CN112708775B - 一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺及其反应设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废旧铅酸蓄电池的回收领域，公开了一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺，包括以下步骤：S1，将脱硫后的混合物进行过滤，得滤液；S2，向滤液中加入沉淀剂，使得沉淀剂与滤液进行反应，将硫酸根离子沉淀；S3，反应完成后静置、过滤，所得液体为脱硫剂的溶液。本发明能够降低脱硫成本。
Description
技术领域
本发明涉及废旧铅酸蓄电池的回收技术领域，特别涉及一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺及其反应设备。
背景技术
铅酸电池(VRLA)，是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下，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。
其中废旧铅酸电池在使用寿命到达后，需要进行回收或处理，而在废旧铅酸蓄电池回收过程中，需要对铅膏进行脱硫处理；目前常见的脱硫方法主要包括钠法脱硫和铵法脱硫，即首先对铅膏采用脱硫转化剂进行前置脱硫，再火法冶炼脱硫铅膏生产再生铅；其中主要的脱硫转化剂包括Na2CO3、NH4HCO3、(NH4)2CO3等。副产物均为Na2 SO4，(NH4)2SO4，通常通过蒸发结晶系统进行回收，但是由于蒸发结晶工艺需要消耗大量能源，所以造成了脱硫成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺及其反应设备，旨在解决脱硫成本高的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺，包括以下步骤：
S1，将脱硫后的混合物进行过滤，得滤液；
S2，向滤液中加入沉淀剂，使得沉淀剂与滤液进行反应，将硫酸根离子沉淀；
S3，反应完成后静置、过滤，所得液体为脱硫剂的溶液。
本发明的进一步设置为：所述沉淀剂包括XCO3，其中XSO4为沉淀，且所述XSO4的溶度积小于所述XCO3的溶度积。
本发明的进一步设置为：所述X为Ba。
本发明的进一步设置为：所述沉淀剂为氧化钙或氢氧化钙。
本发明的进一步设置为：所述S2中对混合物进行搅拌。
本发明还提供了一种用于实现如上任一项所述的铅膏脱硫剂的循环再生工艺的反应设备，包括，
反应皿、连通于所述反应皿顶部的进液管以及连通于所述反应皿底部的出液管，所述进液管和所述出液管上分别设置有第一控制阀和第二控制阀；
竖直转动设置于所述反应皿中部的搅拌杆，所述搅拌杆的外壁上缠绕设置有呈螺旋状的提升件，所述反应皿上设置有用于驱动所述搅拌杆转动的驱动机构；
抽气管，所述抽气管连通于所述反应皿的顶部，所述抽气管上设置有第三控制阀。
本发明的进一步设置为：所述提升件随高度的增加，与所述搅拌杆的轴心之间的最小距离逐渐减小，所述提升件上开设有多个破碎孔。
本发明的进一步设置为：还包括有循环管，所述循环管的两端分别连通于所述反应皿的顶部和底部，所述循环管上设置有循环泵。
本发明的进一步设置为：所述驱动机构包括设置于所述反应皿上方的驱动电机以及与所述驱动电机相连的主动齿，所述搅拌杆包括呈中空状的落料部以及位于所述落料部正下方的搅拌部，所述提升件位于所述搅拌部上，且所述搅拌部的底端转动连接于所述反应皿的底部，所述落料部的中部与所述反应皿的顶部转动连接，底部连通设置有若干根呈倾斜状的落料管，所述落料管的顶部与所述落料部的底部相通，所述搅拌部为实心，所述落料部上设置有与所述主动齿相啮合的从动齿；
加料管，所述加料管的底部套接于所述落料部的顶部，且所述加料管的内壁与所述落料部的顶部外壁之间设置有轴承以及位于所述轴承上下侧的若干个轴封；
传料斗，所述传料斗呈开口向上的喇叭状，且所述传料斗的顶部连接于所述加料管的内壁，所述传料斗的底部竖直设置有传料管，所述传料管的外径小于所述落料部的内径，且所述传料管的底部低于所述落料部的顶部。
本发明的进一步设置为：所述反应皿中水平设置有环形的呈中空状的分散管，所述分散管低于所述落料管的顶部，所述分散管的顶端设置有上下两端分别与所述循环管的和所述分散管相通的连接管，底部开设有多个分散孔，所述落料管在竖直方向上的投影位于所述分散管在竖直方向上的投影中。
本发明的有益效果是：首先在脱硫后的混合物中，包括有可进行回收利用的颗粒状物质碳酸铅，其次就是滤液中的成分主要为硫酸钠或硫酸铵，然后向滤液中加入沉淀剂，能够将硫酸根离子沉淀下来，之后在静置和过滤后，将含硫酸根的沉淀过滤出去，此时所获得的溶液即可再次作为脱硫剂进行使用。由于不需要进行蒸发结晶，因此可以很好的节省投入成本，使得脱硫成本得到了降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺中的反应设备一实施例的结构示意图；
图2是图1中A部分的放大图；
图3是本发明一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺中的反应设备一实施例的剖视图一；
图4是本发明一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺中的反应设备一实施例的剖视图二；
图5是本发明一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺中的反应设备一实施例的剖视图三；
图6是图5中B部分的放大图；
图7是本发明一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺中的反应设备中搅拌杆和提升件一实施例的结构示意图；
图8是本发明一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺中的反应设备中搅拌杆和提升件一实施例的剖视图。
图中，1、反应皿；2、进液管；3、出液管；4、第一控制阀；5、第二控制阀；6、搅拌杆；6a、落料部；6b、搅拌部；7、提升件；8、抽气管；9、第三控制阀；10、破碎孔；11、循环管；12、循环泵；13、驱动电机；14、主动齿；15、落料管；16、从动齿；17、加料管；18、轴承；19、轴封；20、传料斗；21、传料管；22、分散管；23、连接管；24、分散孔。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺，包括以下步骤：
S1，将脱硫后的混合物进行过滤，得滤液；
S2，向滤液中加入沉淀剂，使得沉淀剂与滤液进行反应，将硫酸根离子沉淀；
S3，反应完成后静置、过滤，所得液体为脱硫剂的溶液。
所述沉淀剂为氧化钙或氢氧化钙。
所述S2中对混合物进行搅拌。
本发明还提供了一种用于实现如上任一项所述的铅膏脱硫剂的循环再生工艺的反应设备，该设备用于S2中的反应，其结构如图1至图8所示，包括，
反应皿1、连通于所述反应皿1顶部的进液管2以及连通于所述反应皿1底部的出液管3，所述进液管2和所述出液管3上分别设置有第一控制阀4和第二控制阀5；
竖直转动设置于所述反应皿1中部的搅拌杆6，所述搅拌杆6的外壁上缠绕设置有呈螺旋状的提升件7，所述反应皿1上设置有用于驱动所述搅拌杆6转动的驱动机构；
抽气管8，所述抽气管8连通于所述反应皿1的顶部，所述抽气管8上设置有第三控制阀9。
所述提升件7随高度的增加，与所述搅拌杆6的轴心之间的最小距离逐渐减小，所述提升件7上开设有多个破碎孔10。
还包括有循环管11，所述循环管11的两端分别连通于所述反应皿1的顶部和底部，所述循环管11上设置有循环泵12。所述驱动机构包括设置于所述反应皿1上方的驱动电机13以及与所述驱动电机13相连的主动齿14，所述搅拌杆6包括呈中空状的落料部6a以及位于所述落料部6a正下方的搅拌部6b，所述提升件7位于所述搅拌部6b上，且所述搅拌部6b的底端转动连接于所述反应皿1的底部，所述落料部6a的中部与所述反应皿1的顶部转动连接，底部连通设置有若干根呈倾斜状的落料管15，所述落料管15的顶部与所述落料部6a的底部相通，所述搅拌部6b为实心，所述落料部6a上设置有与所述主动齿14相啮合的从动齿16；
加料管17，所述加料管17的底部套接于所述落料部6a的顶部，且所述加料管17的内壁与所述落料部6a的顶部外壁之间设置有轴承18以及位于所述轴承18上下侧的若干个轴封19；
传料斗20，所述传料斗20呈开口向上的喇叭状，且所述传料斗20的顶部连接于所述加料管17的内壁，所述传料斗20的底部竖直设置有传料管21，所述传料管21的外径小于所述落料部6a的内径，且所述传料管21的底部低于所述落料部6a的顶部。
所述反应皿1中水平设置有环形的呈中空状的分散管22，所述分散管22低于所述落料管15的顶部，所述分散管22的顶端设置有上下两端分别与所述循环管11的和所述分散管22相通的连接管23，底部开设有多个分散孔24，所述落料管15在竖直方向上的投影位于所述分散管22在竖直方向上的投影中。
本发明提供的一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺中的反应设备，首先在脱硫后的混合物中，包括有可进行回收利用的颗粒状物质碳酸铅，其次就是滤液中的成分主要为硫酸钠或硫酸铵，然后向滤液中加入沉淀剂，能够将硫酸根离子沉淀下来，之后在静置和过滤后，将含硫酸根的沉淀过滤出去，此时所获得的溶液即可再次作为脱硫剂进行使用。由于不需要进行蒸发结晶，因此可以很好的节省投入成本，使得脱硫成本得到了降低。
其中，氧化钙粉末加入到滤液中之后，首先其与水之间反应生成氢氧化钙，然后硫酸铵与氢氧化钙之间反应可以生成微溶于水的硫酸钙，同时产生氨气(如果氨气的量比较少，则直接溶解到液体中，成为氨水，成为氨水后可以与铅膏混合，铅膏混合形成的液体与二氧化碳进行多次循环的反应，在该反应过程中，二氧化碳、氨水和铅膏反应生成碳酸铅，从而达到了脱硫的效果，详见同日递交的另外两份专利《铅膏脱硫工艺及其脱硫设备》和《一种脱硫混合器》，所以氨气或氨水或铵根离子都是可以循环使用的，达到了再生的效果；不仅如此，硫酸钙的商业价值也更高，所以可以产生价值，同时不需要进行蒸发结晶回收硫酸铵，极大的降低了成本和能耗，更符合绿色环保的理念；但是如果氨气的量很多，那么可以通过打开第三控制阀9后，通过抽气管8可以将氨气抽出后，在外部与水溶解后形成氨水，或直接溶解到具有铅膏的水中)。
其中，在搅拌反应的过程中，首先能够使得物料之间能更加充分的接触，提高反应速率，同时由于提升件7是螺旋状的，所以提升件7在搅拌液体进行反应的时候，其同时也能够将底部的液体提升到高处进行反应；其好处是首先可以将部分未反应的粉末状物质提升到高处进行反应，其次是可以搅动液体，使得粘附在氧化钙粉末表面的硫酸钙脱落，使得内部的氧化钙能够与水接触后进行后续反应；其中由于提升件7随着高度的增大，其与搅拌杆6之间的间距也就逐渐减小，如此可以使得反应皿1的中间与内壁之间形成一个环形的对流，即中间的部分持续具有向上的流动力，但是液体顶部周围由于受到了较小的流动力，所以中间的液体具有朝向周围流动的趋势，因此整体就表现为液体自身也在进行翻腾，从而使得反应能够更好的，且更彻底的进行。其中在提升件7上的破碎孔10，液体在穿过破碎孔10的时候，由于其首先流速较大，其次还容易与提升件7的表面或破碎恐孔的内壁之间产生相互的作用，所以也可以使得颗粒状物质更好的粉碎，保证了反应能够高效进行，且更彻底的进行。
不仅如此，在反应过程中，循环泵12和循环管11使得液体能够从反应皿1的底部流出后，再通过顶部流回到反应皿1中，如此使得即使底部有残余，也可以能够再次回到反应皿1中，同时在回到反应皿1的过程中，还可以与液体之间发生冲击，使得物料更为均匀和散开。
搅拌杆6在转动的时候，首先是驱动电机13驱动主动齿14转动，然后主动齿14驱动从动齿16转动，从动齿16带动了搅拌杆6转动，其中搅拌杆6的底部与反应皿1的底部之间也是转动连接的，所以使得搅拌杆6的位置稳定性和转动稳定性都得到了提高。
搅拌杆6在转动的时候，加料管17是不转动的，但是由于加料管17的底端与落料部6a的顶部之间是通过轴承18和轴封19实现的密封连接，所以首先能够防止物料洒出到外部，也可以防止氨气溢出，同时落料部6a的转动不受到加料管17的限制。落料部6a带动搅拌部6b转动，搅拌部6b带动了提升件7转动。同时物料先通过位置不动的加料管17进入到落料部6a的空腔中，然后在物料自身重力的作用下落下到落料部6a的底部，由于落料管15是倾斜的，所以物料还能够再在重力的作用下从落料管15中落出到反应皿1中。由于落料部6a和落料管15都在转动，所以可以很好的将粉末状的氧化钙(或其他沉淀剂)撒开在反应皿1中，使得反应能够十分高效的进行，同时由于粉料是散开状态的，所以防止沉淀剂发生结块等。
不仅如此，沉淀剂在从加料管17进入到落料部6a中的时候，还通过了传料斗20和传料管21，首先传料斗20的顶部是连接在加料管17的内壁上的，所以可以保证物料充分的落入到传料管21中，同时由于传料管21是位于加料管17中的，所以还能防止沉淀剂飘落到轴封19处，既防止了物料浪费，同时也保证了轴封19等能够正常的使用；且由于传料管21的外壁与落料部6a的内壁之间还存在有一个很小的间隙，因此首先二者不会产生磨损，其次可以很好的防止物料飘落到轴封19上。
当循环管11抽上来的液体从循环管11中流出后，首先是进入到连接管23中，然后从连接管23进入到分散管22中，之后在通过多个分散孔24流出到反应皿1中；其中分散孔24使得所有的液体都能够更进一步的分散开来，所以使得各种反应都能够更均匀的进行，整体提高了反应效率；其次由于分散管22是高于落料管15顶部的，且落料管15的出口位于分散管22的内径中，所以当粉料从落料管15落出后，在惯性作用下，粉料会继续向外活动，此时便会与从分散孔24中流出的液体之间产生相互的作用，使得对粉料的分散效果更佳。
在还一实施例中，所述沉淀剂包括XCO3，其中XSO4为沉淀，且所述XSO4的溶度积小于所述XCO3的溶度积。所述X为Ba，因此XCO3实际为BaCO3粉末。当然，也可以选择其他可以使得硫酸根离子沉淀的物质。其中硫酸钡的价值也高于碳酸钡，因此在循环利用脱硫剂的同时，也产生了额外的产值，经济效益更佳。
在再一实施例中，所述沉淀剂为氢氧化钙粉末。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (2)
1.一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺中的反应设备，其特征在于：
铅膏脱硫剂的循环再生工艺，包括以下步骤：
S1，将脱硫后的混合物进行过滤，得滤液；
S2，向滤液中加入沉淀剂，使得沉淀剂与滤液进行反应，将硫酸根离子沉淀；
S3，反应完成后静置、过滤，所得液体为脱硫剂的溶液；
所述沉淀剂包括XCO3，其中XSO4为沉淀，且所述XSO4的溶度积小于所述XCO3的溶度积；
所述X为Ba；
所述沉淀剂为氧化钙或氢氧化钙；
所述S2中对混合物进行搅拌；
用于铅膏脱硫剂的循环再生工艺的反应设备，包括，
反应皿（1）、连通于所述反应皿（1）顶部的进液管（2）以及连通于所述反应皿（1）底部的出液管（3），所述进液管（2）和所述出液管（3）上分别设置有第一控制阀（4）和第二控制阀（5）；
竖直转动设置于所述反应皿（1）中部的搅拌杆（6），所述搅拌杆（6）的外壁上缠绕设置有呈螺旋状的提升件（7），所述提升件（7）随高度的增加，与所述搅拌杆（6）的轴心之间的最小距离逐渐减小，使得反应皿（1）的中间与内壁之间形成环形对流；所述提升件（7）上开设有多个破碎孔(10)，所述反应皿（1）上设置有用于驱动所述搅拌杆（6）转动的驱动机构；
抽气管（8），所述抽气管（8）连通于所述反应皿（1）的顶部，所述抽气管（8）上设置有第三控制阀（9）；
所述提升件（7）随高度的增加，与所述搅拌杆（6）的轴心之间的最小距离逐渐减小，所述提升件（7）上开设有多个破碎孔（10）；
所述以提升件（7）在搅拌液体进行反应时，同时也将底部的液体提升到高处进行反应；
所述提升件（7）随着高度的增大，其与搅拌杆（6）之间的间距逐渐减小，使得反应皿（1）的中间与内壁之间形成一个环形的对流，即中间的部分持续具有向上的流动力；
在所述提升件（7）上的破碎孔（10），液体在穿过破碎孔（10）时，与所述提升件（7）的表面或所述破碎孔（10）的内壁之间产生相互的作用，使得颗粒状物质更好的粉碎；
设备还包括有循环管（11），所述循环管（11）的两端分别连通于所述反应皿（1）的顶部和底部，所述循环管（11）上设置有循环泵（12）；
所述驱动机构包括设置于所述反应皿(1)上方的驱动电机（13）以及与所述驱动电机（13）相连的主动齿(14)，所述搅拌杆（6）包括呈中空状的落料部（6a）以及位于所述落料部（6a）正下方的搅拌部（6b），所述提升件（7）位于所述搅拌部（6b）上，且所述搅拌部（6b）的底端转动连接于所述反应皿（1）的底部，所述落料部（6a）的中部与所述反应皿（1）的顶部转动连接，底部连通设置有若干根呈倾斜状的落料管（15），所述落料管（15）的顶部与所述落料部（6a）的底部相通，所述搅拌部（6b）为实心，所述落料部（6a）上设置有与所述主动齿（14）相啮合的从动齿（16）；
加料管（17），所述加料管（17）的底部套接于所述落料部（6a）的顶部，且所述加料管（17）的内壁与所述落料部（6a）的顶部外壁之间设置有轴承（18）以及位于所述轴承（18）上下侧的若干个轴封(19)；
传料斗（20），所述传料斗（20）呈开口向上的喇叭状，且所述传料斗（20）的顶部连接于所述加料管（17）的内壁，所述传料斗（20）的底部竖直设置有传料管（21），所述传料管（21）的外径小于所述落料部（6a）的内径，且所述传料管（21）的底部低于所述落料部（6a）的顶部；
所述搅拌杆（6）在转动的时候，加料管（17）是不转动的，所述加料管（17）的底端与所述落料部（6a）的顶部之间是通过轴承（18）和轴封（19）实现的密封连接，使得所述落料部（6a）的转动不受到加料管（17）的限制；
所述落料部（6a）带动搅拌部（6b）转动，所述搅拌部（6b）带动了提升件（7）转动，同时物料先通过位置不动的加料管（17）进入到所述落料部（6a）的空腔中，然后在物料自身重力的作用下落下到所述落料部（6a）的底部，并从所述落料管（15）中落出到反应皿（1）中；由于所述落料部（6a）和所述落料管（15）都在转动，将粉末状的氧化钙或其他沉淀剂撒开在反应皿（1）中；
沉淀剂从所述加料管（17）进入到所述落料部（6a）的过程中，还通过了所述传料斗（20）和所述传料管（21），所述传料斗（20）20的顶部连接在所述加料管（17）的内壁上，所述传料管（21）位于所述加料管（17）中；且由于所述传料管（21）的外壁与所述落料部（6a）的内壁之间存在有一个很小的间隙，防止不会产生磨损，并防止物料飘落到所述轴封（19）上。
2.根据权利要求1所述的一种铅膏脱硫剂的循环再生工艺中的反应设备，其特征在于：所述反应皿（1）中水平设置有环形的呈中空状的分散管（22），所述分散管（22）低于所述落料管（15）的顶部，所述分散管（22）的顶端设置有上下两端分别与所述循环管（11）的和所述分散管（22）相通的连接管（23），底部开设有多个分散孔（24），所述落料管（15）在竖直方向上的投影位于所述分散管（22）在竖直方向上的投影中。
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