CN115161489A - 利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废旧铅酸蓄电池回收技术领域,用于解决现有的废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺中得到的合金铅的中的杂质铜含量高,且采用硫化除铜法会造成环境污染,且降低铅回收率,除铜效果仍然不佳的问题,具体涉及利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺;该工艺中通过将板栅粉碎,之后进行球磨细化,使得板栅更易熔化,之后更易于铅用除铜剂反应,板栅中的铜元素在铅用除铜剂的作用下充分脱除,从而制备一种低杂质的合金铅能够进行再利用,实现节约资源、保护环境的目的。

Description

利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺
技术领域
本发明涉及废旧铅酸蓄电池回收技术领域,具体涉及利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺。
背景技术
制造铅酸蓄电池的基本原料是金属铅和硫酸,随着铅酸蓄电池的报废,电池中大量的含铅废物需要处理。铅是有害于环境和人体健康的金属,各种铅废料若不加以合理回收,都将会对环境和人体造成较大的危害。
目前传统方法是将铅酸蓄电池拆解后得到废铅膏、废铅栅、废塑料、废酸等,铅板栅主要由金属铅组成,人们在铅板栅回收方面通常采用高温熔融得到粗铅,粗铅中含有大量的铜元素,因此首先需要除掉其中的杂质元素铜,传统的除铜方法有熔析除铜和硫化除铜;熔析除铜是利用铜在铅中的溶解度随温度降低而降低,除掉部分铜,熔析除铜的极限值为0.06%,只能用于初步除铜;硫化除铜是通过加入硫磺和铜反应生成Cu2S,Cu2S密度小于铅液,上浮至铅液上层渣相,从而和铅液分离,除铜效果好。
但是,在硫化除铜过程中,由于硫磺易燃,加入铅液中会迅速燃烧,产生大量SO2烟气,污染环境,降低利用率;并且,硫磺和铅反应产生硫化铅,进入渣层,导致除铜渣中含铅量高,降低铅液中铅金属的收率。
如何改善现有的废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺中得到的合金铅的中的杂质铜含量高,且采用硫化除铜法会造成环境污染,且降低铅回收率,除铜效果仍然不佳是本发明的关键,因此,亟需一种废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺来解决以上问题。
发明内容
为了克服上述的技术问题,本发明的目的在于提供利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺:通过将废旧铅酸蓄电池板栅清洗、烘干,之后使用破碎机进行破碎,得到板栅破碎料,将板栅破碎料、分散剂以及水加入至球磨机中球磨,得到板栅球磨料,将板栅球磨料离心,将沉淀物用含有高氯酸和双氧水的溶液进行清洗,得到板栅湿粉料,将板栅湿粉料送入熔炉中熔化,之后加入铅用除铜剂搅拌反应,生成浮渣和铅合金液,捞出浮渣并将铅合金液熔铸为铅合金锭,完成废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的过程,解决了现有的废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺中得到的合金铅的中的杂质铜含量高,且采用硫化除铜法会造成环境污染,且降低铅回收率,除铜效果仍然不佳的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺,包括以下步骤:
步骤一:将废旧铅酸蓄电池板栅清洗、烘干,之后使用破碎机进行破碎,得到板栅破碎料;
步骤二:将板栅破碎料、分散剂以及水加入至球磨机中,在球磨速率为800-1000r/min的条件下球磨6-8h,得到板栅球磨料;
步骤三:将板栅球磨料离心,将沉淀物用含有高氯酸和双氧水的溶液进行清洗,得到板栅湿粉料;高氯酸的质量浓度为10-20%,过氧化氢的质量浓度为5-10%;
步骤四:将板栅湿粉料送入熔炉中熔化,之后加入铅用除铜剂搅拌反应40-60min,生成浮渣和铅合金液;
反应原理如下:
铅用除铜剂在反应过程中,FeS2先受热分解为FeS和单质S,因为S和Cu的亲和力大于S和Fe的亲和力,所以FeS和Cu反应生成Cu2S,因为S和Cu的亲和力大于S和Pb的亲和力,所以生成的单质S,先和Pb反应生产PbS,PbS和Cu反应生成Cu2S,由于Cu2S在铅合金液中的密度小,Cu2S会漂浮形成浮渣,漂浮在铅合金液的液面,便于浮渣和铅合金液的分离,具体反应如下:
FeS2→FeS+S
FeS+Cu→Cu2S+Fe
S+Pb→PbS
PbS+Cu→Cu2S+Pb
步骤五:捞出浮渣并将铅合金液熔铸为铅合金锭,完成废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的过程。
作为本发明进一步的方案:所述板栅破碎料、分散剂以及水的用量比为100kg:0.5-1.5kg:100-150kg,所述铅用除铜剂的加入质量为板栅湿粉料中铜含量的1.2-1.5倍。
作为本发明进一步的方案:所述铅用除铜剂由以下步骤制备得到:
A1:将饱和腰果酚、环己烷加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中,通入氮气保护,在温度为50-55℃,搅拌速率为300-400r/min的条件下同时滴加甲醛溶液和盐酸溶液,控制滴加速率为1-2滴/s,滴加完毕后升温至85-90℃的条件下继续搅拌反应5-6h,反应结束后将反应产物冷却至室温,之后旋转蒸发去除溶剂,得到中间体1;
反应原理如下:
Figure BDA0003789018400000041
A2:将中间体1、苄基三乙基氯化铵以及环氧氯丙烷加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为80-85℃,搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应4-5h,之后降温至60-65℃的条件下边搅拌边逐滴加入氢氧化钠溶液,控制滴加速率为1-2滴/s,滴加完毕后继续搅拌反应3-4h,反应结束后将反应产物冷却至室温,用蒸馏水洗涤至中性,之后静置分层,将有机相用无水硫酸钠干燥,之后真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体2;
反应原理如下:
Figure BDA0003789018400000042
A3:将中间体2、氢氧化钠加入至安装有搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,通入氮气保护,在温度为115-125℃,搅拌速率为300-400r/min的条件下边搅拌边逐滴加入环氧乙烷,控制滴加速率为1-2滴/s,滴加完毕后升温至125-135℃的条件下继续搅拌反应3-4h,反应结束后将反应产物冷却至室温,得到稳定剂;
反应原理如下:
Figure BDA0003789018400000051
A4:将稳定剂、去离子水加入至反应釜中,在温度为25-30℃,搅拌速率为1000-1500r/min的条件下搅拌15-20min,之后加入硫酸亚铁、硫代硫酸钠以及硫磺继续搅拌30-40min,之后升温至200-210℃的条件下水热反应20-30h,反应结束后将反应产物依次用硫酸溶液、二硫化碳以及蒸馏水洗涤2-3次,之后真空抽滤,将滤饼放置于真空干燥箱中,在温度为60-70℃的条件下干燥4-6h,得到铅用除铜剂。
反应原理如下:
硫代硫酸钠与水在高温下反应生成H2S,但是H2S在水溶液中的溶解度很小,形成饱和H2S溶液,即为氢硫酸,虽然S不溶于水,但是S可以溶解在氢硫酸中,并且释放H2S,此时反应溶液为弱酸性环境,由于FeSO4溶于水后释放Fe2+离子,遇到S2-立即结合成为FeS,最终FeS与H2S反应生成FeS2用作铅用除铜剂,具体反应如下:
Na2S2O3+H2O→H2S↑+Na2SO4
H2S→H++HS-
HS-→H++S2-
S+2H++2e-→H2S↑
Fe2++S2-→FeS
H2S+FeS→FeS2+H2
作为本发明进一步的方案:步骤A1中的所述饱和腰果酚、环己烷、甲醛溶液以及盐酸溶液的用量比为0.1mol:60-70mL:5-6g:3.2-3.6g,所述甲醛溶液的质量分数为37%,所述盐酸溶液的质量分数为35%。
作为本发明进一步的方案:步骤A2中的所述中间体1、苄基三乙基氯化铵、环氧氯丙烷以及氢氧化钠溶液的用量比为0.1mol:1.3-1.6g:1mol:40-50mL,所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度为6-7mol/L。
作为本发明进一步的方案:步骤A3中的中间体2、氢氧化钠以及环氧乙烷的用量比为100g:20-35g:135-185g。
作为本发明进一步的方案:步骤A4中的所述稳定剂、去离子水、硫酸亚铁、硫代硫酸钠以及硫磺的用量比为0.5-2.5g:120-150mL:0.2mol:0.2mol:0.1mol。
作为本发明进一步的方案:所述分散剂由以下步骤制备得到:
B1:将偏苯三酸酐溶解于四氢呋喃中形成偏苯三酸酐溶液,之后将二甘醇加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为-5-0℃,搅拌速率为300-400r/min的条件下边搅拌边逐滴加入偏苯三酸酐溶液,控制滴加速率为1-2滴/s,滴加完毕后升温至25-30℃的条件下继续搅拌反应10-15h,之后升温至55-60℃的条件下继续搅拌反应10-15h,反应结束后将反应产物冷却至室温,之后旋转蒸发去除溶剂,得到中间体3;
反应原理如下:
Figure BDA0003789018400000071
B2:将中间体3、季戊四醇、对甲苯磺酸以及三氯甲烷加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中,在温度为80-85℃,搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌1-1.5h,之后升温至95-100℃的条件下继续搅拌反应1-1.5h,之后升温至125-130℃的条件下继续搅拌反应3-4h,反应结束后将反应产物冷却至室温,之后旋转蒸发去除溶剂,得到分散剂。
反应原理如下:
Figure BDA0003789018400000081
作为本发明进一步的方案:步骤B1中的所述偏苯三酸酐、四氢呋喃以及二甘醇的用量比为0.1mol:60-80mL:0.2mol。
作为本发明进一步的方案:步骤B2中的所述中间体3、季戊四醇、对甲苯磺酸以及三氯甲烷的用量比为0.4mol:0.1mol:0.7-1.4g:80-100mL。
本发明的有益效果:
本发明的利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺,通过将废旧铅酸蓄电池板栅清洗、烘干,之后使用破碎机进行破碎,得到板栅破碎料,将板栅破碎料、分散剂以及水加入至球磨机中球磨,得到板栅球磨料,将板栅球磨料离心,将沉淀物用含有高氯酸和双氧水的溶液进行清洗,得到板栅湿粉料,将板栅湿粉料送入熔炉中熔化,之后加入铅用除铜剂搅拌反应,生成浮渣和铅合金液,捞出浮渣并将铅合金液熔铸为铅合金锭,完成废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的过程;该工艺中通过将板栅粉碎,之后进行球磨细化,使得板栅更易熔化,之后更易于铅用除铜剂反应,板栅中的铜元素在铅用除铜剂的作用下充分脱除,从而制备一种低杂质的合金铅能够进行再利用,实现节约资源、保护环境的目的;
在生产合金铅的过程中首先制备了一种铅用除铜剂,首先利用饱和腰果酚和甲醛反应生成中间体1,之后中间体1上的羟基与环氧氯丙烷上的氯原子发生亲和取代反应,生成中间体2,同时引入环氧基,之后中间体2上的环氧基与环氧乙烷聚合成醚反应,生成稳定剂,之后将稳定剂加入去离子水中形成溶液,之后加入硫酸亚铁、硫代硫酸钠以及硫磺在其中进行反应,生成铅用除铜剂;稳定剂的分子链上含有含有大量亲水性的醚键,还含有亲油性的苯环以及碳链,从而赋予了稳定剂良好的表面活性,将硫酸亚铁、硫代硫酸钠以及硫磺在其中反应时能够提高其分散性,避免其团聚,且能够保证生成的铅用除铜剂粒径小,分散性高,能够与板栅中的铜元素充分反应,从而将铜元素从铅合金中充分脱除;而且该铅用除铜剂与铜反应的过程中无SO2散出,且不易燃烧,保证了反应的稳定进行的情况下降低环境污染;
在生产合金铅的过程中首先制备了一种分散剂,利用偏苯三酸酐上的酸酐与二甘醇上的羟基反应生成酯基,同时引入羟基,得到中间体1,之后利用中间体1上的羧基与季戊四醇上的羟基反应生成酯基,从而将大量的羟基引入季戊四醇的骨架上,得到分散剂;该分散剂的分子链上含有的大量的羟基能够吸附在板栅破碎料的表面,提高板栅破碎料的分散性,阻止板栅破碎料的吸附聚集,促进板栅破碎料球磨过程中产生的微裂缝延伸,从而使得板栅破碎料能够被充分细化,进而使得板栅破碎料易于熔化,且与铅用除铜剂充分接触,促进两者之间的反应,使得铜从铅合金中充分脱除。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中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一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
本实施例为一种铅用除铜剂的制备方法,包括以下步骤:
A1:将0.1mol饱和腰果酚、60mL环己烷加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中,通入氮气保护,在温度为50℃,搅拌速率为300r/min的条件下同时滴加5g质量分数为37%的甲醛溶液和3.2g质量分数为35%的盐酸溶液,控制滴加速率为1滴/s,滴加完毕后升温至85℃的条件下继续搅拌反应5h,反应结束后将反应产物冷却至室温,之后旋转蒸发去除溶剂,得到中间体1;
A2:将0.1mol中间体1、1.3g苄基三乙基氯化铵以及1mol环氧氯丙烷加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为80℃,搅拌速率为300r/min的条件下搅拌反应4h,之后降温至60℃的条件下边搅拌边逐滴加入40mL摩尔浓度为6mol/L的氢氧化钠溶液,控制滴加速率为1滴/s,滴加完毕后继续搅拌反应3h,反应结束后将反应产物冷却至室温,用蒸馏水洗涤至中性,之后静置分层,将有机相用无水硫酸钠干燥,之后真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体2;
A3:将100g中间体2、20g氢氧化钠加入至安装有搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,通入氮气保护,在温度为115℃,搅拌速率为300r/min的条件下边搅拌边逐滴加入135g环氧乙烷,控制滴加速率为1滴/s,滴加完毕后升温至125℃的条件下继续搅拌反应3h,反应结束后将反应产物冷却至室温,得到稳定剂;
A4:将0.5g稳定剂、120mL去离子水加入至反应釜中,在温度为25℃,搅拌速率为1000r/min的条件下搅拌15min,之后加入0.2mol硫酸亚铁0.2mol、硫代硫酸钠以及0.1mol硫磺继续搅拌30min,之后升温至200℃的条件下水热反应20h,反应结束后将反应产物依次用硫酸溶液、二硫化碳以及蒸馏水洗涤2次,之后真空抽滤,将滤饼放置于真空干燥箱中,在温度为60℃的条件下干燥4h,得到铅用除铜剂。
实施例2:
本实施例为一种铅用除铜剂的制备方法,包括以下步骤:
A1:将0.1mol饱和腰果酚、70mL环己烷加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中,通入氮气保护,在温度为55℃,搅拌速率为400r/min的条件下同时滴加6g质量分数为37%的甲醛溶液和3.6g质量分数为35%的盐酸溶液,控制滴加速率为2滴/s,滴加完毕后升温至90℃的条件下继续搅拌反应6h,反应结束后将反应产物冷却至室温,之后旋转蒸发去除溶剂,得到中间体1;
A2:将0.1mol中间体1、1.6g苄基三乙基氯化铵以及1mol环氧氯丙烷加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为85℃,搅拌速率为400r/min的条件下搅拌反应5h,之后降温至65℃的条件下边搅拌边逐滴加入50mL摩尔浓度为7mol/L的氢氧化钠溶液,控制滴加速率为2滴/s,滴加完毕后继续搅拌反应4h,反应结束后将反应产物冷却至室温,用蒸馏水洗涤至中性,之后静置分层,将有机相用无水硫酸钠干燥,之后真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体2;
A3:将100g中间体2、35g氢氧化钠加入至安装有搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,通入氮气保护,在温度为125℃,搅拌速率为400r/min的条件下边搅拌边逐滴加入185g环氧乙烷,控制滴加速率为2滴/s,滴加完毕后升温至135℃的条件下继续搅拌反应4h,反应结束后将反应产物冷却至室温,得到稳定剂;
A4:将2.5g稳定剂、150mL去离子水加入至反应釜中,在温度为30℃,搅拌速率为1500r/min的条件下搅拌20min,之后加入0.2mol硫酸亚铁0.2mol、硫代硫酸钠以及0.1mol硫磺继续搅拌40min,之后升温至210℃的条件下水热反应30h,反应结束后将反应产物依次用硫酸溶液、二硫化碳以及蒸馏水洗涤3次,之后真空抽滤,将滤饼放置于真空干燥箱中,在温度为70℃的条件下干燥6h,得到铅用除铜剂。
实施例3:
本实施例为一种分散剂的制备方法,包括以下步骤:
B1:将0.1mol偏苯三酸酐溶解于60mL四氢呋喃中形成偏苯三酸酐溶液,之后将0.2mol二甘醇加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为-5℃,搅拌速率为300r/min的条件下边搅拌边逐滴加入偏苯三酸酐溶液,控制滴加速率为1滴/s,滴加完毕后升温至25℃的条件下继续搅拌反应10h,之后升温至55℃的条件下继续搅拌反应10h,反应结束后将反应产物冷却至室温,之后旋转蒸发去除溶剂,得到中间体3;
B2:将0.4mol中间体3、0.1mol季戊四醇、0.7g对甲苯磺酸以及80mL三氯甲烷加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中,在温度为80℃,搅拌速率为300r/min的条件下搅拌1h,之后升温至95℃的条件下继续搅拌反应1h,之后升温至125℃的条件下继续搅拌反应3h,反应结束后将反应产物冷却至室温,之后旋转蒸发去除溶剂,得到分散剂。
实施例4:
本实施例为一种分散剂的制备方法,包括以下步骤:
B1:将0.1mol偏苯三酸酐溶解于80mL四氢呋喃中形成偏苯三酸酐溶液,之后将0.2mol二甘醇加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为0℃,搅拌速率为400r/min的条件下边搅拌边逐滴加入偏苯三酸酐溶液,控制滴加速率为2滴/s,滴加完毕后升温至30℃的条件下继续搅拌反应15h,之后升温至60℃的条件下继续搅拌反应15h,反应结束后将反应产物冷却至室温,之后旋转蒸发去除溶剂,得到中间体3;
B2:将0.4mol中间体3、0.1mol季戊四醇、1.4g对甲苯磺酸以及100mL三氯甲烷加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中,在温度为85℃,搅拌速率为400r/min的条件下搅拌1.5h,之后升温至100℃的条件下继续搅拌反应1.5h,之后升温至130℃的条件下继续搅拌反应4h,反应结束后将反应产物冷却至室温,之后旋转蒸发去除溶剂,得到分散剂。
实施例5:
本实施例为利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺,包括以下步骤:
步骤一:将废旧铅酸蓄电池板栅清洗、烘干,之后使用破碎机进行破碎,得到板栅破碎料;
步骤二:将100kg板栅破碎料、0.5kg来自于实施例3中的分散剂以及100kg水加入至球磨机中,在球磨速率为800r/min的条件下球磨6h,得到板栅球磨料;
步骤三:将板栅球磨料离心,将沉淀物用含有高氯酸和双氧水的溶液进行清洗,得到板栅湿粉料;高氯酸的质量浓度为10%,过氧化氢的质量浓度为5%;
步骤四:将板栅湿粉料送入熔炉中熔化,之后加入来自于实施例1中的铅用除铜剂搅拌反应40min,生成浮渣和铅合金液;其中。铅用除铜剂的加入质量为板栅湿粉料中铜含量的1.2倍;
步骤五:捞出浮渣并将铅合金液熔铸为铅合金锭,完成废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的过程。
实施例6:
本实施例为利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺,包括以下步骤:
步骤一:将废旧铅酸蓄电池板栅清洗、烘干,之后使用破碎机进行破碎,得到板栅破碎料;
步骤二:将100kg板栅破碎料、1.5kg来自于实施例4中的分散剂以及150kg水加入至球磨机中,在球磨速率为1000r/min的条件下球磨8h,得到板栅球磨料;
步骤三:将板栅球磨料离心,将沉淀物用含有高氯酸和双氧水的溶液进行清洗,得到板栅湿粉料;高氯酸的质量浓度为20%,过氧化氢的质量浓度为10%;
步骤四:将板栅湿粉料送入熔炉中熔化,之后加入来自于实施例2中的铅用除铜剂搅拌反应60min,生成浮渣和铅合金液;其中。铅用除铜剂的加入质量为板栅湿粉料中铜含量的1.5倍;
步骤五:捞出浮渣并将铅合金液熔铸为铅合金锭,完成废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的过程。
对比例1:
对比例1与实施例6的不同之处在于,不添加分散剂和铅用除铜剂。
对比例2:
对比例2与实施例6的不同之处在于,不添加分散剂。
对比例3:
对比例3与实施例6的不同之处在于,不添加铅用除铜剂。
将实施例5-6以及对比例1-3铅合金锭的成分中的铜含量进行检测,检测结果如下所示:
样品 实施例5 实施例6 对比例1 对比例2 对比例3
铜含量,% 0.00078 0.00062 0.0074 0.00096 0.0051
参阅上表数据,根据实施例6与对比例1-3比较,可以得知单独添加分散剂和铅用除铜剂均能降低铅合金锭中的铜含量,降低杂质,提高铅合金锭的品质,但是在两者协同作用下表现的除杂效果最佳。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:将废旧铅酸蓄电池板栅清洗、烘干,之后使用破碎机进行破碎,得到板栅破碎料;
步骤二:将板栅破碎料、分散剂以及水加入至球磨机中,在球磨速率为800-1000r/min的条件下球磨6-8h,得到板栅球磨料;
步骤三:将板栅球磨料离心,将沉淀物用含有高氯酸和双氧水的溶液进行清洗,得到板栅湿粉料;
步骤四:将板栅湿粉料送入熔炉中熔化,之后加入铅用除铜剂搅拌反应40-60min,生成浮渣和铅合金液;
步骤五:捞出浮渣并将铅合金液熔铸为铅合金锭,完成废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的过程。
2.根据权利要求1所述的利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺,其特征在于,所述板栅破碎料、分散剂以及水的用量比为100kg:0.5-1.5kg:100-150kg,所述铅用除铜剂的加入质量为板栅湿粉料中铜含量的1.2-1.5倍。
3.根据权利要求1所述的利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺,其特征在于,所述铅用除铜剂由以下步骤制备得到:
A1:将饱和腰果酚、环己烷加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中,通入氮气保护,在温度为50-55℃,搅拌速率为300-400r/min的条件下同时滴加甲醛溶液和盐酸溶液,控制滴加速率为1-2滴/s,滴加完毕后升温至85-90℃的条件下继续搅拌反应5-6h,反应结束后将反应产物冷却至室温,之后旋转蒸发去除溶剂,得到中间体1;
A2:将中间体1、苄基三乙基氯化铵以及环氧氯丙烷加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为80-85℃,搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应4-5h,之后降温至60-65℃的条件下边搅拌边逐滴加入氢氧化钠溶液,控制滴加速率为1-2滴/s,滴加完毕后继续搅拌反应3-4h,反应结束后将反应产物冷却至室温,用蒸馏水洗涤至中性,之后静置分层,将有机相用无水硫酸钠干燥,之后真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体2;
A3:将中间体2、氢氧化钠加入至安装有搅拌器、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,通入氮气保护,在温度为115-125℃,搅拌速率为300-400r/min的条件下边搅拌边逐滴加入环氧乙烷,控制滴加速率为1-2滴/s,滴加完毕后升温至125-135℃的条件下继续搅拌反应3-4h,反应结束后将反应产物冷却至室温,得到稳定剂;
A4:将稳定剂、去离子水加入至反应釜中,在温度为25-30℃,搅拌速率为1000-1500r/min的条件下搅拌15-20min,之后加入硫酸亚铁、硫代硫酸钠以及硫磺继续搅拌30-40min,之后升温至200-210℃的条件下水热反应20-30h,反应结束后将反应产物依次用硫酸溶液、二硫化碳以及蒸馏水洗涤2-3次,之后真空抽滤,将滤饼放置于真空干燥箱中,在温度为60-70℃的条件下干燥4-6h,得到铅用除铜剂。
4.根据权利要求3所述的利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺,其特征在于,步骤A1中的所述饱和腰果酚、环己烷、甲醛溶液以及盐酸溶液的用量比为0.1mol:60-70mL:5-6g:3.2-3.6g,所述甲醛溶液的质量分数为37%,所述盐酸溶液的质量分数为35%。
5.根据权利要求3所述的利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺,其特征在于,步骤A2中的所述中间体1、苄基三乙基氯化铵、环氧氯丙烷以及氢氧化钠溶液的用量比为0.1mol:1.3-1.6g:1mol:40-50mL,所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度为6-7mol/L。
6.根据权利要求3所述的利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺,其特征在于,步骤A3中的中间体2、氢氧化钠以及环氧乙烷的用量比为100g:20-35g:135-185g。
7.根据权利要求3所述的利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺,其特征在于,步骤A4中的所述稳定剂、去离子水、硫酸亚铁、硫代硫酸钠以及硫磺的用量比为0.5-2.5g:120-150mL:0.2mol:0.2mol:0.1mol。
8.根据权利要求1所述的利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺,其特征在于,所述分散剂由以下步骤制备得到:
B1:将偏苯三酸酐溶解于四氢呋喃中形成偏苯三酸酐溶液,之后将二甘醇加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为-5-0℃,搅拌速率为300-400r/min的条件下边搅拌边逐滴加入偏苯三酸酐溶液,控制滴加速率为1-2滴/s,滴加完毕后升温至25-30℃的条件下继续搅拌反应10-15h,之后升温至55-60℃的条件下继续搅拌反应10-15h,反应结束后将反应产物冷却至室温,之后旋转蒸发去除溶剂,得到中间体3;
B2:将中间体3、季戊四醇、对甲苯磺酸以及三氯甲烷加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中,在温度为80-85℃,搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌1-1.5h,之后升温至95-100℃的条件下继续搅拌反应1-1.5h,之后升温至125-130℃的条件下继续搅拌反应3-4h,反应结束后将反应产物冷却至室温,之后旋转蒸发去除溶剂,得到分散剂。
9.根据权利要求8所述的利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺,其特征在于,步骤B1中的所述偏苯三酸酐、四氢呋喃以及二甘醇的用量比为0.1mol:60-80mL:0.2mol。
10.根据权利要求8所述的利用废旧铅酸蓄电池板栅生产合金铅的工艺,其特征在于,步骤B2中的所述中间体3、季戊四醇、对甲苯磺酸以及三氯甲烷的用量比为0.4mol:0.1mol:0.7-1.4g:80-100mL。
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