CN109811140A - 一种产物纯度高度保障的铅膏铵基脱硫方法 - Google Patents

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曹靖
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Abstract

本发明公开了一种产物纯度高度保障的铅膏脱硫方法和装置。该装置由三个反应罐串联而成，递进循环反应，一号罐用于保障铅膏脱硫率，二号罐保障铅膏脱硫率的同时提升副产物浓度，三号罐用于保障副产物纯度。该方法具体包括：一号罐中加入铅膏与过量的碳酸氢铵，反应后固相回收，滤液后输；二号罐中加入铅膏和一定量的碳酸氢铵反应，反应后固相回收，滤液后输；三号罐加入过量铅膏和上步滤液中未消耗完的碳酸氢铵进行反应，反应后固相返回二号罐继续脱硫，液相为高纯硫酸铵副产物。本发明不仅大幅度提升了铅膏脱硫产业的产能，还使反应物料得到了充分利用，同时高效保障了产物的纯度，为铅蓄电池回收产业提供了一条高效节能的产业升级途径。

Description

一种产物纯度高度保障的铅膏铵基脱硫方法
技术领域
本发明涉及一种产物纯度高度保障的铅膏脱硫方法和装置，属于铅资源循环领域。
背景技术
铅酸蓄电池（也称铅蓄电池、铅酸电池）在通讯基站、国防装备、汽车、电动车、摩托车等领域应用广泛。我国，随着经济的快速发展，汽车、通信、电力、交通、铁路、计算机等基础工业正处于高速增长期，对铅酸蓄电池的需求持续增加，近十年来增长速度达到了10%/a，大大的促进了铅酸蓄电池产业的发展，逐步实现了初步的产业升级，由最初小规模、技术落后的低端产业，已经发展成为拥有2000家企业、总产值达1700亿元的大产业。2016年1～10月我国铅酸蓄电池产量达到17746万kVAh，同比增长6.7%，每年报废的铅酸蓄电池有1.1亿多只，含铅量高达380多万吨。废铅酸蓄电池的再生对铅资源循环意义重大。
废旧铅酸蓄电池从流通渠道汇集到再生环节后，先进行破碎分选，得到塑料、废酸、铅头、铅膏等组分，铅膏是铅资源回收的主要来源，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%）。《铅蓄电池生产及再生污染防治技术政策》(环境保护部，2016年12月)明确要求我国废旧铅蓄电池再生需对分选出的铅膏应进行预脱硫处理，将硫酸铅转变为碳酸盐等不含硫的物质，再进行低温熔炼；与传统的高温熔炼技术相比，该技术不仅减少了炉内物料的数量，大大减少了SO2的排放，而且降低了熔化温度，降低了能耗。
目前行业铅膏预脱硫环节开始推广碳酸氢铵脱硫工艺，脱硫效果很好，运行稳定，预脱硫的产物为硫酸铵，硫酸铵的经济价值高于传统的纳法脱硫副产物硫酸钠，但仍存在副产物纯度不高，反应过程复杂等问题，进一步研究开发碳酸氢铵铅膏预脱硫技术工艺和装备，对铅膏清洁再生产业有很重要的推动意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种产物纯度高度保障的铅膏脱硫方法和装置，实现副产物硫酸铵纯度的高效保障，大幅度提升铅膏脱硫产业的产能，充分利用反应物料，为铅蓄电池回收产业提供一条高效节能的产业升级途径。
本发明为解决上述问题的技术方案为：
一种产物纯度高度保障的铅膏脱硫方法，其特征在于，在串联而成的三个反应罐递进循环反应，一号罐为脱硫罐，高效保障脱硫率，往罐中加入铅膏和过量碳酸氢铵配浆进行脱硫反应，反应完全后固液分离，固相为脱硫后的铅膏直接进行回收，液相为脱硫剂和脱硫副产物混合液，泵入二号罐中继续反应；二号罐为脱硫提浓罐，保障高脱硫率的同时提升副产物浓度，罐中加入铅膏和碳酸氢铵配浆进行反应，达成铅膏脱硫和副产物硫酸铵提浓的目的后，固相回收、液相泵入三号罐；三号罐为脱铵罐，高效保障副产物硫酸铵的纯度，加入碳酸氢铵和过量铅膏配浆进行反应，反应完全后固液分离，固相为部分脱硫的铅膏回输至二号罐继续脱硫，液相为高纯硫酸铵直接进行回收。
进一步地，三罐串联，递进循环，一号罐用于保障铅膏脱硫率，二号罐保障铅膏脱硫率的同时提升副产物浓度，三号罐用于保障副产物纯度。
进一步地，一号罐加入的铅膏中的硫酸铅与碳酸氢铵摩尔比为1:2~3，二号罐加入的铅膏中的硫酸铅与碳酸氢铵摩尔比为1:1.5~2.5，三号罐加入的铅膏中的硫酸铅与碳酸氢铵摩尔比为1~3:1。
上述方法所采用的装置，包括串联而成的三个反应罐，一号罐为脱硫罐，二号罐为脱硫提浓罐，三号罐为脱铵罐。
进一步地，三个反应罐之间还连接滤液储存罐，一号罐与二号罐之间为第一滤液储存罐，二号罐与三号罐之间为第二滤液储存罐。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的方法，实现了副产物硫酸铵纯度的高效保障，大幅度提升了铅膏脱硫产业的产能，还使反应物料得到了充分利用，为铅蓄电池回收产业提供了一条高效节能的产业升级途径。
附图说明
图1是本发明方法的工艺流程框图。
图2为本发明装置的结构示意图。
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。
如图2所示，本发明的装置包括串联而成的三个反应罐，一号罐为脱硫罐1，二号罐为脱硫提浓罐2，三号罐为脱铵罐3，一号罐脱硫罐1与二号罐脱硫提浓罐2之间为第一滤液储存罐4，二号罐脱硫提浓罐2与三号罐脱铵罐3之间为第二滤液储存罐5。
以下实施例中所使用的铅膏配制成固含量为30~70%的浆液。
实施例1
一号罐脱硫罐1中加入8 t铅膏与水配成质量百分数为40%的浆液，加入3.32 t碳酸氢铵进行脱硫反应，启动搅拌器，调整搅拌转速到100 r/min，反应60 min后固液分离，液相储于第一滤液储存罐4中，并泵入二号罐脱硫提浓罐2中；二号罐脱硫提浓罐2中加入8 t铅膏和2.13 t碳酸氢铵配成质量百分数为40%的浆液进行反应，转速100 r/min，反应60 min后固液分离，液相储于第二滤液储存罐5中，并泵入三号罐脱铵罐3；三号罐脱铵罐3中加入8 t铅膏和1.06 t碳酸氢铵配成质量百分数为50%的浆液进行反应，转速100 r/min，反应60min后固液分离，固相可重新进入脱硫系统，液相是硫酸铵直接进行回收。原始铅膏含硫率为5.6%，此脱硫工艺一号罐脱硫罐1脱硫后铅膏含硫率为0.3%，二号罐脱硫提浓罐2脱硫后铅膏含硫率稳为0.32%，三号罐脱铵罐3副产物硫酸铵纯度为23.1%。
实施例2
一号罐脱硫罐1中加入8 t铅膏与水配成质量百分数为40%的浆液，加入3.50 t碳酸氢铵进行脱硫反应，调整搅拌转速到100 r/min，反应60min后固液分离，液相储于第一滤液储存罐4中，并泵入二号罐脱硫提浓罐2中；二号罐脱硫提浓罐2中加入8t铅膏和2.33t碳酸氢铵配成质量百分数为40%的浆液进行反应，转速100 r/min，反应60min后固液分离，液相储于第二滤液储存罐5中，并泵入三号罐脱铵罐3；三号罐脱铵罐3中加入8t铅膏和1.17t碳酸氢铵配成质量百分数为50%的浆液进行反应，转速100 r/min，反应60min后固液分离，固相可重新进入脱硫系统，液相是硫酸铵直接进行回收。原始铅膏含硫率为5.9%，此脱硫工艺一号罐脱硫罐1脱硫后铅膏含硫率为0.31%，二号罐脱硫提浓罐2脱硫后铅膏含硫率稳为0.33%，三号罐脱铵罐3副产物硫酸铵纯度为23.3%。
实施例3
一号罐脱硫罐1中加入6 t铅膏与水配成质量百分数为50%的浆液，加入2.80 t碳酸氢铵进行脱硫反应，调整搅拌转速到150 r/min，反应60 min后固液分离，液相储于第一滤液储存罐4中，并泵入二号罐脱硫提浓罐2中；二号罐脱硫提浓罐2中加入6 t铅膏和2.20 t碳酸氢铵配成质量百分数为50%的浆液进行反应，转速150 r/min，反应60 min后固液分离，液相储于第二滤液储存罐5中，并泵入三号罐脱铵罐3；三号罐脱铵罐3中加入6 t铅膏和0.86t碳酸氢铵配成质量百分数为50%的浆液进行反应，转速150 r/min，反应60 min后固液分离，固相可重新进入脱硫系统，液相是硫酸铵直接进行回收。原始铅膏含硫率为5.7%，此脱硫工艺一号罐脱硫后铅膏含硫率为0.30%，二号罐脱硫后铅膏含硫率稳为0.31%，三号罐副产物硫酸铵纯度为23.5%。
以上实施例，反应过程中一、二号罐中脱硫后铅膏含硫率稳定低于0.35%，三号罐副产物硫酸铵纯度稳定高于23%，大于国家工业一级硫酸铵纯度要求，且反应可持续循环进行。

Claims (5)

1.一种产物纯度高度保障的铅膏脱硫方法，其特征在于，在串联而成的三个反应罐递进循环反应，一号为脱硫罐，高效保障脱硫率，往罐中加入铅膏和过量碳酸氢铵配浆进行脱硫反应，反应完全后固液分离，固相是脱硫后的铅膏直接进行回收，液相是脱硫剂和脱硫副产物混合液，泵入二号罐中继续反应；二号罐为脱硫提浓罐，保障高脱硫率的同时提升副产物浓度，罐中加入铅膏和碳酸氢铵配浆进行反应，达成铅膏脱硫和副产物硫酸铵提浓的目的后，固相回收、液相泵入三号罐；三号罐为脱铵罐，高效保障副产物硫酸铵的纯度，加入碳酸氢铵和过量铅膏配浆进行反应，反应完全后固液分离，固相为部分脱硫的铅膏回输至二号罐继续脱硫，液相是高纯硫酸铵直接进行回收。
2.根据权利要求1所述的产物纯度高度保障的铅膏脱硫方法，其特征在于，三罐串联，递进循环，一号罐用于保障铅膏脱硫率，二号罐保障铅膏脱硫率的同时提升副产物浓度，三号罐用于保障副产物纯度。
3.根据权利要求1所述的产物纯度高度保障的铅膏脱硫方法，其特征在于，一号罐加入的铅膏中的硫酸铅与碳酸氢铵摩尔比为1:2~3，二号罐加入的铅膏中的硫酸铅与碳酸氢铵摩尔比为1:1.5~2.5，三号罐加入的铅膏中的硫酸铅与碳酸氢铵摩尔比为1~3:1。
4.权利要求1至3任一项所述的方法所采用的装置，其特征在于，包括串联而成的三个反应罐，一号罐为脱硫罐，二号罐为脱硫提浓罐，三号罐为脱铵罐。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，三个反应罐之间还连接滤液储存罐，一号罐与二号罐之间为第一滤液储存罐，二号罐与三号罐之间为第二滤液储存罐。
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