅膏和制，记录铅膏视密度、针入度、含水量；
d.电池装配及化成：采用拉网极板进行电池组装及化成，记录电池化成终点密度、大电流检测终止电压；
e.电池性能检测：对比检测电池电导值、储备容量、低温启动性能、20小时率容量衰减率、40℃自放电性能、水损耗、国标循环耐久Ⅰ。
2.根据权利要求1所述的精铅材料的检测方法，其特征在于：所述原材料微量元素检测采用电感耦合等离子体质谱ICP-MS检测技术。
3.根据权利要求1所述的精铅材料的检测方法，其特征在于：采用电感耦合等离子体质谱ICP-MS检测技术对原材料微量元素中检测钴、镍、铬元素进行定量分析。
4.根据权利要求1所述的精铅材料的检测方法在电池性能判别上的应用。
5.根据权利要求4所述的精铅材料的检测方法在电池性能判别上的应用，其特征在于，对电池性能判别的具体指标为：电池电导值、储备容量、低温启动性能、20小时率容量衰减率、40℃自放电性能、水损耗、国标循环耐久Ⅰ。
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