CN107204496A - 一种废旧铅酸电池铅膏制备纯铅的方法 - Google Patents

一种废旧铅酸电池铅膏制备纯铅的方法 Download PDF

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黄妍
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Abstract

本发明涉及一种废旧铅酸电池铅膏制备纯铅的方法。本发明的方法包括①铅膏加脱硫剂预脱硫；②预脱硫后含铅混合物加入制膏剂调浆涂覆到板材上，烘干制成极板；③将极板作为阴极电解制备金属铅；④铅加热熔化制成铅锭或直接压成铅锭。本发明工艺简单，电解液可循环使用，不仅能实现废旧铅酸电池的资源化利用，资源化所得的纯铅纯度高，品质好，而且制备成本低，经济效益好，具有非常好的工业应用价值。

Description

一种废旧铅酸电池铅膏制备纯铅的方法
技术领域
本发明属于资源回收和利用工艺，特别涉及一种废旧铅酸电池破碎分离后的铅膏经处理后获得的高纯铅的方法，该工艺可实现铅膏的固体电解，从而使得该工艺具有操作简便和良好的经济性的特点。
背景技术
铅酸蓄电池在汽车、电动车、潜艇、移动通讯基站等场合广泛应用，我国是全球最大的铅酸蓄电池生产国、消费国和出口国。我国每年大约有1.1亿只废铅酸蓄电池产生，含铅的金属量约为200万吨，如何高效、清洁的回收废铅酸蓄电池中铅成为重大的技术需求，其中废旧铅酸电池破碎分离后的铅膏处理制备精铅最为关键。铅膏中主要含有PbSO4(50~60%)、PbO2 (20~30%)、PbO(10~20%)、少量的金属铅(3%以下)及少量杂质。目前处理铅膏制精铅方法有火法-电解法和湿法-电解法。火法-电解法是先铅膏预脱硫后低温熔炼得到粗铅，然后电解粗铅制精铅；湿法-电解法是先还原和提取铅膏中的铅，得到铅溶液后再电解和湿法处理两种方法，但这两种方法均为先获得粗铅，然后再通过电解对粗铅进行精制，流程较长，工艺繁琐，成本高。
本发明旨在充分利用电解制备优势的同时，优化工艺，以期缩短工艺，降低处理成本，进一步提升铅的品质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废旧铅酸电池铅膏制备纯铅的方法，本发明涉及废旧铅酸电池破碎分离后的铅膏经处理后直接固体电解获得高纯铅的方法和工艺。本发明的方法包括①铅膏加脱硫剂（以碳酸氢铵为例）预脱硫；②预脱硫后含铅混合物加入制膏剂（以聚乙烯醇为例）调浆涂覆到板材（以不锈钢为例）上，烘干制成极板；③将极板作为阴极电解制备金属铅；④铅加热熔化制成铅锭或直接压成铅锭。本发明具有工艺简单、获得精铅纯度高，电解液可循环使用的特点。
在废旧铅酸电池铅膏制备纯铅的方法中，铅膏预脱硫后得到碳酸铅和二氧化铅混合含铅料与聚乙烯醇溶液制备阴极板进行电解是该工艺关键的步骤，本法涉及的化学反应有:
(1)PbSO4 + MCO3 = PbCO3 + MSO4
涉及的电解反应有：
(2)PbCO3+2H++2e = Pb+H2O+CO2 （阴极）
(3)PbO2 + 4e = Pb（阴极）
(4)H2O-2e=2H++1/2O2 （阳极）
从上面反应式中可看到电解过程中电解液中的氢离子本身并不消耗，电解液中的氢离子起到连续溶解碳酸铅的作用而不被消耗，因此利用脱硫后的固体电解是一个十分便利的过程。
本发明的技术方案为：
一种废旧铅酸电池铅膏制备纯铅的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）铅膏预脱硫：将废旧铅酸电池破碎分离后的铅膏和脱硫剂调制成浆液，搅拌反应后进行过滤分离，得到滤液和含铅滤饼；
（2）铅膏极板制备：将步骤（1）所得含铅滤饼加入制膏剂和水调浆后涂覆到板材上，烘干得到铅膏极板；
（3）电解：将步骤（2）所得铅膏极板作为阴极，浸入电解液中电解得到金属铅。
进一步地，步骤（1）中，所述的脱硫剂为碳酸钠、碳酸氢铵或碳酸铵中的一种或两种以上，其加入量与铅膏中PbSO4的摩尔比为1.0~1.1：1。
进一步地，步骤（2）中，所述的制膏剂优选聚乙烯醇，聚乙烯醇与步骤（1）中得到的含铅滤饼的质量比为0.001~0.05：1，水的质量与含铅滤饼质量比为1~10:1。
进一步地，步骤（2）中，所述的板材为石墨、不锈钢或铅。
进一步地，步骤（3）中，所述电解液为乙酸、氟硼酸、氟硅酸中的一种，其质量浓度（即质量百分数）为1~50%。
上述所得金属铅可加热熔化制成铅锭或直接压成铅锭。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明工艺简单，与现有技术相比，纯铅的获得，不需要先通过粗铅的获得，而是直接对铅膏进行电解，明显缩短了工艺，降低了成本。
（2）本发明阴极板中的碳酸铅不断与电解液中的氢离子反应而溶解，但电解过程中由于氧气的析出而再生出氢离子，本质并不消耗氢离子，使得电解液能不断循环使用，所得电解铅纯度非常高，最高能接近100%，完全达到直接回用到铅酸蓄电池的质量要求。
总之，本发明不仅能实现废旧铅酸电池的资源化利用，资源化所得的纯铅纯度高，品质好，而且制备成本低，经济效益好，具有非常好的工业应用价值。
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
（1）将废旧铅酸电池破碎分离后的铅膏和等摩尔量的碳酸钠调制成浆状，将铅膏中的硫酸铅转化为碳酸铅，压滤，得到含铅滤饼；
（2）在步骤（1）中得到的含铅滤饼中，加入含铅滤饼2倍质量的聚乙烯醇溶液（质量分数为1.5%）调成浆液，涂到不锈钢板上，烘干，得到铅膏极板；
（3）以步骤（2）中所得铅膏极板作为阴极，石墨板作为阳极，在质量分数为20%的四氟硼酸溶液中电解得到精铅，铅的纯度为99.995%。
实施例2
（1）将废旧铅酸电池破碎分离后的铅膏和1.1倍摩尔量的碳酸氢铵调制成浆状，将铅膏中的硫酸铅转化为碳酸铅，压滤，得到含铅滤饼；
（2）在 步骤（1）中得到的含铅滤饼中，加入含铅滤饼3倍质量的聚乙烯醇溶液（质量分数为1.0%）调成浆液，涂到不锈钢板上，烘干，得到铅膏极板；
（3）以步骤（2）所得铅膏极板作为阴极，石墨板作为阳极，在质量分数为30%的六氟硅酸溶液中电解得到精铅，铅的纯度为 99.991%。
实施例3
（1）将废旧铅酸电池破碎分离后的铅膏和1.1倍摩尔量的碳酸铵调制成浆状，将铅膏中的硫酸铅转化为碳酸铅，压滤，得到含铅滤饼；
（2）在 步骤（1）中得到的含铅滤饼中，加入含铅滤饼等质量的聚乙烯醇溶液（质量分数为1.0%）调成浆液，涂到石墨板上，烘干，得到铅膏极板；
（3）以步骤（2）所得铅膏极板作为阴极，石墨板作为阳极，在质量分数为20%的乙酸溶液中电解得到精铅，铅的纯度为99.993%。
实施例4
（1）将废旧铅酸电池破碎分离后的铅膏和等摩尔量的碳酸氢铵调制成浆状，将铅膏中的硫酸铅转化为碳酸铅，压滤，得到含铅滤饼；
（2）在 步骤（1）中得到的含铅滤饼中，加入含铅滤饼1.5倍质量的聚乙烯醇溶液（质量分数为1.0%）调成浆液，涂到铅板上，烘干，得到铅膏极板；
（3）以步骤（2）所得铅膏极板作为阴极，石墨板作为阳极，在质量分数为15%的六氟硅酸溶液中电解得到精铅，铅的纯度为99.989%。
实施例5
（1）将废旧铅酸电池破碎分离后的铅膏和1.1倍摩尔量的碳酸氢铵调制成浆状，将铅膏中的硫酸铅转化为碳酸铅，压滤，得到含铅滤饼；
（2）在 步骤（1）中得到的含铅滤饼中，加入含铅滤饼2倍质量的聚乙烯醇溶液（质量分数为2.0%）调成浆液，涂到不锈钢板上，烘干，得到铅膏极板；
（3）以步骤（2）所得铅膏极板作为阴极，石墨板作为阳极，在质量分数为25%的四氟硼酸溶液中电解得到精铅，铅的纯度为99.992%。
上述实施例表明，本发明工艺简单，且工艺条件温和，处理周期短，成本低，所得铅的纯度能接近100%。

Claims (5)

1.一种废旧铅酸电池铅膏制备纯铅的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）铅膏预脱硫：将废旧铅酸电池破碎分离后的铅膏和脱硫剂调制成浆液，搅拌反应后进行过滤分离，得到滤液和含铅滤饼；
（2）铅膏极板制备：将步骤（1）所得含铅滤饼加入制膏剂和水调浆后涂覆到板材上，烘干得到铅膏极板；
（3）电解：将步骤（2）所得铅膏极板作为阴极，浸入电解液中电解得到金属铅。
2.根据权利要求1所述的废旧铅酸电池铅膏制备纯铅的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的脱硫剂为碳酸钠、碳酸氢铵或碳酸铵中的一种或两种以上，其加入量与铅膏中PbSO4的摩尔比为1.0~1.1：1。
3.根据权利要求1所述的废旧铅酸电池铅膏制备纯铅的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的制膏剂为聚乙烯醇，聚乙烯醇与步骤（1）中得到的含铅滤饼质量比为0.001~0.05：1，水的质量与含铅滤饼质量比为1~10:1。
4.根据权利要求1所述的废旧铅酸电池铅膏制备纯铅的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的板材为石墨、不锈钢或铅。
5.根据权利要求1所述的废旧铅酸电池铅膏制备纯铅的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述的电解液为乙酸、氟硼酸、氟硅酸中的一种，电解液的质量分数为1~50%。
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