TW201541685A - 一種廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法 - Google Patents

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Meng-Dan Ling
cheng-bin Chen
Iau-Ren Ie
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Univ Nat Sun Yat Sen
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Abstract

本發明係關於一種廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，包括以下步驟：提供廢鉛蓄電池之鉛膏；將該鉛膏置於一容器中；於該容器中製備一碳酸氫銨溶液；及混合該碳酸氫銨溶液與該鉛膏，以進行一鉛膏脫硫反應。藉此，可大幅提高廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫效率。

Description

一種廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法
本發明係關於一種廢鉛蓄電池之回收方法，特別係關於一種廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法。
鉛蓄電池已被廣泛使用於汽車、機車、照明及特種車輛，其所消耗的鉛約佔全球鉛產量的82%。隨著鉛礦資源的日益枯竭、電池廢棄物產量的迅速增加及對於環境保護的重視，廢鉛蓄電池的回收處理變得極為重要。
廢鉛蓄電池主要由以下四個部份組成：廢電解液，約佔11%~30%；廢鉛或鉛合金板柵，約佔24%~30%；廢鉛膏，約佔30%~40%；及廢塑膠粒，約佔22%~30%。廢鉛蓄電池的處理一般是先經破碎後分選，分出板柵、鉛膏及有機物料三種成份。板柵可經簡單重熔和調整成份鑄成極板供蓄電池廠再利用，而有機物料也可回收利用。鉛膏主要為極板上活性物質經過充放電使用後形成的粒狀物質，含有大量硫酸鉛及不同電價的鉛氧化物，因此，廢鉛膏的回收利用是廢鉛蓄電池回收的最主要重點。
鉛膏是一種由鉛粉、水、硫酸和添加劑混合攪拌而成的可塑性膏狀混合物，其含有氧化鉛、硫酸鉛、金屬鉛、氫氧化鉛、水及添加劑。習知對於鉛膏的回收處理大多是採用碳酸鈉、碳酸銨、氫氧化鈉、氯化鈉等脫硫劑，透過該等脫硫劑對鉛膏中的硫酸鉛進行置換反應，以達到鉛膏脫硫效果。惟，使用上述脫硫劑之鉛膏的脫硫效率普 遍不佳。
因此，有必要提供一創新且具進步性之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，以解決上述問題。
本發明提供一種廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，包括以下步驟：提供廢鉛蓄電池之鉛膏；將該鉛膏置於一容器中；於該容器中製備一碳酸氫銨溶液；及混合該碳酸氫銨溶液與該鉛膏，以進行一鉛膏脫硫反應。
本發明以碳酸氫銨溶液對廢鉛蓄電池之鉛膏進行脫硫，其功效上可大幅提高鉛膏脫硫效率。
為了能夠更清楚瞭解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明所述目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。
S11~S14‧‧‧步驟
圖1顯示本發明廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法流程圖；圖2顯示發明例1不同碳酸氫銨添加量對鉛膏(鉛泥)之硫置換率的影響分析圖；圖3顯示發明例1不同碳酸氫銨添加量對鉛膏(鉛砂)之硫置換率的影響分析圖；圖4顯示發明例1不同反應時間對鉛膏(鉛泥)之硫置換率的影響分析圖；圖5顯示發明例1不同反應時間對鉛膏(鉛砂)之硫置換率的影響分析圖；圖6顯示發明例2不同氨水濃度對鉛膏(鉛泥)之硫置換率的影響分析圖；圖7顯示發明例2不同氨水濃度對鉛膏(鉛砂)之硫置換率的影響分 析圖；圖8顯示發明例2不同反應時間對鉛膏(鉛泥)之硫置換率的影響分析圖；及圖9顯示發明例2不同反應時間對鉛膏(鉛砂)之硫置換率的影響分析圖。
圖1顯示本發明廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法流程圖。參閱圖1之步驟S11，提供廢鉛蓄電池之鉛膏。在本實施例中，該鉛膏至少含有硫酸鉛，且該鉛膏態樣係可選自如下的其中一種：鉛泥及鉛砂。
此外，在此步驟中，係可對該鉛膏進行一前處理步驟，該前處理步驟包括：去除該鉛膏中之水份；及磨碎該鉛膏。較佳地，該鉛膏係置於105℃之烘箱中乾燥24小時，以去除水份。
參閱步驟S12，將該鉛膏置於一容器中。在本實施例中，該容器係可連接一煙道(圖未繪出)，且該煙道中具有二氧化碳。
參閱步驟S13，於該容器中製備一碳酸氫銨(NH4HCO3)溶液。在本實施例中，製備該碳酸氫銨溶液之方法有以下兩種。
第一種製備該碳酸氫銨溶液之方法，包括以下步驟：添加碳酸氫銨至該容器中，較佳地，碳酸氫銨與該鉛膏之重量比值為0.13至0.56；及加水至該容器中，以使碳酸氫銨溶解於水中而形成碳酸氫銨溶液，較佳地，水與碳酸氫銨的重量比為200：3~200：9。
第二種製備該碳酸氫銨溶液之方法，包括以下步驟：添加氨水至該容器中，較佳地，氨水濃度為0.5%至5%，且氨水與該鉛膏之重量比為200：16；及 利用該氨水補集二氧化碳，以反應形成碳酸氫銨溶液。在本實施例中，該氨水係補集該煙道中之二氧化碳，且較佳地，氨水與二氧化碳的反應時間為20分鐘。
參閱步驟S14，混合該碳酸氫銨溶液與該鉛膏，以進行一鉛膏脫硫反應。在此步驟中，該鉛膏脫硫反應時間為10至90分鐘，且較佳地，該鉛膏脫硫反應時間為60分鐘。此外，在本實施例中，該碳酸氫銨溶液係可將該鉛膏中之硫酸鉛反應生成碳酸鉛及硫酸銨，其化學反應式如下。
PbSO4+2NH4HCO3 → PbCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O
在本實施例中，於完成步驟S14之後，可另進行一鉛錠製作步驟。該鉛錠製作步驟包括：在600℃條件下加熱脫硫後之鉛膏3小時；及加入碳粉至鉛膏中，並在850℃條件下反應4小時，以製得純度為98.58%~99.62%之鉛錠。較佳地，碳粉與鉛膏之重量比為1：2。
本發明以碳酸氫銨溶液對廢鉛蓄電池之鉛膏進行脫硫，其功效上可大幅提高鉛膏脫硫效率(硫置換率)。此外，本發明亦可解決在冶煉過程中二氧化硫對環境所造成的污染及管線腐蝕的問題，並可降低冶煉溫度、減少能耗、改善作業環境及滿足清潔生產的要求。
茲以下列實例予以詳細說明本發明，唯並不意謂本發明僅侷限於此等實例所揭示之內容。
[反應前鉛膏前處理]
鉛膏須以NIEA R203.02C事業廢棄物水分測定方法-間接測定法，將鉛膏中水分去除後再加以磨碎，以利後續脫硫反應實驗之進行。
[發明例1：採用第一種製備碳酸氫銨溶液之方法]
1.首先取六個1公升燒杯，分別秤取固定量之鉛膏添加至燒杯(容器)中，依照實驗的需求改變不同的碳酸氫銨添加量，以獲得最佳參數。再添加200毫升之固定水量，以確保碳酸氫銨能完全溶解且與鉛膏進行脫硫反應。
2.測試不同碳酸氫銨添加量與反應時間，以獲得最佳添加量及最佳反應時間。
3.反應後以抽氣過濾法將非溶解性之鉛膏過濾後，於105℃環境下對鉛膏進行烘乾，以去除鉛膏中之水分。之後，進行鉛膏元素分析，以了解鉛膏脫硫反應前後之含硫量變化。
反應前鉛膏之元素分析
1.本發明採用元素分析儀進行含硫量分析，分析原理為廢棄物中碳(C)、氫(H)、氮(N)、硫(S)等元素在高溫純氧環境下燃燒後，產生CO2、H2O、NOx及SO2混合氣體，以氦氣將燃燒後的混合氣體帶送經過銅還原管處理後，將NOx還原成N2，其他氣體進入各吸附管，依氣體吸附的特性，分別被不同的吸附管之填充物吸附。N2直接由氦氣攜入熱傳導偵檢器(Thermal Conductivity Detector,TCD)檢測氮含量。吸附管依序以氣體不同脫附溫度加溫脫附CO2、H2O及SO2，再分別依序引入TCD以檢測個別成份含量。信號經處理後定量運算，即可自動分別列計氮、碳、氫、硫之重量百分比。分析後鉛膏數據詳如表1所示。
2.硫置換率(脫硫效率)計算方式 SR=(Si-Sf)/Si*100%
式中SR為硫置換率(%)，Si為反應前鉛膏之含硫量(%)，Sf為反應後鉛膏之含硫量(%)。
碳酸氫銨溶液與鉛膏反應分析
圖2顯示發明例1不同碳酸氫銨添加量對鉛膏(鉛泥)之硫置換率的影響分析圖。圖3顯示發明例1不同碳酸氫銨添加量對鉛膏(鉛砂)之硫置換率的影響分析圖。配合參閱圖2、圖3、表2及表3，其係顯示在添加量的部分，添加1~7克碳酸氫銨仍未達完全反應(達到完全反應每克硫酸鉛需要0.5克碳酸氫銨反應，16克鉛膏需要8克碳酸氫銨)，當添加8克碳酸氫銨時，鉛膏中大部分的硫酸根被碳酸根置換出，達到完全反應。此時，不論鉛泥或鉛砂，其去除率幾乎達到最高值(鉛泥-硫置換率99.31%；鉛砂-硫置換率91.52%)。當碳酸氫銨添加量超過8克後，其硫置換率不再明顯升高。
圖4顯示發明例1不同反應時間對鉛膏(鉛泥)之硫置換率的影響分析圖。圖5顯示發明例1不同反應時間對鉛膏(鉛砂)之硫置換率的影響分析圖。配合參閱圖4、圖5、表4及表5，其係顯示在反應的前60分鐘，不論是鉛泥或鉛砂，其硫置換率皆快速升高，且在60分鐘時幾乎已達完全反應(鉛泥-硫置換率99.17%；鉛砂-硫置換率91.66%)。60分鐘過後變化較不明顯，所以發明例1之最佳反應時間為60分鐘。
[發明例2：採用第二種製備碳酸氫銨溶液之方法]
1.配製不同濃度之氨水溶液，置入衝擊瓶中以固定流率之二氧化碳(5公升/每分鐘)通入溶液中，將所產生之溶液與鉛膏進行硫置換實驗，以獲得最佳氨水濃度。
2.以固定流率之二氧化碳通入最佳氨水濃度所產生之溶液與鉛膏進行硫置換實驗，以獲得最佳反應時間。
圖6顯示發明例2不同氨水濃度對鉛膏(鉛泥)之硫置換率的影響分析圖。圖7顯示發明例2不同氨水濃度對鉛膏(鉛砂)之硫置換率的影響分析圖。配合參閱圖6、圖7、表6及表7，其係顯示氨水濃度小於2%時，其捕集二氧化碳所產生之碳酸氫銨溶液與鉛膏進行反應後，所得之硫置換率明顯偏低。當氨水濃度為2%時，其 捕集二氧化碳所產生之碳酸氫銨溶液與鉛膏進行反應後，鉛膏中大部分的硫酸根被碳酸根置換出來。此時，不論鉛泥或鉛砂，其去除率幾乎達到最高值(鉛泥-硫置換率94.36%；鉛砂-硫置換率89.52%)。當氨水濃度大於2%時，其捕集二氧化碳所產生之碳酸氫銨溶液與鉛膏進行反應後，其硫置換率雖仍有稍微提高，但並不明顯。
就化學反應劑量而言，假設氨水與二氧化碳經過完全反應所生成產物絕大部分為碳酸氫銨，並與鉛膏進行置換反應，其反應方程式如下：NH4OH+CO2 → NH4HCO3 PbSO4+2NH4HCO3 → PbCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O
由於濃度2%之200毫升氨水約可產生0.1莫耳之碳酸氫銨(8g)，就理論而言，應可與16g鉛膏達到完全反應。由實驗結果也可證明，以濃度2%之200毫升氨水吸收二氧化碳所產生之碳酸氫銨溶液與16g鉛膏進行置換反應，可達到完全反應。因此，本發明採用氨水吸收二氧化碳所得之反應產物，絕大部分應為碳酸氫銨。
圖8顯示發明例2不同反應時間對鉛膏(鉛泥)之硫置換率的影響分析圖。圖9顯示發明例2不同反應時間對鉛膏(鉛砂)之硫置換率的影響分析圖。配合參閱圖8、圖9、表8及表9，其係顯示在反應的前50分鐘，不論是鉛泥或鉛砂，其硫置換率皆快速升高，且在50分鐘時幾乎已達完全反應(鉛泥-硫置換率97.53%；鉛砂-硫置換率90.10%)。50分鐘過後變化較不明顯，所以發明例2之最佳反應時間為50分鐘。
上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明，因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。
S11~S14‧‧‧步驟

Claims (15)

  1. 一種廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，包括以下步驟：(a)提供廢鉛蓄電池之鉛膏；(b)將該鉛膏置於一容器中；(c)於該容器中製備一碳酸氫銨溶液；及(d)混合該碳酸氫銨溶液與該鉛膏，以進行一鉛膏脫硫反應。
  2. 如請求項1之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，其中步驟(a)之鉛膏至少含有硫酸鉛。
  3. 如請求項1之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，其中步驟(a)之鉛膏態樣選自如下的其中一種：鉛泥及鉛砂。
  4. 如請求項1之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，其中步驟(a)另包括對該鉛膏進行一前處理步驟，該前處理步驟包括：去除該鉛膏中之水份；及磨碎該鉛膏。
  5. 如請求項1之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，其中步驟(c)製備該碳酸氫銨溶液之步驟包括：(c1)添加碳酸氫銨至該容器中；及(c2)加水至該容器中，以使碳酸氫銨溶解於水中而形成碳酸氫銨溶液。
  6. 如請求項5之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，其中步驟(c1)之碳酸氫銨與該鉛膏之重量比值為0.13至0.56。
  7. 如請求項5之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，其中步驟(c2)之水與碳酸氫銨的重量比為200：3~200：9。
  8. 如請求項1之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法， 其中步驟(c)製備該碳酸氫銨溶液之步驟包括：(c1)添加氨水至該容器中；及(c2)利用該氨水補集二氧化碳，以反應形成碳酸氫銨溶液。
  9. 如請求項8之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，其中步驟(c1)之氨水濃度為0.5%至5%。
  10. 如請求項8之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，其中步驟(c1)之氨水與該鉛膏之重量比為200：16。
  11. 如請求項8之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，其中步驟(c2)之氨水與二氧化碳的反應時間為20分鐘。
  12. 如請求項1之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，其中步驟(d)之該鉛膏脫硫反應時間為10至90分鐘。
  13. 如請求項12之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，其中該鉛膏脫硫反應時間為60分鐘。
  14. 如請求項1之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，其中步驟(d)之後另包括進行一鉛錠製作步驟，該鉛錠製作步驟包括：在600℃條件下加熱脫硫後之鉛膏3小時；及加入碳粉至鉛膏中，並在850℃條件下反應4小時，以製得純度為98.58%~99.62%之鉛錠。
  15. 如請求項14之廢鉛蓄電池之鉛膏脫硫回收方法，其中碳粉與鉛膏之重量比為1：2。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN105734274A (zh) * 2016-03-24 2016-07-06 湖南江冶机电科技股份有限公司 一种基于气液混流的铅膏脱硫方法
CN107732350A (zh) * 2017-10-09 2018-02-23 超威电源有限公司 一种利用铅酸蓄电池的正极废铅泥制备红丹的方法
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