CN111270075A - 一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺，1)拆解，2)和膏，3)涂膏，4)电解，5)取铅，6)回收，本发明具有不需要预脱硫工序，一步直接电解获得金属铅，流程最短；属于固相电解，铅膏在阴极直接得到电子，被还原为金属铅，不同于离子电积；电解液为氢氧化钠加硫酸钠混合体系；铅膏中的硫酸根以硫酸钠的形式进入电解液，电解废液采用双极膜以硫酸的形式开路，脱硫后液返回电解做电解液使用；提高了工作效率，实现工业化，便于操作，利于大规模作业的优点。

Description

一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺
技术领域
本发明涉及有色金属湿法冶金技术领域，尤其涉及一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺。
背景技术
对于废铅电池的回收大体分为湿法和火法回收两种方向。目前主要以火法为主，主要原因为火法技术成熟，回收成本低。湿法回收目前从技术的成熟，经济角度考虑很少企业愿意采用湿法回收的方法。
铅膏泥中的铅主要有PbSO4、PbO2、PbO和少量金属铅，其它还有制造蓄电池时需添加物如硫酸钡、炭核和有机添加剂，火法处理时必然产生铅烟尘、二氧化硫、二噁英等有害物质对环境产生严重污染。
目前对铅膏泥的湿法处理的研究，主要有三种途径，第一种途径是固相还原法，该方法以中科院原化工冶金研究所陆克源等研究固相电解为代表，其特征是在NaOH溶液中进行电解，首先将膏泥用NaOH(电解残液)转化，将PbSO4转化为Pb(OH)2和硫酸钠，转化后经脱水，再把转化后的铅泥凃在特制的阴极板上，PbO2、Pb(OH)2、PbO在阴极被还原成金属铅，阳极析出O2，含硫酸钠的溶液经处理后排放。第二种途径是电积法，主要特征是将铅溶解为可溶的铅盐溶液，在电解槽中通以直流电，溶液中的铅在阴极析出，阳极析出氧气和PbO2，采用的电解质溶液有硅氟酸、硼氟酸、氢氧化钠溶液、高氯酸溶液等。第三种途径是将铅膏泥制成铅的化合物，如氧化铅、氯化铅等。
发明内容
本发明的提供一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺。
本发明的方案是：
一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺，包括下列步骤：
1)拆解，将废铅电池进行拆解，拆解后获得膏泥；
2)和膏，将步骤1)获得的膏泥与纯水、添加剂送入的和膏机中进行和膏；
3)涂膏，将和膏机和膏完成的废铅膏泥通过输送绞龙输送到废铅电池膏泥固相电解阴极装置的涂膏器上，通过涂膏器将废铅膏泥涂抹在废铅电池膏泥固相电解阴极装置的阴极框上，涂膏完成的所述阴极框放置固化；
4)电解，将固化完成的阴极框放入废电池膏泥固相电解装置的电解槽内，电解槽内配有氢氧化钠加硫酸钠混合体系电解液，进行电解，在1.9～2.5v槽压下进行电解，耗时7～12小时；
5)取铅，电解结束取出阴极框，振动阴极框，将阴极框上膏体抖落，检测膏泥内外颜色均匀为银灰色，无棕色即可初步判断为电解结束，对电解后铅进行压团并熔铸，获得金属铅锭；
6)回收，电解结束后的电解废液采用双极膜以硫酸的形式开路，脱硫后液返回电解槽继续做电解液循环使用，双极膜开路出的硫酸，返回铅酸蓄电池厂继续利用。
主要化学反应：
阴极：①PbO+H2O+2e＝Pb+2OH-
②PbO2+2H2O+4e＝Pb+4OH-
③PbSO4+2e＝Pb+SO4 2-
阳极：④4OH--4e＝2H2O+O2↑
作为优选的技术方案，所述步骤1)拆解后获得的板栅与塑料分类储存。
作为优选的技术方案，所述步骤2)中的添加剂包括鳄梨油、短纤维、木塑黄素钠。
作为优选的技术方案，所述步骤4)中氢氧化钠加硫酸钠混合体电解液中包括氢氧化钠、硫酸钠与增效剂。
作为优选的技术方案，所述增效剂包括碳酸酯、导电玻璃粉、亚麻酸、丙酮与钒酸盐。
本发明还提供了一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺用废铅电池膏泥固相电解阴极装置，包括阴极框，所述阴极框包括倒凹状外侧汇流条，所述倒凹状外侧汇流条的内框底部设有等距间隔排列的承载条，若干所述承载条形成涂膏区，所述倒凹状外侧汇流条的顶部设有吊耳，可移动龙门吊的起重葫芦上的挂钩与所述吊耳连接，所述可移动龙门吊内一侧设有涂膏器，所述可移动龙门吊内另一侧设有电解槽，所述涂膏器包括壳体，所述壳体内设有升降隔断板，所述升降隔断板与壳体内一端形成的空间与所述倒凹状外侧汇流条相匹配，所述壳体另一端面设有电动液压推杆，所述电动液压推杆的杆头设有挤压板，所述壳体内的所述挤压板与所述升降隔断板形成的空腔上方设有输送绞龙，所述废电池膏泥罐的底部出膏口设有阀门，所述废电池膏泥罐底部的支架分别与所述壳体顶部连接，所述升降隔断板的顶部设有电动升降杆，所述电动升降杆的基座与支撑架连接，所述支撑架的两端分别与所述壳体的顶部两侧连接工艺。
作为优选的技术方案，所述输送绞龙一端位于和膏机的出膏口下方，所述输送绞龙的另一端位于所述涂膏器上方。
作为优选的技术方案，所述承载条之间的间距在0.5cm～1.5cm。
作为优选的技术方案，平行排列的所述承载条之间设有与其成垂直的加固条，所述承载条间隔20cm设有所述加固条。
由于采用了上述技术方案，一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺，1)拆解，将废铅电池进行拆解，拆解后获得膏泥；2)和膏，将步骤1)获得的膏泥与纯水、添加剂送入的和膏机中进行和膏；3)涂膏，将和膏机和膏完成的废铅膏泥通过输送绞龙输送到废铅电池膏泥固相电解阴极装置的涂膏器上，通过涂膏器将废铅膏泥涂抹在废铅电池膏泥固相电解阴极装置的阴极框上，涂膏完成的所述阴极框放置固化；4)电解，将固化完成的阴极框放入废电池膏泥固相电解装置的电解槽内，电解槽内配有氢氧化钠加硫酸钠混合体系电解液，进行电解，在1.9～2.5v槽压下进行电解，耗时7～12小时；5)取铅，电解结束取出阴极框，振动阴极框，将阴极框上膏体抖落，检测膏泥内外颜色均匀为银灰色，无棕色即可初步判断为电解结束，对电解后铅进行压团并熔铸，获得金属铅锭；6)回收，电解结束后的电解废液采用双极膜以硫酸的形式开路，脱硫后液返回电解槽继续做电解液循环使用，双极膜开路出的硫酸，返回铅酸蓄电池厂继续利用。
本发明的优点：
1、不需要预脱硫工序，一步直接电解获得金属铅，流程最短。
2、属于固相电解，铅膏在阴极直接得到电子，被还原为金属铅，不同于离子电积。
3、电解液为氢氧化钠加硫酸钠混合体系。
4、铅膏中的硫酸根以硫酸钠的形式进入电解液，电解废液采用双极膜以硫酸的形式开路，脱硫后液返回电解做电解液使用，双极膜开路出的硫酸得的循环使用，同时能够有效节省氢氧化钠的使用量，降低成本，节约资源。
5、提高了工作效率，实现工业化，便于操作，利于大规模作业。
附图说明
图1为实施例的工艺流程图；
具体实施方式
为了弥补以上不足，本发明提供了一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺以解决上述背景技术中的问题。
一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺，包括下列步骤：
1)拆解，将废铅电池进行拆解，拆解后获得膏泥；
2)和膏，将步骤1)获得的膏泥与纯水、添加剂送入的和膏机中进行和膏；
3)涂膏，将和膏机和膏完成的废铅膏泥通过输送绞龙输送到废铅电池膏泥固相电解阴极装置的涂膏器上，通过涂膏器将废铅膏泥涂抹在废铅电池膏泥固相电解阴极装置的阴极框上，涂膏完成的所述阴极框放置固化；
4)电解，将固化完成的阴极框放入废电池膏泥固相电解装置的电解槽内，电解槽内配有氢氧化钠加硫酸钠混合体系电解液，进行电解，在1.9～2.5v槽压下进行电解，耗时7～12小时；
5)取铅，电解结束取出阴极框，振动阴极框，将阴极框上膏体抖落，检测膏泥内外颜色均匀为银灰色，无棕色即可初步判断为电解结束，对电解后铅进行压团并熔铸，获得金属铅锭；
6)回收，电解结束后的电解废液采用双极膜以硫酸的形式开路，脱硫后液返回电解槽继续做电解液循环使用，双极膜开路出的硫酸，返回铅酸蓄电池厂继续利用。
作为优选的技术方案，所述步骤1)拆解后获得的板栅与塑料分类储存。
作为优选的技术方案，所述步骤2)中的添加剂包括鳄梨油、短纤维、木塑黄素钠。
作为优选的技术方案，所述步骤4)中氢氧化钠加硫酸钠混合体电解液中包括氢氧化钠、硫酸钠与增效剂。
作为优选的技术方案，所述增效剂包括碳酸酯、导电玻璃粉、亚麻酸、丙酮与钒酸盐。
本发明还提供了一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺用废铅电池膏泥固相电解阴极装置，包括阴极框，所述阴极框包括倒凹状外侧汇流条，所述倒凹状外侧汇流条的内框底部设有等距间隔排列的承载条，若干所述承载条形成涂膏区，所述倒凹状外侧汇流条的顶部设有吊耳，可移动龙门吊的起重葫芦上的挂钩与所述吊耳连接，所述可移动龙门吊内一侧设有涂膏器，所述可移动龙门吊内另一侧设有电解槽，所述涂膏器包括壳体，所述壳体内设有升降隔断板，所述升降隔断板与壳体内一端形成的空间与所述倒凹状外侧汇流条相匹配，所述壳体另一端面设有电动液压推杆，所述电动液压推杆的杆头设有挤压板，所述壳体内的所述挤压板与所述升降隔断板形成的空腔上方设有输送绞龙，所述废电池膏泥罐的底部出膏口设有阀门，所述废电池膏泥罐底部的支架分别与所述壳体顶部连接，所述升降隔断板的顶部设有电动升降杆，所述电动升降杆的基座与支撑架连接，所述支撑架的两端分别与所述壳体的顶部两侧连接工艺。
作为优选的技术方案，所述输送绞龙一端位于和膏机的出膏口下方，所述输送绞龙的另一端位于所述涂膏器上方。
作为优选的技术方案，所述承载条之间的间距在0.5cm～1.5cm。
作为优选的技术方案，平行排列的所述承载条之间设有与其成垂直的加固条，所述承载条间隔20cm设有所述加固条。
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1：
1)拆解，将废铅电池进行拆解，拆解后获得膏泥；
2)和膏，将步骤1)获得的膏泥与纯水、添加剂送入的和膏机中进行和膏；
3)涂膏，将和膏机和膏完成的废铅膏泥通过输送绞龙输送到废铅电池膏泥固相电解阴极装置的涂膏器上，通过涂膏器将废铅膏泥涂抹在废铅电池膏泥固相电解阴极装置的阴极框上，涂膏完成的所述阴极框放置固化；
4)电解，将固化完成的阴极框放入废电池膏泥固相电解装置的电解槽内，电解槽内配有氢氧化钠加硫酸钠混合体系电解液，进行电解，在2.1v槽压下进行电解，耗时7～12小时；
5)取铅，电解结束取出阴极框，振动阴极框，将阴极框上膏体抖落，检测膏泥内外颜色均匀为银灰色，无棕色即可初步判断为电解结束，对电解后铅进行压团并熔铸，获得金属铅锭；
6)回收，电解结束后的电解废液采用双极膜以硫酸的形式开路，脱硫后液返回电解槽继续做电解液循环使用，双极膜开路出的硫酸，返回铅酸蓄电池厂继续利用。
所述步骤1)拆解后获得的板栅与塑料分类储存。
所述步骤2)中的添加剂包括鳄梨油、短纤维、木塑黄素钠。
所述步骤4)中氢氧化钠加硫酸钠混合体电解液中包括氢氧化钠、硫酸钠与增效剂。
所述增效剂包括碳酸酯、导电玻璃粉、亚麻酸、丙酮与钒酸盐。
实施例2：
阴极框凃膏尺寸：40×30cm，层高1cm，凃膏厚度2cm。
废铅电池膏泥11kg
膏泥成分：Pb75％
电解液成分：氢氧化钠80g/l、硫酸钠120g/l
电解温度：70℃
将膏泥和膏后凃抹在阴极架上，稍固化后放入电解槽中作阴极进行电解，在1.9槽压下进行电解，耗时12小时，耗电2985安时。电解结束取出阴极，振动阴极架，膏体抖落，检测膏泥内外颜色均匀为银灰色，无棕色即可初步判断为电解结束。对电解后铅进行压团并熔铸，获得金属铅锭7.40kg。
主要技术指标：阴极平均电流密度1036A/㎡，吨铅耗电773.9kwh。
实施例3：
阴极框凃膏尺寸：40×30cm，层高1cm，凃膏1cm。
废铅电池膏泥5.0kg
膏泥成分：Pb75％
电解液成分：氢氧化钠60g/l、硫酸钠120g/l
电解温度：65℃
将膏泥和膏后凃抹在阴极架上，稍固化后放入电解槽中作阴极进行电解，在2.5v槽压下进行电解，耗时9小时，耗电1297安时。电解结束取出阴极，振动阴极架，膏体抖落，检测膏泥内外颜色均匀为银灰色，无棕色即可初步判断为电解结束。对电解后铅进行压团并熔铸，获得金属铅锭3.7kg。
主要技术指标：阴极平均电流密度600A/㎡，吨铅耗电728kwh。
实施例4：
阴极框凃膏尺寸：40×30cm，层高1cm，凃膏厚度1cm。
废铅电池膏泥5.0kg
膏泥成分：Pb75％
电解液成分：氢氧化钠80-150g/l、硫酸钠120g/l
电解温度：50-65℃
将膏泥和膏后凃抹在阴极架上，稍固化后放入电解槽中作阴极进行电解，在2.2v槽压下进行电解，耗时7小时，耗电1320安时。电解结束取出阴极，振动阴极架，膏体抖落，检测膏泥内外颜色均匀为银灰色，无棕色即可初步判断为电解结束。对电解后铅进行压团并熔铸，获得金属铅锭3.72kg，
主要技术指标：阴极平均电流密度785A/㎡，吨铅耗电779kwh。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (9)

1.一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺，其特征在于，包括下列步骤：
1)拆解，将废铅电池进行拆解，拆解后获得膏泥；
2)和膏，将步骤1)获得的膏泥与纯水、添加剂送入的和膏机中进行和膏；
3)涂膏，将和膏机和膏完成的废铅膏泥通过输送绞龙输送到废铅电池膏泥固相电解阴极装置的涂膏器上，通过涂膏器将废铅膏泥涂抹在废铅电池膏泥固相电解阴极装置的阴极框上，涂膏完成的所述阴极框放置固化；
4)电解，将固化完成的阴极框放入废电池膏泥固相电解装置的电解槽内，电解槽内配有氢氧化钠加硫酸钠混合体系电解液，进行电解，在1.9～2.5v槽压下进行电解，耗时7～12小时；
5)取铅，电解结束取出阴极框，振动阴极框，将阴极框上膏体抖落，检测膏泥内外颜色均匀为银灰色，无棕色即可初步判断为电解结束，对电解后铅进行压团并熔铸，获得金属铅锭；
6)回收，电解结束后的电解废液采用双极膜以硫酸的形式开路，脱硫后液返回电解槽继续做电解液循环使用，双极膜开路出的硫酸，返回铅酸蓄电池厂继续利用。
2.如权利要求1所述的一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺，其特征在于：所述步骤1)拆解后获得的板栅与塑料分类储存。
3.如权利要求1所述的一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺，其特征在于：所述步骤2)中的添加剂包括鳄梨油、短纤维、木塑黄素钠。
4.如权利要求1所述的一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺，其特征在于：所述步骤4)中氢氧化钠加硫酸钠混合体电解液中包括氢氧化钠、硫酸钠与增效剂。
5.如权利要求4所述的一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺，其特征在于：所述增效剂包括碳酸酯、导电玻璃粉、亚麻酸、丙酮与钒酸盐。
6.一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺用废铅电池膏泥固相电解阴极装置，其特征在于：包括阴极框，所述阴极框包括倒凹状外侧汇流条，所述倒凹状外侧汇流条的内框底部设有等距间隔排列的承载条，若干所述承载条形成涂膏区，所述倒凹状外侧汇流条的顶部设有吊耳，可移动龙门吊的起重葫芦上的挂钩与所述吊耳连接，所述可移动龙门吊内一侧设有涂膏器，所述可移动龙门吊内另一侧设有电解槽，所述涂膏器包括壳体，所述壳体内设有升降隔断板，所述升降隔断板与壳体内一端形成的空间与所述倒凹状外侧汇流条相匹配，所述壳体另一端面设有电动液压推杆，所述电动液压推杆的杆头设有挤压板，所述壳体内的所述挤压板与所述升降隔断板形成的空腔上方设有输送绞龙，所述废电池膏泥罐的底部出膏口设有阀门，所述废电池膏泥罐底部的支架分别与所述壳体顶部连接，所述升降隔断板的顶部设有电动升降杆，所述电动升降杆的基座与支撑架连接，所述支撑架的两端分别与所述壳体的顶部两侧连接工艺。
7.如权利要求6所述的一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺用废铅电池膏泥固相电解阴极装置，其特征在于：所述输送绞龙一端位于和膏机的出膏口下方，所述输送绞龙的另一端位于所述涂膏器上方。
8.如权利要求6所述的一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺用废铅电池膏泥固相电解阴极装置，其特征在于：所述承载条之间的间距在0.5cm～1.5cm。
9.如权利要求6所述的一种废铅电池膏泥固相电解制取铅的工艺用废铅电池膏泥固相电解阴极装置，其特征在于：平行排列的所述承载条之间设有与其成垂直的加固条，所述承载条间隔20cm设有所述加固条。
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