RU2021124626A

RU2021124626A - Переработка свинецсодержащих отходов

Info

Publication number: RU2021124626A
Application number: RU2021124626A
Authority: RU
Inventors: Вималнатх СЕЛЬВАРАДЖ; Атан Люциан ФОКС; Марсель ЯО; Рамачандран Васант КУМАР; Роберт Чи Юнг ЛЮ
Original assignee: Эвер Ресурс Лтд; Кембридж Энтерпрайз Лимитед
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2023-02-27

Claims

1. Способ переработки свинецсодержащих отходов, причем указанный способ включает:

(a) растворение свинецсодержащих отходов в водном растворе первой кислоты с образованием раствора первой соли свинца;

(b) добавление второй кислоты в раствор первой соли свинца с образованием обедненного свинцом раствора и осадка второй соли свинца; и

(c) превращение осадка второй соли свинца в оксид свинца,

причем первая соль свинца имеет более высокую растворимость в воде, чем вторая соль свинца.

2. Способ по п. 1, в котором свинецсодержащие отходы содержат по меньшей мере один материал из Pb, PbO и PbCO₃, предпочтительно по меньшей мере один материал из PbO и PbCO₃ и предпочтительнее Pb в сочетании по меньшей мере с одним материалом из PbO и PbCO₃.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором свинецсодержащие отходы получены из активной массы пластин свинцово-кислотных аккумуляторных батарей или из пыли электродуговых печей.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором:

первая соль свинца имеет растворимость в воде, составляющую по меньшей мере 100 г/л, предпочтительно по меньшей мере 200 г/л и предпочтительнее по меньшей мере 300 г/л;

вторая соль свинца имеет меньшую растворимость в воде, чем первая соль свинца, и разность составляет по меньшей мере 100 г/л, предпочтительно по меньшей мере 200 г/л и предпочтительнее по меньшей мере 400 г/л; и/или

вторая соль свинца имеет растворимость в воде, составляющую вплоть до 10 г/л, предпочтительно вплоть до 1 г/л и предпочтительнее вплоть до 0,1 г/л.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором первая кислота представляет собой органическую кислоту, и предпочтительно она представляет собой уксусную кислоту.

6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором свинецсодержащие отходы растворяют в водном растворе первой кислоты:

имеющем молярность, составляющую от 0,1 до 7 моль/л, предпочтительно от 0,25 до 3 моль/л и предпочтительнее от 0,5 до 1,5 моль/л;

в количестве, составляющем от 10 до 650 г, предпочтительно от 50 до 300 г и предпочтительнее от 80 до 150 г отходов на 1 л водного раствора первой кислоты;

при температуре, составляющей от 0 до 90°C, предпочтительно от 10 до 50°C и предпочтительнее от 15 до 30°C;

при атмосферном давлении;

в течение периода времени, составляющего от 1 до 120 минут, предпочтительно от 5 до 60 минут и предпочтительнее от 15 до 45 минут; и/или

в условиях перемешивания.

7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором свинецсодержащие отходы вводят в контакт с окислительно-восстановительным реагентом, таким как пероксид водорода, гидриды металлов, газообразный водород, неорганические соли или органические окислительно-восстановительные реагенты, и предпочтительно с пероксидом водорода.

8. Способ по любому из пп. 1-7, в котором свинецсодержащие отходы содержат материал, который является нерастворимым в водном растворе первой кислоты, и способ дополнительно включает извлечение указанного нерастворимого материала из раствора первой соли свинца, например, посредством фильтрования.

9. Способ по п. 8, в котором нерастворимый материал содержит один или несколько материалов, представляющих собой соединения металлов, такие как сульфат бария; углерод, такой как технический углерод, графен и/или углеродные нанотрубки; и волокна, такие как лигносульфонаты.

10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором вторая кислота представляет собой органическую кислоту, и предпочтительно она представляет собой лимонную кислоту.

11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором вторую кислоту добавляют в раствор первой соли свинца:

в количестве, составляющем от 60 до 100%, предпочтительно от 75 до 98% и предпочтительнее от 80 до 95% стехиометрического количества, требуемого для образования второй соли свинца;

при температуре, составляющей от -10 до 80°C, предпочтительно от 0 до 40°C и предпочтительнее от 5 до 30°C;

при атмосферном давлении;

в течение периода времени, составляющего от 2 до 120 минут, предпочтительно от 5 до 60 минут и предпочтительнее от 10 до 45 минут; и/или

в условиях перемешивания.

12. Способ по любому из пп. 1-11, в котором осадок второй соли свинца отделяют от обедненного свинцом раствора, например, посредством фильтрования.

13. Способ по п. 12, в котором обедненный свинцом раствор перерабатывают и используют в качестве водного раствора первой кислоты на стадии (a).

14. Способ по любому из пп. 1-13, в котором обедненный свинцом раствор содержит остаточный свинец, предпочтительно в форме растворенной первой соли свинца.

15. Способ по любому из пп. 1-14, в котором осадок второй соли свинца превращают в оксид свинца посредством прокаливания.

16. Способ по п. 15, в котором прокаливание происходит:

при температуре, составляющей от 250 до 1000°C, предпочтительно от 300 до 600°C и предпочтительнее от 325 до 450°C;

при парциальном давлении кислорода, составляющем от 0,01 до 5 атм., предпочтительно от 0,05 до 1 атм. и предпочтительнее от 0,1 до 0,5 атм.; и/или

в течение периода времени, составляющего от 10 минут до 6 часов, предпочтительно от 20 минут до 2 часов и предпочтительнее от 30 минут до 1 часа.

17. Способ по любому из пп. 1-16, в котором оксид свинца содержит PbO и Pb в полном количестве, составляющем по меньшей мере 99%, предпочтительно по меньшей мере 99,5% и предпочтительнее по меньшей мере 99,9 мас.%.

18. Способ по любому из пп. 1-17, причем способ дополнительно включает переработку оксида свинца в пластины аккумуляторных батарей и необязательное введение указанных пластин аккумуляторных батарей в свинцово-кислотные аккумуляторные батареи.

19. Способ по любому из пп. 1-18, в котором свинецсодержащие отходы, которые используются на стадии (a), практически не содержат PbSO₄.

20. Способ по любому из пп. 1-18, в котором свинецсодержащие отходы содержат PbSO₄, и способ дополнительно включает стадию предварительной обработки, в течение которой свинецсодержащие отходы подвергают десульфуризации перед тем, как их используют на стадии (a).

21. Способ по п. 20, в котором стадия предварительной обработки включает введение свинецсодержащих отходов в контакт:

с основанием, таким как гидроксид щелочного металла, например, NaOH, KOH или LiOH, предпочтительно в количестве, составляющем от 1,5 до 3 молей, предпочтительно от 1,75 до 2,5 молей и предпочтительнее от 2 до 2,25 молей основания на 1 моль сульфата свинца в свинецсодержащих отходах; или

с карбонатом, таким как карбонат щелочного металла, например, Na₂CO₃, K₂CO₃ или Li₂CO₃, предпочтительно в количестве, составляющем от 0,75 до 1,5 молей, предпочтительно от 0,85 до 1,25 молей и предпочтительнее от 1 до 1,1 молей на 1 моль сульфата свинца в свинецсодержащих отходах.

22. Способ по п. 20 или 21, причем способ включает наблюдение стадии предварительной обработки до тех пор, пока содержание PbSO₄ в свинецсодержащих отходах не снижается до целевого уровня, например, до целевого уровня, составляющего вплоть до 500 ч./млн по массе, предпочтительно вплоть до 300 ч./млн по массе и предпочтительнее вплоть до 100 ч./млн по массе.

23. Способ по п. 22, в котором наблюдение стадии предварительной обработки осуществляют косвенно посредством наблюдения параметра, который находится в корреляции с количеством PbSO₄ в свинецсодержащих отходах.

24. Свинцово-оксидный материал, получаемый способом по любому из пп. 1-23.

25. Пластина аккумуляторной батареи, которая содержит, или свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, содержащая пластину аккумуляторной батареи, которая содержит свинцово-оксидный материал по п. 24.