CN215464274U - 一种废铅膏的碳化反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种废铅膏的碳化反应装置，属于铅回收技术领域，用以解决现有碳化转化时间长，反应效率低，反应过程中大量二氧化碳气体逃逸的问题。碳化反应装置包括储气罐、反应塔、碳化反应釜、第一循环管道和第二循环管道；反应塔内的顶部设置有雾化喷头，反应塔内的底部设置有进气管道，储气罐通过进气管道与反应塔连接；混合溶液能够从所述雾化喷头以雾滴状进入所述反应塔中。采用上述碳化反应装置进行的碳化反应时间短，二氧化碳利用率高。

Description

一种废铅膏的碳化反应装置

技术领域

本实用新型属于铅回收技术领域，具体涉及一种废铅膏的碳化反应装置。

背景技术

随着电动助力车、电动三轮车、电动汽车与储能通信领域的大力发展，铅酸蓄电池的使用需求呈现出爆发式增长。铅酸蓄电池自身由于腐蚀、钝化等原因造成的报废周期一般在3～5年，近年来我国每年从车、船、通信基站上替换下来的报废铅蓄电池数量巨大。制造铅酸蓄电池的基本原料是铅膏和硫酸，随着铅酸蓄电池的报废，电池中大量的含铅废物需要处理。现有的废铅膏有采用碳化反应工艺回收，碳化反应工艺中的生产装置通常为反应釜，将反应液加入到反应釜中，按生产工艺进行搅拌，加热操作，然后直接在反应釜中加入二氧化碳气体，最后得到生产所需的碳酸铅产品。此种方式碳化转化时间长，反应效率低，同时反应过程中的大量二氧化碳气体逃逸外泄，导致物料损耗，增加生产成本，同时也给环境造成污染。

实用新型内容

鉴于上述分析，本实用新型旨在提供一种废铅膏的碳化反应装置，至少能够解决以下问题之一：(1)碳化转化时间长，反应效率低；(2)反应过程中的大量二氧化碳气体逃逸外泄，导致物料损耗，增加生产成本。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种废铅膏的碳化反应装置，所述碳化反应装置包括储气罐、反应塔、碳化反应釜、第一循环管道和第二循环管道；

所述反应塔内的顶部设置有雾化喷头，所述反应塔内的底部设置有进气管道，所述储气罐通过进气管道与所述反应塔连接，混合溶液能够从所述雾化喷头以雾滴状进入所述反应塔中。

进一步的，所述反应塔的顶部还设置有出气口，所述出气口通过第一循环管道与所述碳化反应釜连接，所述反应塔内未反应的气体可以通过所述第一循环管道进入所述碳化反应釜。

进一步的，所述反应塔的底部还设有出料口，所述出料口与所述碳化反应釜连接；所述第二循环管道的进气口与所述碳化反应釜连通。

进一步的，所述第二循环管道的进气口位于所述碳化反应釜的顶部的侧边；所述第二循环管道的出气口与所述碳化反应釜连通，所述第二循环管道所在的管道部分的长度可以调节，反应过程中，所述第二循环管道的出气口伸入所述碳化反应釜中的反应液的下方。

进一步的，所述第二循环管道上设置有循环风机，所述循环风机用于将所述碳化反应釜内未反应完全的二氧化碳气体经过所述第二循环管道进入所述碳化反应釜中继续碳化反应。

进一步的，所述反应塔的内壁两侧均设置有若干斜板，所述斜板向下倾斜，两侧的斜板之间留有间隙。

进一步的，所述第一循环管道和第二循环管道的末端均与中空的搅拌桨轴连接，二氧化碳气体通过中空搅拌桨轴进入碳化反应釜内。

进一步的，所述碳化反应釜中还设置有压力传感器，压力传感器用于测量气体的量。

进一步的，所述碳化反应装置还包括依次连接的络合反应釜、第一隔膜泵、压滤机、络合铅液储存釜和第二隔膜泵，第二隔膜泵通过管道与雾化喷头连接。

进一步的，所述反应塔的顶部还设置有清洗部件。

与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：

a)本实用新型提供的废铅膏的碳化反应装置包括反应塔和碳化反应釜，反应塔中设有雾化喷头，络合铅液能够从雾化喷头以雾滴状进入反应塔中，与二氧化碳气体反应，气体+小液滴的反应体系接触面积大，碳化转化效率高。

b)反应塔中还设有若干斜板，让二氧化碳与络合液在反应塔中的反应停留时间延长，反应效率提高；反应塔中未反应完全的物料进入碳化反应釜中继续进行反应，反应塔中未反应的二氧化碳经过第一循环管道继续进入碳化反应釜中继续反应，碳化反应釜中未反应的二氧化碳经过第二循环管道继续进入碳化反应釜中继续反应，实现了二氧化碳的充分利用，节约成本。

c)本实用新型提供的废铅膏的碳化反应装置中，第一循环管道和第二循环管道的末端均与中空的搅拌桨轴连接，二氧化碳气体通过中空搅拌桨轴进入釜内由底部曝气进行碳化反应，保证二氧化碳气体由底部并在搅拌桨的作用下缓缓向上均匀分布及与未完全反应的络合铅液进一步反应。

d)本实用新型提供的废铅膏的碳化反应装置中，碳化反应釜中还设置有压力传感器，用于测量二氧化碳的量，进而能够根据二氧化碳的量确定储气罐进气与否，实现了储气罐进气的精确控制。

e)采用本实用新型提供的碳化反应装置进行废铅膏的碳化反应方法由于先在反应塔中进行碳化反应，未反应完全的物料再在碳化反应釜中反应，将反应塔中和碳化反应釜中未反应的二氧化碳循环利用，碳化转化时间短，反应效率高；反应过程中的二氧化碳利用率高。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实用新型的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是本实用新型的废铅膏的碳化反应装置的结构示意图；

图2是本实用新型的反应塔的结构示意图；

图3是本实用新型的雾化喷头的主视图；

图4是本实用新型的雾化喷头的俯视图。

附图标记

1-络合反应釜；2-第一隔膜泵；3-压滤机；4-络合铅液储存釜；5-第二隔膜泵；6-雾化喷头；7-反应塔；8-储气罐；9-碳化反应釜；10-循环风机；11-第一循环管道；12-第二循环管道；13-斜板。

具体实施方式

以下实施例对本实用新型进行详细描述。所述实施例是示例性的，旨在对本实用新型的实施方案进行描述，并不对本实用新型的范围进行限制。

本实用新型提供了一种废铅膏的碳化反应装置，包括储气罐8、反应塔7、碳化反应釜9、第一循环管道11和第二循环管道12；反应塔7内的顶部设置有雾化喷头6，反应塔7内的底部设置有进气管道，储气罐8通过进气管道与反应塔7连接，混合溶液能够从雾化喷头6以雾滴状进入反应塔7中；反应塔7的顶部还设置有出气口，出气口通过第一循环管道11与碳化反应釜9连接，反应塔7内未反应的气体可以通过第一循环管道11进入碳化反应釜9；反应塔7的底部还设有出料口，出料口与碳化反应釜9连接；第二循环管道12的进气口与碳化反应釜9连通，且第二循环管道12的进气口位于碳化反应釜9的顶部的侧边；第二循环管道12的出气口与碳化反应釜9连通，第二循环管道12所在的管道部分的长度可以调节，反应过程中，第二循环管道12的出气口伸入碳化反应釜9中的反应液的下方。

具体的，储气罐8中的气体可以是二氧化碳。

具体的，为了能够扩大雾化喷头6的喷洒面积，上述碳化反应装置还可以包括与碳化反应装置固定连接的支架，雾化喷头6与支架转动连接，且雾化喷头6的形状为螺旋形。这样，当混合溶液从雾化喷头6喷出时，在混合溶液的作用下，雾化喷头6可以绕其自身中心转动，通过雾化喷头6的转动，改变雾化喷头6的喷洒方向，从而扩大喷洒面积，进一步提高雾化后的液滴与气体的接触面积。

具体的，第二循环管道12上设置有循环风机10，循环风机10用于将碳化反应釜9内未反应完全的二氧化碳气体经过第二循环管道12进入碳化反应釜中9继续碳化反应。

需要说明的是，为了让二氧化碳与混合溶液在反应塔7中的反应停留时间延长，反应塔7的内壁两侧均设置有若干斜板13，斜板13向下倾斜，内壁两侧的斜板13错落分布，例如，内壁两侧的斜板13的形状可以为呈多个“y”形，组成“y”的两个斜板13之间留有间隙，间隙形成气液通路，多个斜板13形成的通路不是垂直的，即非直线形，呈折线形，以此增加二氧化碳与混合溶液在反应塔7中的反应停留时间。

考虑到斜板13的倾斜角度过大，雾化后的液滴与二氧化碳接触效果差，反应停留时间短，一次反应转化效率低；倾斜角度过小，生成的碳酸铅容易粘附在斜板13上，长时间后导致反应塔7堵塞。因此，控制斜板13向下倾斜，倾斜角度为15°～45°。

考虑到竖直方向上相邻的上下两个斜板13的距离过大，斜板13数量过少，起不到延长接触反应时间的效果；距离过小，斜板13安装过密集，反应塔7的结构复杂制造成本高，同时容易造成反应塔7堵塞。因此，控制竖直方向上相邻的上下两个斜板13的距离为20～50cm。

具体的，为了进一步增加二氧化碳与混合溶液在反应塔7中的反应停留时间，斜板13上设置多个通孔，上下相邻的斜板13上的通孔的位置在竖直方向上不同，以延长二氧化碳与混合溶液在反应塔7中的反应停留时间。

具体的，斜板13上还可以沿斜板13的倾斜方向设置迷宫式沟槽结构或曲线槽，以及延长二氧化碳与混合溶液在反应塔7中的反应时间。

考虑到化学反应速度需要调控，可以将雾化喷头上设置多个不同直径的喷孔，例如喷孔的数量为4个，4个喷孔沿雾化喷头的周向分布，沿顺时针方向，喷孔的直径依次增大，使用时，根据反应速率的要求，选择相应的喷孔，例如，需要反应速度小时，选择直径较小的喷孔，需要反应速度大时，选择直径较大的喷孔。

考虑到经过长时间使用后，斜板或者反应塔内壁上均有可能有一些残留物，为了能够及时清洗残留物，反应塔的顶部还可以设置清洗部件，清洗部件可以包括多个喷头，多个喷头分布在反应塔的顶部的不同部位，例如，喷头的数量为5个，其中1个喷头可以分布在反应塔的顶部中心处，其余4个喷头可以分布在中心的喷头与反应塔的外壁之间。多个喷头分布在反应塔的顶部的不同部位能够最大可能地清洗反应塔内的残留物。

与现有技术相比，本实用新型的废铅膏的碳化反应装置包括反应塔和碳化反应釜，络合铅液能够从雾化喷头以雾滴状进入反应塔中，与二氧化碳气体反应，反应塔中有若干斜板让二氧化碳与络合液在反应塔中的反应停留时间延长，同时气体+小液滴的反应体系接触面积大，反应效率高；反应塔中未反应完全的物料进入碳化反应釜中继续进行反应，反应塔中未反应的二氧化碳经过第一循环管道进入碳化反应釜中继续反应，碳化反应釜中仍未反应完全的二氧化碳经过第二循环管道进入碳化反应釜中继续反应，实现了二氧化碳的充分利用，节约成本。

具体的，第一循环管道11和第二循环管道12的末端(即出气口)均与中空的搅拌桨轴连接，二氧化碳气体通过中空搅拌桨轴进入碳化反应釜9内由底部曝气进行碳化反应，保证二氧化碳气体由底部并在搅拌桨轴的作用下缓缓向上均匀分布及与未完全反应的络合铅液进一步反应。

具体的，搅拌桨轴包括多个中空的扇叶，二氧化碳气体通过扇叶进入碳化反应釜9内由底部曝气进行碳化反应，保证二氧化碳气体由底部并在搅拌桨轴的作用下缓缓向上均匀分布及与未完全反应的络合铅液进一步反应。

具体的，为了保证二氧化碳气体的均匀分布，扇叶的数量为4个，4个扇叶等间距设置。

具体的，碳化反应釜9中还设置有例如压力传感器，用于测量二氧化碳的量，当釜内压力缓慢升高时，储气罐8通过电动阀控制进行分级供气，同时通过电动阀门来调节气流速度的大小，当碳化反应釜9内压力达到0.5kg/cm²时，储气罐8开始停止进气，釜内的二氧化碳通过风机进行强制循环碳化反应，当釜内压力快速下降至0-0.1kg/cm²时储气罐打开电动阀继续供气直到碳化反应完毕。

具体的，废铅膏的碳化反应装置还包括依次连接的络合反应釜1、第一隔膜泵2、压滤机3、络合铅液储存釜4和第二隔膜泵5，第二隔膜泵5通过管道与雾化喷头6连接。

实施例1

本实施例提供了一种废铅膏的碳化反应装置，包括储气罐8、反应塔7、碳化反应釜9、第一循环管道11和第二循环管道12；反应塔7内的顶部设置有雾化喷头6，反应塔7内的底部设置有进气管道，储气罐8通过进气管道与反应塔7连接，混合溶液能够从雾化喷头6以雾滴状进入反应塔7中；反应塔7的顶部还设置有出气口，出气口通过第一循环管道11与碳化反应釜9连接，反应塔7内未反应的气体可以通过第一循环管道11进入碳化反应釜9；反应塔7的底部还设有出料口，出料口与碳化反应釜9连接；第二循环管道12的进气口与碳化反应釜9连通，且第二循环管道12的进气口位于碳化反应釜9的顶部的侧边；第二循环管道12的出气口与碳化反应釜9连通，第二循环管道12所在的管道部分的长度可以调节，反应过程中，第二循环管道12的出气口伸入碳化反应釜9中的反应液的下方。

具体的，储气罐8中的气体是二氧化碳。

具体的，上述碳化反应装置还包括与碳化反应装置固定连接的支架，雾化喷头6与支架转动连接，且雾化喷头6的形状为螺旋形。

具体的，第二循环管道12上设置有循环风机10。

具体的，反应塔7的内壁两侧均设置有若干斜板13，斜板13向下倾斜，内壁两侧的斜板13错落分布，内壁两侧的斜板13的形状呈多个“y”形，组成“y”的两个斜板13之间留有间隙，间隙形成气液通路，多个斜板13形成的通路不是垂直的，呈折线形。

具体的，斜板13的倾斜角度为30°，竖直方向上相邻的上下两个斜板13的距离为30cm。

斜板13上设置多个通孔，上下相邻的斜板13上的通孔的位置在竖直方向上不同。

雾化喷头6上设置4个不同直径的喷孔。

反应塔的顶部还设置有清洗部件，清洗部件包括5个喷头，其中1个喷头分布在反应塔的顶部中心处，其余4个喷头分布在中心的喷头与反应塔的外壁之间。

具体的，第一循环管道11和第二循环管道12的末端(即出气口)均与中空的搅拌桨轴连接；搅拌桨轴包括4个中空的扇叶，4个扇叶等间距设置。

具体的，碳化反应釜9中还设置有压力传感器。

具体的，废铅膏的碳化反应装置还包括依次连接的络合反应釜1、第一隔膜泵2、压滤机3、络合铅液储存釜4和第二隔膜泵5，第二隔膜泵5通过管道与雾化喷头6连接。

采用上述装置进行的废铅膏的碳化反应方法，包括：

S1、废铅膏与络合液在络合反应釜1内进行络合反应制备成络合铅混合液；

S2、络合铅混合液通过第一隔膜泵2泵入压滤机3中进行固液分离，分离得到的纯净络合铅液进入络合铅液储存釜4；

S3、保持络合铅液储存釜4的温度为50℃，控制釜内搅拌速度8r/min，将络合铅液储存釜4中的络合铅液通过第二隔膜泵5加压后从雾化喷头6以雾滴状进入反应塔7中，同时开启储气罐8使二氧化碳气体进入反应塔7中进行碳化反应；

S4、反应塔7中的反应生成物和未反应完全的物料进入碳化反应釜9中，启动搅拌桨轴搅拌，搅拌速度为15r/min，开启循环风机10将碳化反应釜9内未反应完全的二氧化碳气体经过第二循环管道12进入碳化反应釜中继续反应。

具体的，上述S1中，控制络合反应温度70℃，反应时间1.5h。

具体的，上述S1中，络合液为有机酸。废铅膏与络合液的质量比为1:3.5。

具体的，为了实现二氧化碳的充分利用，测量碳化反应釜9中的气体量，调节储气罐8提供的二氧化碳的量，具体的，调控原则为：碳化反应釜9中还设置有例如压力传感器，用于测量二氧化碳的量，当釜内压力缓慢升高时，储气罐8通过电动阀控制进行分级供气，同时通过电动阀门来调节气流速度的大小，当釜内压力达到0.5kg/cm²时，储气罐8开始停止进气，釜内的二氧化碳通过风机进行强制循环碳化反应。

发明人在研究过程中进行了多种方案对比，现将一些方案作为对比例介绍如下：

对比例1

本对比例提供了一种废铅膏的碳化反应方法，将废铅膏和二氧化碳直接放入反应釜中进行反应。

对比例2

本对比例提供了一种废铅膏的碳化反应方法，将废铅膏与络合液络合后放入反应釜中进行反应。

与对比例1-2相比，本实用新型的方法碳化转化时间短，反应效率高；反应过程中的二氧化碳利用率高。例如，处理1吨脱硫废铅膏。本实用新型的碳化转化时间(即步骤S3和S4中的碳化转化时间)为23min，对比例1的碳化转化时间为8h，对比例2的碳化转化时间为3h。本实用新型的二氧化碳所需量为197kg，对比例1的所需量为862kg，对比例2的所需量为357kg。

可见，采用本实用新型的废铅膏的碳化反应方法，碳化转化时间短，反应效率高；反应过程中的二氧化碳利用率高。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种废铅膏的碳化反应装置，其特征在于，所述碳化反应装置包括储气罐(8)、反应塔(7)、碳化反应釜(9)、第一循环管道(11)和第二循环管道(12)；

所述反应塔(7)内的顶部设置有雾化喷头(6)，所述反应塔(7)内的底部设置有进气管道，所述储气罐(8)通过进气管道与所述反应塔(7)连接，混合溶液能够从所述雾化喷头(6)以雾滴状进入所述反应塔(7)中。

2.根据权利要求1所述的废铅膏的碳化反应装置，其特征在于，所述反应塔(7)的顶部还设置有出气口，所述出气口通过第一循环管道(11)与所述碳化反应釜(9)连接，所述反应塔(7)内未反应的气体可以通过所述第一循环管道(11)进入所述碳化反应釜(9)。

3.根据权利要求2所述的废铅膏的碳化反应装置，其特征在于，所述反应塔(7)的底部还设有出料口，所述出料口与所述碳化反应釜(9)连接；所述第二循环管道(12)的进气口与所述碳化反应釜(9)连通。

4.根据权利要求3所述的废铅膏的碳化反应装置，其特征在于，所述第二循环管道(12)的进气口位于所述碳化反应釜(9)的顶部的侧边；所述第二循环管道(12)的出气口与所述碳化反应釜(9)连通，所述第二循环管道(12)所在的管道部分的长度可以调节。

5.根据权利要求4所述的废铅膏的碳化反应装置，其特征在于，所述第二循环管道(12)上设置有循环风机(10)，所述循环风机(10)用于将所述碳化反应釜(9)内未反应完全的二氧化碳气体经过所述第二循环管道(12)进入所述碳化反应釜(9) 中继续碳化反应。

6.根据权利要求1所述的废铅膏的碳化反应装置，其特征在于，所述反应塔(7)的内壁两侧均设置有若干斜板(13)，所述斜板(13)向下倾斜，两侧的斜板(13)之间留有间隙。

7.根据权利要求1所述的废铅膏的碳化反应装置，其特征在于，所述第一循环管道(11)和第二循环管道(12)的末端均与中空的搅拌桨轴连接，二氧化碳气体通过中空搅拌桨轴进入碳化反应釜(9)内。

8.根据权利要求1所述的废铅膏的碳化反应装置，其特征在于，所述碳化反应釜(9)中还设置有压力传感器，压力传感器用于测量气体的量。

9.根据权利要求1所述的废铅膏的碳化反应装置，其特征在于，所述碳化反应装置还包括依次连接的络合反应釜(1)、第一隔膜泵(2)、压滤机(3)、络合铅液储存釜(4)和第二隔膜泵(5)，所述第二隔膜泵(5)通过管道与雾化喷头(6)连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的废铅膏的碳化反应装置，其特征在于，所述反应塔(7)的顶部还设置有清洗部件。

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