CN107394300A - 一种废铅酸蓄电池铅膏的脱硫方法 - Google Patents

一种废铅酸蓄电池铅膏的脱硫方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废铅酸蓄电池铅膏的脱硫方法，涉及脱硫技术领域。本发明方法包括：以碳酸铵为脱硫剂对铅膏进行湿法脱硫，铅膏、稀释铅膏的水及碳酸铵的混合物在脱硫罐与强制脱硫器之间循环及搅拌，脱硫铅膏送入冶炼系统，脱硫液体作为稀释铅膏的液体重复使用，重复使用后的二次脱硫液体进入蒸发结晶系统并产出硫酸铵。本发明方法由于将脱硫液体重复使用后提高了其含盐浓度，降低了脱硫液体进入蒸发结晶系统的成本，本发明采用碳酸铵为脱硫剂，生产出的硫酸铵具有使用价值，本发明脱硫过程使用了特殊结构的强制脱硫器，可将包覆在硫酸铅表面新生成的碳酸铅颗粒粉碎去除，保证脱硫过程顺利进行，提高了脱硫效率，减少了环境污染。

Description

一种废铅酸蓄电池铅膏的脱硫方法
技术领域
本发明涉及脱硫技术领域，尤其涉及一种废铅酸蓄电池铅膏的脱硫方法。
背景技术
铅是人类常用金属之一，目前铅的主要用途用于铅酸蓄电池，椐不完全统计，全世界消费的铅中，80％左右用于铅酸蓄电池。随着通讯与交通运输业的发展，在近期内人类对铅蓄电池的需求将继续增长，而按照目前铅矿的储采比，铅资源日益枯竭，而铅酸蓄电池的使用寿命只有2-4年，每年报废的数量巨大，废铅酸蓄电池中含有铅、锑、锡和硫酸等化学成分，如不加以处理和回收，不仅会给生态环境造成严重污染，还会造成资源的浪费，且回收铅酸蓄电池铅的成本大大低于原生铅生产成本，因而再生铅回收已经成为实现铅工业可持续发展的必由之路。
废铅酸蓄电池由如下部分组成：电解液11-30％；铅或铅合金板栅20-30％；铅膏40-60％，有机物20-30％。电解液可综合回收利用，PP经清洗混炼再生制造蓄电池外壳；PE等有机物可以回收作为燃料，铅及其他含铅化合物经冶炼制作合金成为制作蓄电池原料。
由于铅膏中含有大量的硫酸盐，因此铅膏的回收利用通常是废旧铅酸蓄电池回收利用着重研究的重点和难点。在再生铅火法熔炼中由于硫酸铅熔点高，分解温度在1000度以上，是熔炼过程中产生二氧化硫的主要原因，同时高温下造成大量的铅挥发损失。为了克服火法再生熔炼过程中产生二氧化硫对环境的污染及高温冶炼造成铅的挥发损失，国内外许多学者展开了铅膏的湿法脱硫的工艺研究。常用碳酸钠、氢氧化钠、碳酸铵、碳酸氢铵等脱硫剂将铅膏中的硫酸铅转化为可溶性硫酸盐及不溶性碳酸铅或氢氧化铅。溶液中硫酸钠或硫酸铵蒸发结晶后作为副产品出售。
由于碳酸铅在340度就可以分解为氧化铅，脱硫转化的碳酸铅，可以在较低的温度下进行火法冶炼，一般脱硫转化的铅膏冶炼温度至少比未脱硫转化的铅膏冶炼温度低100-150度，由于脱硫效率问题，一般还会有5％左右的硫化铅残留在转化后的铅膏中，在熔炼过程中仍然会产生二氧化硫的排放问题。以碳酸钠为脱硫剂的脱硫产物为硫酸钠，其经济价值不高，不能得到高效回收利用。以碳酸铵为脱硫剂的脱硫产物是硫酸铵，其可以作为化肥应用于农业生产中。
以上所使用脱硫剂都是作为盐加入到固体硫酸铅悬浮液中，经过化学反应转化为固体碳酸铅，尽管硫酸铅转化碳酸铅反应速度快，但反映过程中生成碳酸铅固体颗粒包裹于未反应的固体硫酸铅表面阻碍反应的进一步进行，实际上在通常措施条件下，硫酸铅转化率只有90-95％，同时为了保证反应正常进行固液比通常控制在1：1，因此传统脱硫工艺存在如下问题：1、由于碳酸铅固体颗粒包裹硫酸铅表面阻碍反应进一步进行，脱硫效率低，仍然存在排放超标问题。2、为保证反应进行固液比低，溶液浓度低结晶成本高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种废铅酸蓄电池铅膏的脱硫方法，主要目的是解决铅膏脱硫效率低及副产物溶液结晶成本高的问题。
为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种废铅酸蓄电池铅膏的脱硫方法，所述方法包括以下步骤：
以碳酸铵为脱硫剂对铅膏进行湿法脱硫，铅膏、稀释铅膏的水及碳酸铵的混合物在脱硫罐与强制脱硫器之间循环及搅拌，脱硫铅膏送入冶炼系统，脱硫液体作为稀释铅膏的液体重复使用，重复使用后的二次脱硫液体进入蒸发结晶系统并产出硫酸铵。
作为优选，所述方法的具体脱硫过程为：
一次脱硫：将铅膏与水在脱硫罐中混合并在常温下连续搅拌；将一定量的碳酸铵分批加入所述脱硫罐中搅拌形成第一混合液；搅拌同时，所述第一混合液经泵送至强制脱硫器内，后又返回至所述脱硫罐内继续搅拌，所述第一混合液在所述强制脱硫器与所述脱硫罐之间形成循环搅拌，所述循环搅拌结束后形成第二混合液，所述第二混合液经一次压滤进行固液分离，分离的一次固体脱硫铅膏送入冶炼系统，分离的一次脱硫液体返回至所述脱硫罐内继续循环搅拌；
二次脱硫：将铅膏加入存有所述一次脱硫液体的所述脱硫罐中并于常温下连续搅拌；将一定量的碳酸铵分批加入所述脱硫罐中搅拌形成第三混合液；搅拌同时，所述第三混合液经泵送至强制脱硫器内，后又返回至所述脱硫罐内继续搅拌，所述第三混合液在所述强制脱硫器与所述脱硫罐之间形成循环搅拌，所述循环搅拌结束后形成第四混合液，所述第四混合液经二次压滤进行固液分离，分离的二次固体脱硫铅膏送入冶炼系统，分离的二次脱硫液体送入蒸发结晶系统并产出硫酸铵。
作为优选，所述铅膏中硫含量与所述碳酸铵的摩尔比为1:1.05。
作为优选，所述铅膏与所述水的重量比为1:1，所述铅膏与所述一次脱硫液体的重量比为1:1。
作为优选，将所述碳酸铵加入到所述脱硫罐的过程分为3-4次加入。
作为优选，所述第一混合液在所述强制脱硫器与所述脱硫罐之间的循环搅拌时间为1.5h-2.5h。
作为优选，所述强制脱硫器具有冲击与粉碎功能以粉碎硫酸铅表面包覆的碳酸铅颗粒。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明采用碳酸铵进行脱硫，得到碳酸铅和硫酸铵，副产物硫酸铵具有广泛用途，硫酸铵是有特色的的碳肥品种，国内外普遍使用；硫酸铵能与食盐进行复分解反应制造氯化铵；硫酸铵能与硫酸铝作用生成明矾；硫酸铵能与硼砂等混合制造耐火材料等等。
2)现有技术中无机反应完成较快，由于反应过程中生成另一个固体碳酸铅，其可能包裹住硫酸铅，阻碍了脱硫反应进行，使脱硫不彻底；本发明在脱硫过程中加装了强制脱硫器，其作用是粉碎去除包裹在硫酸铅外表的碳酸铅，保证脱硫反应持续进行，提高脱硫效率。
3)本发明在保证脱硫效率的前提下，为降低结晶蒸发成本，脱硫固液比采用1:1，脱硫滤液重复使用一次，使进入结晶系统的溶液浓度可以达到350g/ml，比现有技术溶液浓度提高80％，结晶蒸发成本下降70％。
因此，本发明与现有技术相比具有脱硫效率高，结晶成本低，生产副产物市场好，产品用途广泛。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下以较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例
一次脱硫：先将20吨废铅酸蓄电池破碎，经破碎、分选、压滤后得到铅膏，将压滤后的铅膏约11吨投入存放有11-12吨水的脱硫罐中，在室温条件下连续搅拌，向上述脱硫罐中分次投加3.8吨碳酸铵，2h投加完成，形成第一混合液；搅拌同时，将第一混合液由泵经强制脱硫器到脱硫罐内循环脱硫反应45min，再次向脱硫罐投加余量碳酸铵，投加过程只进行搅拌，内循环强制脱硫停止；碳酸铵投加结束后，再次开启内循环强制脱硫器连续运行反应1h，循环搅拌结束后得到第二混合液；将第二混合液经压滤机进行固液分离，分离出的一次固体脱硫铅膏送入冶炼系统，并对铅膏取样分析，分离出的一次脱硫液体返回至脱硫罐作为二次脱硫液继续使用；经取样分析，一次铅膏初始含硫质量百分比为6.92％，脱硫结束后铅膏含硫质量百分比为0.29％，脱硫效率95.81％；
二次脱硫：将压滤后的10.5吨未脱硫铅膏加入存有11吨上述一次脱硫液体的脱硫罐中并于常温下连续搅拌；将3.75吨碳酸铵加入脱硫罐中搅拌形成第三混合液；搅拌同时，第三混合液经泵送至强制脱硫器内进行强制脱硫，后又返回至脱硫罐内继续搅拌，第三混合液在强制脱硫器与脱硫罐之间形成循环，1小时后碳酸铵投加完成，连续搅拌至循环搅拌结束后形成第四混合液，第四混合液经二次压滤进行固液分离，分离的二次固体脱硫铅膏送入冶炼系统，分离的二次脱硫液体送入蒸发结晶系统并产出硫酸铵；经检测分析，上述二次脱硫液体中含盐量为350g/L，二次铅膏初始含硫6.76％，脱硫结束后铅膏含硫质量百分比为0.376％，脱硫效率94.44％。
本发明采用碳酸铵进行脱硫，得到碳酸铅和硫酸铵，硫酸铵作为副产物可被使用。
本发明采用强制脱硫器进行脱硫反应，粉碎去除了包裹在硫酸铅表面的新生成的碳酸铅，保证脱硫反应顺利进行，提高了脱硫效率。
本发明将压滤后的一次脱硫液体返回脱硫罐与铅膏继续进行脱硫反应，达到重复使用目的，提高了脱硫液体的含盐浓度，降低了脱硫液体去蒸发结晶系统的成本。
以上公开的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种废铅酸蓄电池铅膏的脱硫方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
以碳酸铵为脱硫剂对铅膏进行湿法脱硫，铅膏、稀释铅膏的水及碳酸铵的混合物在脱硫罐与强制脱硫器之间循环及搅拌，脱硫铅膏送入冶炼系统，脱硫液体作为稀释铅膏的液体重复使用，重复使用后的二次脱硫液体进入蒸发结晶系统并产出硫酸铵。
2.根据权利要求1所述的一种废铅酸蓄电池铅膏的脱硫方法，其特征在于，所述方法的具体脱硫过程为：
一次脱硫：将铅膏与水在脱硫罐中混合并在常温下连续搅拌；将一定量的碳酸铵分批加入所述脱硫罐中搅拌形成第一混合液；搅拌同时，所述第一混合液经泵送至强制脱硫器内，后又返回至所述脱硫罐内继续搅拌，所述第一混合液在所述强制脱硫器与所述脱硫罐之间形成循环搅拌，所述循环搅拌结束后形成第二混合液，所述第二混合液经一次压滤进行固液分离，分离的一次固体脱硫铅膏送入冶炼系统，分离的一次脱硫液体返回至所述脱硫罐内继续循环搅拌；
二次脱硫：将铅膏加入存有所述一次脱硫液体的所述脱硫罐中并于常温下连续搅拌；将一定量的碳酸铵分批加入所述脱硫罐中搅拌形成第三混合液；搅拌同时，所述第三混合液经泵送至强制脱硫器内，后又返回至所述脱硫罐内继续搅拌，所述第三混合液在所述强制脱硫器与所述脱硫罐之间形成循环搅拌，所述循环搅拌结束后形成第四混合液，所述第四混合液经二次压滤进行固液分离，分离的二次固体脱硫铅膏送入冶炼系统，分离的二次脱硫液体送入蒸发结晶系统并产出硫酸铵。
3.根据权利要求2所述的一种废铅酸蓄电池铅膏的脱硫方法，其特征在于，所述铅膏中硫含量与所述碳酸铵的摩尔比为1:1.05。
4.根据权利要求2所述的一种废铅酸蓄电池铅膏的脱硫方法，其特征在于，所述铅膏与所述水的重量比为1:1，所述铅膏与所述一次脱硫液体的重量比为1:1。
5.根据权利要求2所述的一种废铅酸蓄电池铅膏的脱硫方法，其特征在于，将所述碳酸铵加入到所述脱硫罐的过程分为3-4次加入。
6.根据权利要求2所述的一种废铅酸蓄电池铅膏的脱硫方法，其特征在于，所述第一混合液在所述强制脱硫器与所述脱硫罐之间的循环搅拌时间为1.5h-2.5h。
7.根据权利要求2所述的一种废铅酸蓄电池铅膏的脱硫方法，其特征在于，所述强制脱硫器具有冲击与粉碎功能以粉碎硫酸铅表面包覆的碳酸铅颗粒。
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