CN107749504B - 一种废旧铅酸蓄电池回收再利用加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池回收领域，公开了一种废旧铅酸蓄电池回收再利用加工方法。通过参照负极板硫酸铅含量的不同制定不同的正、负极回用粉和添加剂的添加方案，在保证电池性能不降低的情况下，充分回收和再利用废旧铅酸蓄电池的各个部分。本方法简单便捷，避开了传统火法炼铅的步骤，有效解决现有的高污染生产模式，并且不采取暴力破碎的方式拆解电池，废旧电池的塑料件和铅零件等都能够有效再利用，降低了成本，方法简单，原材料易得，真正做到了节能减排、降低能耗的作用，对保护环境具有重要意义，适用于工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及电池回收领域，尤其涉及一种废旧铅酸蓄电池回收再利用加工方法。
背景技术
铅酸蓄电池发展至今有超百年历史，铅酸蓄电池作为重要的二次电源，占据着重要的市场份额。而铅酸蓄电池的回收也成为一个重要的工业生产流程，现有的铅酸蓄电池的生产中，主要都是考虑了铅的回收。目前废旧电池回收往往采取暴力破碎、火法炼铅、电解精铅的传统高污染高耗能模式，其污染程度可想而知，采取科学环保方法回收处理废铅酸蓄电池迫在眉睫。废旧铅酸电池主要包含废铅板栅和铅膏，放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。一般废旧铅酸蓄电池的正极回收较多，负极回收较少。
申请号为201610691120的中国专利公开了一种全湿法回收氧化铅的方法，不需要高温焙烧就能得到高纯氧化铅固体，但是此过程中需要用到大量氧化剂H2O2，价格高，消耗大，原子经济性也很差。
申请号为201310160634.9的中国专利公开了一种铅酸蓄电池生产加工过程中蓄电池报废极板回收方法，回收工艺过程简单，效率较高，回收后制造成的新极板，再组装成电池，电池耐循环寿命明显提高，正极板具有较多的孔率，电池容量与正常电池无差异，降低了产品加工成本，并避免了环境的二次污染。但是此发明只考虑了回收正、负极板，没有提出如何回收正、负极铅膏及其他零配件。
申请号为200810061741.5的中国专利公开了一种废铅酸蓄电池回收再利用加工工艺，将正极活性物质分离粉碎后可作为新电池的正极添加剂，负极片充电还原并防氧化处理后，可单独或掺入新电池负极群中，重复使用，新电池性能不变并且降低了成本。但是此发明对于负极板先还原再防氧化的工艺要求较高，并且使用了大量抗氧化剂，回收成本较高，不适于工业化生产。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种废旧铅酸蓄电池回收再利用加工工艺，避开了传统火法炼铅的步骤，工艺简单，废旧电池的回收率高，回收和再利用成本低。
本发明的具体技术方案为以下步骤：
1)切开废旧电池上盖，露出蓄电池内腔及汇流排；
2)测量每一单格的电压，去掉电压小于1.1V的单格，选择电压正常的单格作为可实施回收的单格；
3)将剩余单格取出，对单格进行恒压充电；
4)单格中的正、负极板经过分离、洗涤、烘干和破碎研磨，得到正、负极回用粉；
5)检测负极板的硫酸铅含量；
6)制作正、负极铅膏：负极板中，10wt％≤硫酸铅含量＜20wt％，和膏过程中负极铅膏添加4.16-5.84wt％的负极回用粉，正极铅膏添加4-5wt％的正极回用粉和2.2-2.5wt％的红丹；20wt％≤硫酸铅含量＜30wt％，和膏过程中负极铅膏添加2.5-4.16wt％的负极回用粉，正极铅膏添加3-4wt％的正极回用粉和2.5-3.0wt％的红丹；硫酸铅含量≥40wt％，先对其脱硫处理，再用纯水洗涤至中性后烘干，和膏过程中负极铅膏添加5.84-8.34wt％的负极回用粉，正极铅膏添加6-10wt％的正极回用粉和2-2.2wt％的红丹；正、负极回用粉的添加量总量为正、负极铅膏总量的3.63-6.82wt％；
7)得到的正、负极铅膏单独或同时用于制作新电池。
废旧电池的状态越好，恒压充电的效果越好，则负极板所含硫酸铅越少，反之充电后转化不好，则硫酸铅含量增多，因此，通过大量的实验、检测和分析、总结，我们根据负极板中硫酸铅的含量不同，就可以计算得到负极回用粉中活性物质的含量和比例。针对不同硫酸铅含量的极板，制作铅膏时添加不同量的负极回用粉和相应量的正极回用粉，能够保证所得新电池的铅膏成分配比处于较优的配比。电池回收后再利用时，一般是新制材料与回收材料结合使用，保证新电池的性能不降低，而本发明通过对回收材料配方的调整，令新电池即使所有材料均采用回收材料，其性能依然不降低。同时，正极回用粉的主要成分含有二氧化铅，在使用过程中，部分二氧化铅会转化成为四氧化三铅，即红丹，因此本发明中红丹的添加量远少于常规电池中红丹的添加量，降低了成本。另外，正、负极回用粉中也含有少量原废旧电池中的添加剂成分，因此在回收制作新电池时，可以适量降低添加剂的量，进一步降低了成本。
作为优选，所述步骤3)中恒压充电电压为2.45V，充电时间为8-10h。
长时间的恒压充电能够尽可能使负极板的硫酸铅转化为海绵状铅，海绵状铅为电池的活性物质。
作为优选，所述步骤3)中的正、负极板间保持间距，距离以不发生短路为准。
所有回收过程中正、负极板都应分开处理，防止发生短路。
作为优选，所述步骤4)中洗涤过程为用纯水洗涤至pH＝7-9，干燥过程为70-90℃真空干燥8-10h。
作为优选，所述步骤4)中破碎研磨过程使用栅膏分离机。
作为优选，所用所有辅助设备的材质为304不锈钢。
使用304不锈钢可以防止铅粉掺杂铁后短路自放电。
作为优选，所述步骤7)中新电池所用的汇流排和铅零件为废旧铅酸蓄电池中直接回收的汇流排和铅零件。
作为优选，所述步骤7)中新电池所用的塑料件为废旧铅酸蓄电池中的塑料件洗涤干净后回收的。
本方法无需暴力破碎，因此所有电池零配件都能保持完好，经过简单清洗或回炉后即可再次使用，节约了成本。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：此发明方法工艺简单，通过参照负极板硫酸铅含量的不同制定不同的正、负极回用粉和添加剂的添加方案，在保证电池性能不降低的情况下，充分回收和再利用废旧铅酸蓄电池的各个部分。本方法简单便捷，避开了传统火法炼铅的步骤，有效解决现有的高污染生产模式，并且不采取暴力破碎的方式拆解电池，塑料件和铅零件等都能够有效再利用，方法简单，原材料易得，真正做到了节能减排、降低能耗的作用，对保护环境具有重要意义，适用于工业生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
在切割掉电池中盖的单格中去除电压差低于1.1V单格，将剩下较正常单格利用金帆充放电机进行恒压充电。设置单格电压2.45V，充电8h。将正、负极板分别用纯水洗涤至pH＝7-9。在70℃真空箱中真空干燥10小时。
将干燥后的正负极板研磨，检测其硫酸铅含量。硫酸铅含量14wt％，和膏时负极铅膏添加5wt％负极回用粉，正极铅膏添加5wt％正极回用粉和2.2wt％的红丹。
将所得正、负极铅膏按常规制作工艺制作成新电池的正、负极板，并和其他回收零配件组装成新电池，检测新电池的性能。
实施例2
在切割掉电池中盖的单格中去除电压差低于1.1V单格，将剩下较正常单格利用金帆充放电机进行恒压充电。设置单格电压2.45V，充电10h。将正、负极板分别用纯水洗涤至pH＝7-9。在90℃真空箱中真空干燥8小时。
将干燥后的正负极板研磨，检测其硫酸铅含量。硫酸铅含量27wt％，和膏时负极铅膏添加4wt％负极回用粉，正极铅膏添加4wt％正极回用粉和3wt％的红丹。
将所得正、负极铅膏按常规制作工艺制作成新电池的正、负极板，并和其他回收零配件组装成新电池，检测新电池的性能。
实施例3
在切割掉电池中盖的单格中去除电压差低于1.1V单格，将剩下较正常单格利用金帆充放电机进行恒压充电。设置单格电压2.45V，充电10h。将正、负极板分别用纯水洗涤至pH＝7-9。在80℃真空箱中真空干燥9小时。
将干燥后的正负极板研磨，检测其硫酸铅含量。硫酸铅含量42wt％，用氢氧化钠对其进行脱硫处理，处理后的铅膏再用纯水将其洗涤至中性并烘干。烘干后进行和膏，和膏时负极铅膏添加7wt％负极回用粉，正极铅膏添加6wt％正极回用粉和2wt％的红丹。
将所得正、负极铅膏按常规制作工艺制作成新电池的正、负极板，并和其他回收零配件组装成新电池，检测新电池的性能。
对比例1
按常规制作工艺制作对比电池，对比电池中所用的所有正、负极板和其他零配件均采用新制得的材料，然后检测新电池的性能。
回收废旧铅酸蓄电池回收再利用制备的电池(实施例1-3)和全新电池(对比例1)的性能测试数据见表1。
表1.实施例1-3和对比例1的电池性能测试数据
| 检测项目 | 对比例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 2Hr | 123min | 121min | 126min | 123min |
| 循环寿命 | ≈310次 | ≈300次 | ≈326次 | ≈310次 |
根据表1可以看出，回收废旧铅酸蓄电池回收再利用制备的电池(实施例1-3)和全新电池(对比例1)相比，利用废旧铅酸蓄电池的正、负极回用粉和回收零配件制备的电池性能测试结果与全新电池性能无太大偏差。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种废旧铅酸蓄电池回收再利用加工方法，其特征在于包括以下步骤：
1)切开废旧铅酸蓄电池上盖，露出废旧铅酸蓄电池内腔及汇流排；
2)测量每一单格的电压，去掉电压小于1.1V的单格，剩余单格作为可实施回收的单格；
3)将所述剩余单格取出，并对其进行恒压充电，恒压充电电压为2.45V，充电时间为8-10h；
4)单格中的正、负极板经过分离、洗涤、烘干和破碎研磨，得到正、负极回用粉；
5)检测负极回用粉的硫酸铅含量；
6)制作正、负极铅膏：负极回用粉中，10wt％≤硫酸铅含量＜20wt％，和膏过程中负极铅膏添加4.16-5.84wt％的负极回用粉，正极铅膏添加4-5wt％正极回用粉和2.2-2.5wt％的红丹；20wt％≤硫酸铅含量＜30wt％，和膏过程中负极铅膏添加2.5-4.16wt％的负极回用粉，正极铅膏添加3-4wt％正极回用粉和2.5-3.0wt％的红丹；硫酸铅含量≥40wt％，先对其脱硫处理，再用纯水洗涤至中性后烘干，和膏过程中负极铅膏添加5.84-8.34wt％的负极回用粉，正极铅膏添加6-10wt％正极回用粉和2-2.2wt％的红丹；正、负极回用粉的添加量总量为正、负极铅膏总量的3.63-6.82wt％；
7)得到的正、负极铅膏单独或同时用于制作新电池。
2.如权利要求1所述的废旧铅酸蓄电池回收再利用加工方法，其特征在于，所述步骤3)中剩余单格的正、负极板间保持间距，距离以不发生短路为准。
3.如权利要求1所述的废旧铅酸蓄电池回收再利用加工方法，其特征在于，所述步骤4)中的洗涤过程为用纯水洗涤至pH＝7-9，干燥过程为70-90℃真空干燥8-10h。
4.如权利要求1或3所述的废旧铅酸蓄电池回收再利用加工方法，其特征在于，所述步骤4)中破碎研磨过程使用栅膏分离机。
5.如权利要求1所述的废旧铅酸蓄电池回收再利用加工方法，其特征在于，所述步骤7)中新电池所用的汇流排和铅零件为废旧铅酸蓄电池中直接回收的汇流排和铅零件。
6.如权利要求1所述的废旧铅酸蓄电池回收再利用加工方法，其特征在于，所述步骤7)中新电池所用的塑料件为废旧铅酸蓄电池中的塑料件洗涤干净后回收的。
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