CN113862479A - 一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法,属于废铅蓄电池资源化回收处理领域,本发明使用硫酸溶液对铅膏除杂,除杂处理后的铅膏中的非硫含铅组分通过无氟氯高效选择性浸出工艺处理成为可溶的有机酸铅,以有机酸铅溶液为电解液进行电沉积,阳极使用IrO2·Ta2O5涂层钛电极,阴极制备高纯度的精铅。电沉积后电解液循环用于废铅膏中非硫含铅组分的浸出,实现废铅膏高效选择性浸出‑电沉积制备精铅循环技术。本发明工艺缩短了回收处理废铅膏制备精铅的流程,减少了工艺流程中浸出剂的使用,一定程度上解决了在湿法回收废铅膏工艺中的试剂消耗量大,耗能高且设备条件要求高等问题,在减少污染的同时降低了成本,具有相当的市场前景。

Description

一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法
技术领域
本发明属于废铅蓄电池资源化回收处理领域,具体涉及一种铅蓄电池中非硫含铅组分的选择性浸出和电沉积制备精铅的资源化回收处理方法。
背景技术
中国是世界上最大的铅生产国和消费国。据统计,从2007年至2018年间,全球每年的铅产量趋势持续增高,而中国在2018年的精铅产量高达483万吨,是第二名美国精铅产量的4倍(116万吨)。全球每年生产的精铅中约有86%用于生产制造铅酸蓄电池。铅酸蓄电池由于具有安全性高,无记忆效应,生产工艺成熟,生产成本较低等优点得到了广泛应用。
铅资源主要来源于原生铅资源和次生铅资源。原生铅资源主要是以矿物形式存在的铅资源,如方铅矿(PbS)、白铅矿(PbCO3)以及硫酸铅矿(PbSO4)等,而次生铅资源主要源于废铅酸蓄电池。在过去的二十年中,铅产量逐年提升,而其中次生铅资源占比逐年增大。随着废铅酸蓄电池的逐年增加,废铅酸蓄电池将成为主要铅资源。
废铅酸蓄电池通常由工厂进行回收,回收后可用于生产制造新的铅酸蓄电池。废铅酸蓄电池经过破碎,分拣后可以分成板栅、塑料、废硫酸及废铅膏等四类成分,其中废铅膏是废铅酸蓄电池中最难回收的部分。废铅膏中主要存在四种组分,分别是PbSO4,PbO2,PbO和Pb。
目前工业上主要采用火法冶炼工艺回收废铅膏中的铅。与湿法冶炼工艺回收铅相比,火法的冶炼过程耗能高,易产生大量污染气体(铅粉尘、二氧化硫等)。为减少对环境的污染,湿法炼铅工艺逐渐受到了更多的关注。
浸出-电沉积是湿法炼铅工艺中常见的一条技术路线,相似技术路线还有预脱硫-浸出-电沉积工艺。预脱硫-浸出-电沉积工艺中具有代表性如美国专利US4769116A。该工艺采用Na2CO3作为脱硫剂,加入还原剂转化PbO2,使用氟硼酸作为浸出剂。将浸出后得到酸性可溶性铅盐溶液作为电解液电解沉积得到精铅。除了利用氟硼酸外,还有工艺利用氟硅酸浸出。该工艺得到的铅纯度为99.98%,每吨铅能耗为800kWh。由于氟硼酸和氟硅酸腐蚀性强且易挥发,因此对操作人员及设备都有较大损害。Andrews等学者提出了PLACID工艺回收处理废铅膏,该工艺使用HCl-NaCl体系直接浸出废铅膏,用石灰中和剩余的酸,副产品为石膏。浸出后溶液中的铅盐为PbCl2,电沉积后获得精铅。该工艺制备的精铅纯度为99.995%,能耗却高达1300kWh/t。此外,盐酸的腐蚀性强,对设备的要求较高。Pan等学者提出采用高氯酸作为浸出剂浸废铅膏,将脱硫后的铅膏直接溶于过量的高氯酸溶液中,以HClO4-Pb(ClO4)2溶液作为电解液进行电沉积,阴极得到精铅。该工艺的阴极电流效率为98.5%,每吨铅能耗为500kWh,铅的纯度为99.9991%。但高氯酸对设备的腐蚀性较强,并且对环境的危害较大。以上现有湿法工艺大多难以大规模工业化实施,主要原因包括试剂消耗量大,试剂腐蚀性强,操作条件要求高等。
在浸出-电沉积湿法炼铅技术路线中,除了浸出剂的选择需要着重考虑外,铅膏的除杂也极为重要,但目前已有的技术路线鲜有涉及。电解液中杂质离子的浓度会影响电沉积精铅的纯度。由于铅膏浸出-电沉积技术路线所产生的再生铅多用于铅蓄电池的制造,因此对再生铅的纯度有较为严格的要求。有研究表明,Fe,Cu,Ca等杂质会影响铅蓄电池的容量和使用寿命,其中Fe杂质组分影响最为明显。Fe杂质不但会引起电池的自放电,并且含量大于0.01%时,会使正极板变得又硬又脆,明显影响电池容量,因此在再生铅生产工艺中,除杂步骤十分重要。CN105197987A公开了一种PbO、PbSO4、PbO2混合物的分离方法,采用酸浸溶解、分离精制、固-液分离耦合技术实现混合物的分离,该技术路线主要通过洗涤、吸附的方法除去铅膏中可溶的杂质,但对于铅膏中Fe,Cu等杂质元素却没有太好的效果。专利CN101514395公开了一种废铅蓄电池回收氧化铅的方法,废铅酸蓄电池经草酸还原,硝酸浸出后,再利用碳酸铵脱硫,脱硫后再用硝酸浸出,氨水沉淀,焙烧氢氧化铅后得到纯度为98.9%的氧化铅。由此可见对于再生铅产品,除杂效果将会影响最终产品的品质,因此除杂十分必要。
发明内容
针对现有技术的缺点,本发明提供了一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法,通过将废铅酸蓄电池破碎,分拣得到废铅膏,利用硫酸对废铅膏除杂,除杂后的硫酸溶液循环使用,经固液分离后,对除杂后的铅膏进行湿法处理转化为甲基磺酸铅或乙基磺酸铅溶液,经过固液分离后,对该溶液进行电沉积,阴极获得高纯度精铅。电沉积后的电解液重新用于废铅膏的浸出。本发明通过废铅膏高效选择性浸出-电沉积制备精铅循环技术解决了现有湿法工艺生产成本高,流程冗长复杂,操作条件要求高等技术问题。
为实现上述目的,本发明提供了一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法,包括如下步骤:
(1)将废铅酸蓄电池进行破碎和分拣,得到废铅膏;
(2)将得到的废铅膏与硫酸充分反应,固液分离得到固相和液相,固相为除杂后的铅膏,液相为含杂质离子的硫酸溶液,该溶液作为步骤(2)的浸出剂循环使用;
(3)将得到的除杂洗涤后的铅膏与浸出剂充分混合,进行预调浆,得到固液混合物;得到的固液混合物中加入过氧化氢,充分反应,固液分离得到固相和液相;固相含有硫酸铅,经过洗涤和干燥操作后作为硫酸铅产品,液相为浸出富液,其中含有有机酸铅、游离酸及少量过氧化氢;
(4)在步骤(3)中得到的液相中加入添加剂1作为阳极二氧化铅抑制剂,加入添加剂2调控阴极铅表面的形貌,将该混合液作为电解液进行电沉积,阳极使用尺寸稳定型钛阳极,阴极得到单质铅;
(5)电沉积后的电解液作为步骤(3)中的浸出剂循环使用。
上述制备过程中:
所述步骤(2)中,所述硫酸浓度为1.5~6mol/L,其中硫酸与所述废铅酸蓄电池中非硫含铅组分的铅元素的摩尔比为(1~20):1,反应温度为50~80℃;所述的非硫含铅组分包括PbO、PbO2及Pb。
所述步骤(3)中,所述浸出剂为甲基磺酸或乙基磺酸;所述甲基磺酸或乙基磺酸的浓度为1~3.5mol/L,其中甲基磺酸或乙基磺酸与所述废铅酸蓄电池中非硫含铅组分的铅元素的摩尔比为(2~8):1,反应温度为20~60℃;
所述过氧化氢溶液的浓度为1~10mol/L,其中过氧化氢与所述废铅酸蓄电池中PbO2的摩尔比为(1~1.2):1,反应温度为20~60℃。
所述步骤(4)中,抑制阳极二氧化铅生成的添加剂1为磷酸,其在液相中的有效浓度为1~3g/L;调控阴极铅表面形貌的添加剂2为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、氨基三亚甲基膦酸中的任一种,其在液相中的有效浓度为0.1~10g/L;
所述阳极为IrO2·Ta2O5涂层钛电极;电流密度为150~300A/m2,电沉积温度为20~60℃,电极间距为30~50mm;电解液中游离有机酸浓度为0.5~3.5mol/L,铅离子浓度为10~400g/L(由电解液中初始铅离子浓度和步骤(3)的最终浸出率共同决定),电沉积时间为3~6h。
本发明的发明点之一是提出采用硫酸作为除杂溶剂,通过硫酸浸出预处理除杂,在对原铅膏组分影响极小的情况下除去杂质成分。铅膏中含铅组分通常为PbO、PbO2、Pb和PbSO4。在硫酸除杂的过程中,仅有少量的Pb,PbO会转化为PbSO4,PbO2几乎不发生转化,而杂质元素Fe、Cu、Ca,Na等元素则会在一定条件下与硫酸反应,溶于硫酸溶液后可过滤除去。此外,除杂后的硫酸溶液可循环使用,降低工业化成本。
本发明的发明点之二是提出采用甲基磺酸或乙基磺酸作为浸出剂,通过预调浆工艺,使铅膏中的铅与二氧化铅发生归中反应,进而减少还原剂的使用,过氧化氢作为还原剂,最终使铅膏中的非硫含铅组分在甲基磺酸溶液中转变为相应的可溶性铅盐。本发明在具体实施过程中,先配制1~3.5mol/L的甲基磺酸溶液或乙基磺酸溶液和1~10mol/L的过氧化氢溶液。保持搅拌和目标温度条件,加快反应进行的速度。废铅膏和甲基磺酸混合预调浆一段时间后,加入过氧化氢。一般地,浸出过程控制反应温度在20~60℃之间,搅拌速度为400~700转/分,反应时间为10~600分钟。反应过程的反应式可以表示如下:
Pb+PbO2+4CH4O3S→2Pb(CH3O3S)2+2H2O (1-1)
PbO2+H2O2+2CH4O3S→Pb(CH3O3S)2+2H2O+O2 (1-2)
Pb+PbO2+4C2H6O3S→2Pb(C2H5O3S)2+2H2O (1-3)
PbO2+H2O2+2C2H6O3S→Pb(C2H5O3S)2+2H2O+O2 (1-4)
其中式(1-1)和(1-3)分别为甲基磺酸体系和乙基磺酸体系中预调浆工艺中发生的反应,式(1-2)和(1-4)分别为二氧化铅在甲基磺酸体系和乙基磺酸体系中被过氧化氢还原的反应。
随着反应的进行,溶液中铅离子浓度越来越高,当溶液中的铅离子浓度达到稳定时,停止加热和搅拌,取出反应液进行固液分离,得到含有游离酸和可溶性铅盐溶液,以及反应前后保持稳定的含有硫酸铅的浸出渣。
本发明的发明点之三是通过电沉积含有机酸铅和游离酸的电解液在阴极得到精铅,并且使有机酸得到再生。在本发明的实施过程中,控制电解液中的游离有机酸浓度为0.5~3.5mol/L,铅离子浓度为10~400g/L,电沉积的温度为20~60℃,电流密度为150~300A/m2,电解液中加入1~3g/L的磷酸抑制阳极二氧化铅的生成。此时的铅离子的阴极电流效率为94%~99%,且电沉积铅形貌为疏松的枝晶铅。在发明点三的基础上,在电解液中可加入添加剂调控电沉积精铅的表面形貌,添加剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、氨基三亚甲基膦酸中的一种,浓度为0.1~10g/L。
发明点之四是采用电解液与浸出液循环转化的方法将高效选择性浸出工艺与电沉积制备精铅工艺结合。随着电沉积的进行,电解液中铅离子浓度降低,最终得到制备的电沉积铅与再生的含有有机酸的电解液。
本发明优点:
本发明使用硫酸对铅膏除杂,使用甲基磺酸-过氧化氢或乙基磺酸-过氧化氢作为浸出体系,使用不同添加剂分别抑制阳极生成二氧化铅和调控阴极形貌,通过浸出液与电解液循环的方式,将浸出工艺与电沉积工艺结合,最大程度的避免了铅的流失,明显地降低了化学药剂的损耗,并且由于甲基磺酸和乙基磺酸能够自然降解的特性,降低了对环境的影响。经计算,阴极电流效率为94~99%,电沉积过程能耗为588~611kWh/t,电沉积得到的铅纯度高。本发明为湿法回收处理废铅膏提供了新的途径。
本发明通过无氟氯清洁高效选择性浸出工艺与电沉积制备精铅工艺结合,缩短了回收处理废铅膏制备精铅的流程,减少了工艺流程中浸出剂的使用,一定程度上解决了在湿法回收废铅膏工艺中的试剂消耗量大,耗能高且设备条件要求高等问题,在减少污染的同时降低了成本,具有相当的市场前景。同时,电沉积后电解液中重新生成的有机酸可循环用于废铅膏中非硫含铅组分的浸出,实现废铅膏高效选择性浸出-电沉积制备精铅循环技术。
附图说明
图1是本发明方法的一个实施方式的流程图。
具体实施方式
本发明通过流程图1来进一步描述本发明的特征。废铅酸蓄电池通过破碎和分拣得到废铅膏,利用硫酸溶液对废铅膏进行除杂,除杂后的硫酸溶液循环使用,经固液分离后,将除杂后的废铅膏与有机酸溶液充分混合进行预调浆,得到固液混合物。在固液混合物中加入过氧化氢,充分反应,得到可溶性铅盐溶液。将该溶液与未反应的硫酸铅经过真空抽滤后得到可溶性铅盐溶液和以硫酸铅为主的不溶性滤渣。
该铅盐溶液中主要含有有机酸铅与游离的有机酸,该溶液经过电解后,在阴极得到电沉积铅,经过电沉积的电解液可重新返至浸出工序循环使用。
以下为实施例:
实施例1
一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法,包括以下步骤:
(1)将废铅酸蓄电池进行破碎和分拣,得到50g的铅膏。
(2)向其中加入500mL浓度为3mol/L的硫酸溶液,反应温度为55℃,搅拌速度控制在400转/分,反应时间为90分钟。反应结束后,停止搅拌,真空抽滤得到除杂后的铅膏和含杂质离子的硫酸溶液。
(3)向除杂洗涤后的铅膏中加入500mL浓度为1mol/L的甲基磺酸,反应温度控制在25℃,搅拌速度控制在400转/分,反应时间2小时。在反应进行到10分钟时加入9.27mol/L的过氧化氢10mL。在此过程中,铅膏中的二氧化铅、单质铅及氧化铅在甲基磺酸-过氧化氢体系中逐步转化为甲基磺酸铅。反应进行2小时后,停止保温和搅拌,真空抽滤得到滤渣和含铅盐浸出液。
(4)将浸出液作为电解液,加入电解槽中进行电解,同时电解液中加入1g的磷酸抑制阳极二氧化铅的生成,加入1g的木质磺酸钠调控阴极的形貌。
阳极采用厚度为2.5mm,长和宽分别为40mm和70mm的IrO2·Ta2O5涂层钛电极,阴极采用厚度为2.5mm,长和宽分别为40mm和70mm的316L不锈钢,其有效面积为600mm2。电解槽电源为恒流电解模式,控制电流密度为210A/m2,电解过程中温度控制在25℃。电沉积3小时后停止电解。
(5)经计算,经除杂后的铅膏中Si、Cu、Fe、Ca和Na的含量分别为1.103%、0.001%、0.002%、0.021%和0.029%,除杂率分别为0.63%、98.57%、93.33%、89.50%和89.64%。阴极电流效率为99.35%,单位能耗为586kWh/t,阴极铅的纯度为99.990%。电沉积过程中再生的甲基磺酸重新用于浸出步骤中循环使用。
表1铅膏中主要含铅组分及杂质的含量
Figure BDA0003279193610000061
实施例2
一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法,包括以下步骤:
(1)将废铅酸蓄电池进行破碎和分拣,得到50g的铅膏。
(2)向其中加入500mL浓度为3mol/L的硫酸溶液,反应温度为65℃,搅拌速度控制在400转/分,反应时间为90分钟。反应结束后,停止搅拌,真空抽滤得到除杂后的铅膏和含杂质离子的硫酸溶液。
(3)向除杂洗涤后的铅膏中加入500mL浓度为1mol/L的甲基磺酸,反应温度控制在25℃,搅拌速度控制在400转/分,反应时间2小时。在反应进行到10分钟时加入9.27mol/L的过氧化氢10mL。在此过程中,铅膏中的二氧化铅、单质铅及氧化铅在甲基磺酸-过氧化氢体系中逐步转化为甲基磺酸铅。反应进行2小时后,停止保温和搅拌,真空抽滤得到滤渣和含铅盐浸出液。
(4)将浸出液作为电解液,加入电解槽中进行电解,同时电解液中加入1g的磷酸抑制阳极二氧化铅的生成,加入2g的氨基三亚甲基膦酸调控阴极的形貌。
阳极采用厚度为2.5mm,长和宽分别为40mm和70mm的IrO2·Ta2O5涂层钛电极,阴极采用厚度为2.5mm,长和宽分别为40mm和70mm的316L不锈钢,其有效面积为600mm2。电解槽电源为恒流电解模式,控制电流密度为210A/m2,电解过程中温度控制在25℃。电沉积3小时后停止电解。
(5)经计算,经除杂后的铅膏中Si、Cu、Fe、Ca和Na的含量分别为1.093%、0.004%、0.003%、0.015%和0.032%,除杂率分别为1.53%、94.29%、90.00%、92.50%和88.57%。阴极电流效率为99.35%,单位能耗为583kWh/t,阴极铅的纯度为99.993%。电沉积过程中再生的甲基磺酸重新用于浸出步骤中循环使用。
表2铅膏中主要含铅组分及杂质的含量
Figure BDA0003279193610000062
Figure BDA0003279193610000071
实施例3
一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法,包括以下步骤:
(1)将废铅酸蓄电池进行破碎和分拣,得到50g的铅膏。
(2)向其中加入250mL浓度为2.5mol/L的硫酸溶液,反应温度为70℃,搅拌速度控制在400转/分,反应时间为90分钟。反应结束后,停止搅拌,真空抽滤得到除杂后的铅膏和含杂质离子的硫酸溶液。
(3)向除杂洗涤后的铅膏中加入500mL浓度1mol/L的乙基磺酸,反应温度控制在45℃,搅拌速度控制在400转/分,反应时间2小时。在反应进行到10分钟时加入9.27mol/L的过氧化氢10mL。在此过程中,铅膏中的二氧化铅、单质铅及氧化铅在乙基磺酸-过氧化氢体系中逐步转化为乙基磺酸铅。反应进行2小时后,停止保温和搅拌,真空抽滤得到滤渣和含铅盐浸出液。
(4)将浸出液作为电解液,加入电解槽中进行电解,同时电解液中加入1g的磷酸抑制阳极二氧化铅的生成,加入1g的木质素磺酸钙调控阴极的形貌。
阳极采用厚度为2.5mm,长和宽分别为40mm和70mm的IrO2·Ta2O5涂层钛电极,阴极采用厚度为2.5mm,长和宽分别为40mm和70mm的316L不锈钢,其有效面积为600mm2。电解槽电源为恒流电解模式,控制电流密度为210A/m2,电解过程中温度控制在45℃。电沉积3小时后停止电解。
(5)经计算,经除杂后的铅膏中Si、Cu、Fe、Ca和Na的含量分别为1.109%、0.001%、0.002%、0.018%和0.030%,除杂率分别为0.09%、98.57%、93.33%、91.00%和89.29%。阴极电流效率为98.80%,单位能耗为579kWh/t,阴极铅的纯度为99.992%。电沉积过程中再生的乙基磺酸重新用于浸出步骤中循环使用。
表3铅膏中主要含铅组分及杂质的含量
Figure BDA0003279193610000072
实施例4
一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法,包括以下步骤:
(1)准备5000g的铅膏。
(2)向其中加入25L浓度为5mol/L的硫酸溶液,搅拌速度为600转/分,反应温度为50℃,反应时间为90分钟。反应进行到目标时间后,停止搅拌,过滤后得到除杂后的铅膏和含杂质离子的硫酸溶液。
(3)配置2mol/L的甲基磺酸25L,加入除杂洗涤后的铅膏,在反应温度25℃,搅拌速度600转/分的条件下反应2小时。在反应进行到10分钟后分批加入浓度为9.27mol/L的过氧化氢1L。在此过程中,废铅膏中的铅、二氧化铅及氧化铅转为可溶的甲基磺酸铅,而硫酸铅仍以沉淀的形式存在。反应进行2小时后,停止保温和搅拌,真空抽滤得到滤渣和含铅盐的浸出液。
(4)以浸出液为电解液,加入电解槽中进行电解,加入50g磷酸抑制阳极二氧化铅的生成,加入50g的木质素磺酸钙调控阴极的形貌,电解槽阳极采用厚度为2.5mm,长和宽分别为180mm和110mm的IrO2·Ta2O5涂层钛电极,阴极采用厚度为2.5mm,长和宽分别为180mm和110mm的316L不锈钢。电解槽电源为恒流电解模式,控制电流密度为230A/m2,电解过程中温度控制在25℃。电沉积3小时后停止电解。
(5)经计算,经除杂后的铅膏Si、Cu、Fe、Ca和Na的含量分别为1.104%、0.001%、0.002%、0.016%和0.024%,除杂率分别为0.54%、98.57%、93.33%、92.00%和91.43%。阴极电流效率为98.67%,单位能耗为602kWh/t,阴极铅的纯度为99.989%。电沉积过程中再生的甲基磺酸重新用于浸出步骤中循环使用。
表4铅膏中主要含铅组分及杂质的含量
Figure BDA0003279193610000081

Claims (7)

1.一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将废铅酸蓄电池进行破碎和分拣,得到废铅膏;
(2)将得到的废铅膏与硫酸充分反应,固液分离得到固相和液相,固相为除杂后的铅膏,液相为含杂质离子的硫酸溶液,该溶液作为步骤(2)的浸出剂循环使用;
(3)将得到的除杂洗涤后的铅膏与浸出剂混合,进行预调浆,得到固液混合物;得到的固液混合物中加入过氧化氢,反应,固液分离得到固相和液相;固相含有硫酸铅,经过洗涤和干燥操作后作为硫酸铅产品,液相为浸出富液,其中含有有机酸铅、游离酸及过氧化氢;
(4)在步骤(3)中得到的液相中加入添加剂1作为阳极二氧化铅抑制剂,加入添加剂2调控阴极铅表面的形貌,将该混合液作为电解液进行电沉积,阳极使用钛阳极,阴极得到单质铅;
(5)电沉积后的电解液作为步骤(3)中的浸出剂循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述硫酸浓度为1.5~6mol/L,其中硫酸与所述废铅酸蓄电池中非硫含铅组分的铅元素的摩尔比为(1~20):1,反应温度为50~80℃;所述的非硫含铅组分包括PbO、PbO2及Pb。
3.根据权利要求1所述的一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法,其特征在于,所述步骤(3)中,所述浸出剂为甲基磺酸或乙基磺酸;所述甲基磺酸或乙基磺酸的浓度为1~3.5mol/L,其中甲基磺酸或乙基磺酸与所述废铅酸蓄电池中非硫含铅组分的铅元素的摩尔比为(2~8):1,反应温度为20~60℃。
4.根据权利要求1所述的一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法,其特征在于,所述步骤(3)中,过氧化氢溶液的浓度为1~10mol/L,其中过氧化氢与所述废铅酸蓄电池中PbO2的摩尔比为(1~1.2):1,反应温度为20~60℃。
5.根据权利要求1所述的一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法,其特征在于,所述步骤(4)中,抑制阳极二氧化铅生成的添加剂1为磷酸,其在液相中的有效浓度为1~3g/L;调控阴极铅表面形貌的添加剂2为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、氨基三亚甲基膦酸中的任一种,其在液相中的有效浓度为0.1~10g/L。
6.根据权利要求1所述的一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法,其特征在于,所述步骤(4)中,所述阳极为IrO2·Ta2O5涂层钛电极;电流密度为150~300A/m2,电沉积温度为20~60℃,电极间距为30~50mm;电解液中游离有机酸浓度为0.5~3.5mol/L,铅离子浓度为10~400g/L,电沉积时间为3~6h。
7.根据权利要求1所述的一种废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法,其特征在于,所述废铅蓄电池中铅膏的资源化回收处理方法阴极电流效率为94~99%,电沉积过程能耗为550~700kWh/t。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114990327A (zh) * 2022-05-18 2022-09-02 济源豫光有色冶金设计研究院有限公司 一种废铅蓄电池电解液资源化利用的方法
CN115094484A (zh) * 2022-06-12 2022-09-23 马光甲 硫酸溶液中旋转阴极四排阳极连续固相、离子电解、氧化、机械分离处理废铅蓄电池工艺
CN115354362A (zh) * 2022-08-23 2022-11-18 宿迁雷克电源有限公司 一种废铅酸蓄电池再生铅集成化电解装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102618884A (zh) * 2012-03-16 2012-08-01 北京化工大学 一种湿法回收废铅酸蓄电池中铅膏的再生铅方法
CN104393364A (zh) * 2014-11-13 2015-03-04 张家港智电芳华蓄电研究所有限公司 一种从废旧铅酸电池直接湿法制备PbO的方法
CN106319225A (zh) * 2016-08-20 2017-01-11 超威电源有限公司 一种铅酸蓄电池废铅膏湿法回收高纯氧化铅的方法
CN109536738A (zh) * 2018-12-14 2019-03-29 湘潭大学 一种粗铅膏除杂的方法
CN110106359A (zh) * 2019-05-20 2019-08-09 安徽省华鑫铅业集团有限公司 一种以废铅膏为原料生产铅酸蓄电池用氧化铅的方法
CN113136492A (zh) * 2021-03-30 2021-07-20 广西大学 一种从废铅膏中回收铅的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102618884A (zh) * 2012-03-16 2012-08-01 北京化工大学 一种湿法回收废铅酸蓄电池中铅膏的再生铅方法
CN104393364A (zh) * 2014-11-13 2015-03-04 张家港智电芳华蓄电研究所有限公司 一种从废旧铅酸电池直接湿法制备PbO的方法
CN106319225A (zh) * 2016-08-20 2017-01-11 超威电源有限公司 一种铅酸蓄电池废铅膏湿法回收高纯氧化铅的方法
CN109536738A (zh) * 2018-12-14 2019-03-29 湘潭大学 一种粗铅膏除杂的方法
CN110106359A (zh) * 2019-05-20 2019-08-09 安徽省华鑫铅业集团有限公司 一种以废铅膏为原料生产铅酸蓄电池用氧化铅的方法
CN113136492A (zh) * 2021-03-30 2021-07-20 广西大学 一种从废铅膏中回收铅的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114990327A (zh) * 2022-05-18 2022-09-02 济源豫光有色冶金设计研究院有限公司 一种废铅蓄电池电解液资源化利用的方法
CN115094484A (zh) * 2022-06-12 2022-09-23 马光甲 硫酸溶液中旋转阴极四排阳极连续固相、离子电解、氧化、机械分离处理废铅蓄电池工艺
CN115354362A (zh) * 2022-08-23 2022-11-18 宿迁雷克电源有限公司 一种废铅酸蓄电池再生铅集成化电解装置
CN115354362B (zh) * 2022-08-23 2023-08-22 宿迁雷克电源有限公司 一种废铅酸蓄电池再生铅集成化电解装置

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