CN115094484A - 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 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一个在H2SO4电解液中旋转阴极四排阳极连续固相电解、离子电解、阳极氧化、机械分离处理废铅蓄电池工艺。电解是在不锈钢板制的电解槽中进行,H2SO4为电解液。旋转阴极由两层不锈钢板卷制而成。内层钻有孔洞,并布有螺旋带。人工拆解的极板,在旋转阴极内,铅膏与板栅机械分离。铅膏成分:Pb 0、PbO、PbO2、PbSO4作为分散固相均匀游离悬浮在电解液中,铅化合物中的铅经固相电解还原成电铅,沉积在旋转阴极表面;一部分Pb 0经离子电解还原成电铅,沉积在旋转阴极表面。另一部分Pb 0被阳极析出的氧原子氧化成PbO2沉积在阳极上。经脱膏后的板栅从旋转阴极内排出槽外。增加阳极板多产PbO2,少产电铅。电铅生产PbO2工艺复杂,污染环境。电铅、铅合金和PbO2、H2SO4做蓄电池。资源循环利用、绿色环保、无碳排放,生产连续进行。

Description

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
技术领域
本发明属于含铅废料固相电解、离子电解、阳极氧化、机械分离冶金领域。以湿法冶金方式处理废铅蓄电池回收铅、铅合金、PbO2、H2SO4.
背景技术
从废铅蓄电池中回收铅,传统的方法是火法熔炼。该方法高温操作,冶炼时放出大量的二氧化硫和铅蒸汽,严重污染环境,操作人员铅中毒。金属回收率底,能耗大。
为了解决火法熔炼存在的问题,广泛开展了湿法冶炼提取铅金属的工艺研究。研究的方法流程长,生产成本高于火法。
美国矿务局罗拉研究中心,把废铅蓄电池经M·A破碎分离,使极板板栅与铅膏分离,铅膏经脱硫转化酸溶电解得到电铅。板栅熔化铸成阳极板,进行电解精炼得到电铅。进行了工业实验。
意大利Engitec公司,半工业实验。废铅蓄电池经CX破碎分离,铅膏用Na2CO3脱硫转化,用HBF4浸出,生成Pb(BF4)2溶液。电解得到电铅。
在我国中科院化冶所含铅物料固相电解处理废铅蓄电池工艺。废铅蓄电池经M·A破碎分离得到铅膏和板栅,板栅熔化得到铅合金,出渣率20%,作为返料。铅膏经脱硫转化,制成阴极板,碱性溶液、固相电解,得到电铅。实现了工业化生产,电解周期20小时,间歇生产。
以上三个工艺过程都采用了CX或M·A破碎分离系统。铅膏经脱硫转化酸溶或固相电解得到电铅。工艺过程复杂。一套小型CX破碎分离装置每小时处理50吨废铅蓄电池,设备重50吨。
马光甲旋转阴极连续固相电解处理废铅蓄电池工艺。发明专利号为:201110173817.5,经脱硫转化的极板,不经CX或M·A破碎分离,加入到旋转阴极内,在碱性溶液中进行固相电解。在旋转阴极表面得到电铅,其内得到板栅,自动排出槽外。铅、板栅两者完全分离开,实现了工业化生产,生产连续进行。该发明没有公开铅膏中Pb°的去处、阳极上生成PbO的反应机理。
马光甲、郭西元、马龙、盛梅在NaOH电解液中旋转阴极四排阳极连续固相电解、离子电解、阳极氧化、机械分离处理废铅蓄电池工艺。发明专利号: 202110331238.2.公开了Pb°的去处,阳极生成PbO的反应机理。增加阳极多产PbO,少产电铅,电铅生成PbO工艺复杂,污染环境。实质审查中。
发明内容:
本发明提供一个在H2SO4电解液中旋转阴极四排阳极连续固相电解、离子电解、阳极氧化、机械分离处理废铅蓄电池工艺。电解是在不锈钢电解槽中进行 H2SO4电解液。旋转阴极由二层不锈钢板卷制而成、内层钻有孔洞,并布有螺旋带。
电解装置如图所示:图中1加料口、2极板、3电解槽、4电解溶液、5阳极、 6旋转阴极、7电铅、8导电棒、9螺旋带、10板栅集料斗、11出料口、12旋转轴、导电环、14板栅、15Pb°、16PbO2、17H2SO4
工艺过程详细过程如下:
人工拆解的极板(2)加入旋转阴极(6)中进行电解,(6)在螺旋带 (9),的作用下使极板(2)从加料口(1)移向出料口(11)。在输送过程中极板(2)板栅(14)与铅膏分离。铅膏成分:Pb 0、PbO、PbO2、PbSO4作为分散固相均匀游离悬浮在电解液中(4)中,铅化合物中的铅经固相电解还原成电铅(7)沉积在旋转阴极(6)表面,一部分Pb°(15)经离子电解还原成电铅(7)沉积在旋转阴极(6)表面。另一部分Pb°(15)被阳极析出的氧原子氧化生成PbO2(16) 沉积在阳极(5)上,脱膏后的板栅(14)从旋转阴极(6)内排出槽外。得到电铅(7)板栅(14)和PbO2(16)、H2SO4(17)四个产品。
以下是在H2SO4电解液中旋转阴极四排阳极连续固相电解、离子电解、阳极氧化、机械分离处理废铅蓄电池工艺。工艺条件是:H2SO4浓度40g/L,电解液温度室温、槽电压2.5~3V、阴极电流密度200A/m2,极间距60mm。
本发明工艺过程简单与火法相比消除了对环境的污染,无碳排放、金属回收率高,是个绿色环保的好工艺。
特别值得提及的是:本发明的关键设备旋转阴极,它代替了CX或M·A 破碎分离系统,代替了火法治炼的工艺和设备得到电铅、铅合金两个产品,阳极得到PbO2、H2SO4两个产品,无污染、无碳排放、绿色环保。
附图说明:
图1是旋转阴极四排阳极连续固相电解、离子电解、阳极氧化、机械分离处理废铅蓄电池装置、加料、产品俯视示意图。
具体实施方式
在H2SO4电解液中转阴极四排阳极连续固相电解、离子电解、阳极氧化、机械分离处理废铅蓄电池装置如图1所示:1加料、2极板、3电解槽、4电解液、 5阳极、6旋转阴极、7电铅、8导电棒、9螺旋带、10板栅集料斗、11出料口、 12旋转轴、13导电环、14板栅、15Pb°、16PbO2、17H2SO4。极板2在旋转阴极6 内机械分离成铅膏15Pb°和14板栅。一部分15Pb°经固相电解、离子电解,在旋转阴极6表面上得到7电铅,另一部分15Pb°被阳极析出的氧原子氧化成16PbO2,在阳极5上得到16PbO2。脱膏后的14板栅从旋转阴极6内排出槽外,得到板栅14。电铅、板栅、PbO2、H2SO4四个产品用来作铅蓄电池。实现了资源的循环利用。无污染、绿色环保、无碳排放。生产连续进行。

Claims (3)

1.在H2SO4电解液中旋转阴极四排阳极连续固相电解、离子电解、阳极氧化、机械分离处理废铅蓄电池工艺包括电解槽、H2SO4电解液、旋转阴极、四排阳极其特征是:旋转阴极由二层不锈钢板卷制而成、内层钻有孔洞,并布有螺旋带。
2.按权利要求1所述的,在H2SO4电解液中旋转阴极四排阳极连续固相电解、离子电解、阳极氧化、机械分离处理废铅蓄电池工艺其特征是:螺旋带外径φ1200mm、内径φ800mm.带长82m,并焊有导电棒。
3.按权利要求1所述的,在H2SO4电解液中旋转阴极四排阳极连续固相电解、离子电解、阳极氧化、机械分离处理废铅蓄电池工艺其特征是:四排阳极置于旋转阴极两侧,每侧二排,阳极为不锈钢板。
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