JP2010153166A

JP2010153166A - 鉛蓄電池の製造方法

Info

Publication number: JP2010153166A
Application number: JP2008329304A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Goto; 和久後藤; Hirotaka Tsuji; 裕貴辻
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: JP5422994B2

Abstract

【課題】鉛蓄電池の極板製造工程において、洗浄操作で排出される鉛物質含有水からスラリー状の鉛物質を除いた上澄み排水を処理施設に搬送することなく、再度工程内で使用できるようにする。
【解決手段】鉛物質含有水から、先ず、沈殿操作により鉛物質を分離する。前記鉛物質を分離した上澄み排水に気体を導入してさらに鉛物質を濾過操作により分離する。そして、残った排水を、前記活物質充填工程の洗浄操作に使用する。前記において、中和をした上澄み排水に気体を導入することが好ましい。前記気体としては、炭酸ガスまたは空気を使用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉛蓄電池の製造方法の改良に関するものである。

鉛蓄電池の製造工程においては、鉛粉、硫酸鉛、塩基性硫酸鉛などの鉛物質を含有する鉛物質含有水の発生がある。これらの鉛物質含有水は環境を汚染するため、製造工程内で排水処理を完結し外に出さないクローズドシステムが求められている。

鉛蓄電池の製造工程の中で、集電体に活物質を充填する極板製造工程は、鉛物質含有水の発生が多い。前記極板製造工程は、ペースト状の活物質を鉛−カルシウムまたは鉛−アンチモン系の集電体に充填する工程である。ペースト状活物質は、糊状で粘着性があるために、充填と極板搬送のための機械装置部に付着しやすく、これを水で洗浄して除く必要があることから、鉛物質含有水の発生が多くなっているのである。この鉛物質含有水を回収した後の適切な処理が必要である。

上記処理手段として特許文献１には、鉛物質含有水をシックナー（濃縮沈降装置）に導入して鉛物質を沈殿分離し、沈殿分離した鉛物質を、ペースト状の活物質を調製するときに添加して、再使用することが開示されている。

特公昭６２−１６５０４号公報

上記の手法は、シックナーで鉛物質を分離した後の上澄み排水を排水処理施設へ搬送している。しかしながら、工程で発生する排水量の変動が大きいので、排水処理施設は最大排水量に対応できる大型にしておく必要があり、コストがかかる。また、上澄み排水はシックナーでは分離しがたい微細な鉛物質を含んでおり、上澄み排水の排水処理施設への搬送経路が、微細な鉛物質の堆積で閉塞しやすくなるという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、上記の上澄み排水を処理施設に搬送することなく、再度工程内で使用できるようにすることである。

上記課題を解決するために、本発明では、鉛蓄電池の製造において、集電体への活物質充填工程の洗浄操作で排出された鉛物質含有水から、先ず、沈殿操作により鉛物質を分離する。前記鉛物質を分離した上澄み排水に気体を導入してさらに鉛物質を濾過操作により分離する。そして、残った排水を、前記活物質充填工程の洗浄操作に使用することを特徴とする。前記において、中和をした上澄み排水に気体を導入することが好ましい。
前記気体としては、炭酸ガスまたは空気を使用することができる。

沈殿操作により鉛物質を分離した上澄み排水は、ｐＨが高く沈殿操作では取り除けない浮遊物質を含有している。これは主として塩基性硫酸鉛であり、そのままの上澄み排水は活物質充填工程の洗浄操作に使用することはできない。また、前記浮遊物質は、前述したように上澄み排水を処理する際の搬送経路を閉塞する心配がある。そこで、上澄み排水に気体を導入することにより、以下の反応式に示すように塩基性炭酸鉛の結晶が生成するので、これを濾過により容易に分離することができ、残った排水はｐＨが低くなる（ｐＨ７程度）ので、活物質充填工程の洗浄操作に使用することが可能となる。

3PbO・PbSO_４・H_２O＋2CO_２→2PbCO_３・Pb(OH)_２＋PbSO_４
本発明に係る製造方法によれば、活物質充填工程の洗浄操作で排出された鉛物質含有水を再使用することができ、工程外に排出しない点が優れている。また、水資源の繰り返し有効利用の点でも好ましい。

本発明を実施するにあたり、集電体への活物質充填工程は、通常実施されているものである。例えば、次のようなものである。
鉛粉と所要の添加剤を混合し、これに水と希硫酸を注入して混練（練合）操作により、ペースト状の活物質を調製する。この活物質を、鉛−カルシウム系または鉛−アンチモン系合金の集電体に機械充填し保持させて極板とする。集電体に活物質を充填して製造した極板は、次の乾燥工程へ送られる。

活物質充填工程では、充填と搬送のための機械装置部にペースト状の活物質が付着、堆積するので、水による洗浄操作で取り除く必要がある。洗浄操作で鉛物質含有水が排出されるが、これを以下に説明する操作で、スラリー状の鉛物質と水に分離し、分離した水は、活物質充填工程における洗浄操作に再使用する。また、スラリー状の鉛物質は、ペースト状の活物質を調製する際に添加して再使用する。

まず、鉛物質含有水から鉛物質を分離する操作は、沈殿操作により行なう。沈殿操作には、シックナーを使用することができる。シックナーは、活物質充填工程の洗浄操作で排出された鉛物質含有水を溜める槽を有し、槽の底部には排出バルブを備えている。槽に鉛物質含有水を連続投入し、鉛物質を槽の底部に沈殿させるとともに、上澄み排水を槽の上縁からオーバーフローさせる。槽の底部に沈殿させた鉛物質は、排出バルブを操作して取り出す。これは、スラリー状の鉛物質であり、適宜調整してペースト状の活物質を調製する工程に戻して再使用する。

一方、シックナーの槽の上縁からオーバーフローさせた上澄み排水を中和槽に導く。この上澄み排水に炭酸ガスまたは空気を吹き込むのであるが、ｐＨが高いので希硫酸を添加して中和をしておく。炭酸ガスまたは空気を吹き込むことにより生成した塩基性炭酸鉛を濾過により取り除き、残った排水を貯水槽に溜めておき、活物質充填工程の洗浄操作に供する。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することができる。

実施例１
図１に、本発明の実施例における鉛物質含有排水の処理フロー図を示す。
活物質充填工程は、上述したとおりであるが、洗浄操作後に回収した鉛物質含有水を図示しないポンプでパイプラインにより搬送し、シックナー１の槽へ連続投入する。槽内で鉛物質を沈降させ上澄み排水と分離する。槽の底部に沈殿させた鉛物質は、排出バルブを操作して貯留槽２へ取り出す。これは、スラリー状の鉛物質であり、撹拌機３の羽根で撹拌し、ポンプ４により活物質調製工程へ戻して再使用する。

一方、シックナー１の槽の上縁からオーバーフローさせた上澄み排水を中和槽５へ搬送する。上澄み排水はｐＨが高いので、ｐＨを下げるために希硫酸を添加して中和する。この希硫酸は、活物質調製のために配置した希硫酸導入管を中和槽５へ分岐させて供給すればよい。上澄み排水を中和した後、中和槽５へコンプレッサーにより炭酸ガスを導入し、上澄み排水への溶解および拡散を促進させるためバブリングさせる。
上記操作により上澄み排水に塩基性炭酸鉛の結晶が生成するので、ポンプ６で砂濾過器７へ導入し、塩基性炭酸鉛の結晶を濾過操作で取り除く。砂濾過器７は、砂を詰めた円筒チューブである。砂濾過器７を通過した排水を貯水層８に貯め、ポンプ９により活物質充填工程の洗浄操作に供する（図１の二点鎖線の経路）。

砂濾過器７には、図１の点線の経路で示した逆洗（通常の濾過方向とは逆方向に水を流して、濾過材に蓄積した物質を排出する）ルートを付加するとよい。これは、砂濾過器７の前後に開閉バルブを配置し、さらに、砂濾過器７の前の開閉バルブと砂濾過器７の間に別の開閉バルブを介してシックナー１との逆洗経路を設けるとともに、砂濾過器７と砂濾過器７の後の開閉バルブの間に別の開閉バルブを介して貯水槽８との逆洗経路を設けたものである。
通常は、砂濾過器７の前後の開閉バルブを開き逆洗経路を閉じておくが、砂濾過器７の前後の開閉バルブを閉じ逆洗経路を開いて、貯水槽８の排水を砂濾過器７に逆方向に流してシックナー１に搬送することにより、砂濾過器７内の鉛物質（塩基性炭酸鉛の結晶など）が洗浄され、シックナー１に戻され鉛スラリーとして沈降する。砂濾過器７を別途洗浄する手間が省けるため効率が良い。

実施例２
実施例１において、炭酸ガスの代わりに空気を中和槽５へ導入した。

実施例３
実施例１において、上澄み排水を希硫酸で中和せずに、これに炭酸ガスを導入した。

従来例１
図２に鉛物質含有排水の処理フロー図を示す。シックナー１の槽の上縁からオーバーフローさせた上澄み排水を、工程外の排水処理設備へ搬送した。シックナー１の槽の底部に沈殿させたスラリー状の鉛物質の処理については、実施例１と同様である。

参考例１
実施例１において、砂濾過のみを行ない、希硫酸による中和と炭酸ガスの導入を実施しなかった。

参考例２
実施例１において、希硫酸による中和をせずに、炭酸ガスを導入し砂濾過を行なった。

表１に、上記各例における処理後の水中の浮遊物質量、ｐＨの比較を示す。

表１より、本発明に係る実施例では排水のｐＨを８より下げると共に、浮遊物質の大幅な低減が可能となったことが分かる。
実施例３は希硫酸を添加しない方法であるが、炭酸ガスは弱酸であるため、上澄み排水の中和に時間がかかる。処理効率の観点から、希硫酸による中和を行なう実施例１、２が好ましい。

本発明の実施例における鉛物質含有排水の処理フロー図である。従来例における鉛物質含有排水の処理フロー図である。

符号の説明

１は、シックナー
２は、貯留槽
３は、撹拌機
５は、中和槽
７は、砂濾過器
８は、貯水槽

Claims

鉛蓄電池の製造において、集電体への活物質充填工程の洗浄操作で排出された鉛物質含有水から沈殿操作により固形分を分離し、固形分を分離した上澄み排水に気体を導入してさらに鉛物質を濾過操作により分離し、残った排水を、前記活物質充填工程の洗浄操作に使用することを特徴とする鉛蓄電池の製造方法。
中和をした上澄み排水に気体を導入することを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池の製造方法。
気体が、炭酸ガスであることを特徴とする請求項１又は２記載の鉛蓄電池の製造方法。
気体が、空気であることを特徴とする請求項１又は２記載の鉛蓄電池の製造方法。