在中性介质中用电解还原回收废蓄电池中的铅方法技术

本发明专利技术是采用硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硼酸盐作电解质利用废蓄电池极板的合金熔化后制成电解槽的阴阳极，并把从废蓄电池中分离出的铅化合物磨细与添加剂一起制成敷料涂在阴板栅格上经电解还原回收废蓄电池中的铅。在生产工艺中采用湿法分离，低温熔化充氮保护，废渣循环，密闭除尘等手段作到基本上防止“三废”排放，实现了资源的综合利用。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电解还原回收废蓄电池中铅的工艺方法。废蓄电池中铅的工艺方法。废蓄电池中铅的回收是有色金属资源综合利用的重要研究课题，传统的回收方法是采用火法冶炼，即用鼓汽炉，反射炉、坩埚炉，旋转炉等窑炉，在1000℃以上的高温下加入助熔剂，还原剂使铅的氧化物和铅盐还原为金属铅。在生产过程中要产生大量的铅烟、铅尘、二氧化硫以及含铅废渣对环境造成严重的污染，虽然采取种种治理措施，但由于投资费用大，设备维修的工体量也很大而且仍有部分废渣无法处理，没有根本解决问题。为了解决火法冶炼缺陷进而发展了湿法冶炼。目前湿法冶炼有化学法、电化学法以及二者并用。纯化学法是采用化学药剂与蓄电池废料反应置换出其中的铅、电化学法是在电解质中经电解作用在阴极还原得到金属铅、湿法与火法相比最显著的优点是大大降低了对环境的污染。由于蓄电池废料中大量二氧化铅和粗大结晶的硫酸铅的存在，使其还原为金属铅比较困难，因此一般都采用强酸或强碱溶液作电解液，如日本特许公报(昭60-172180)就是以硫酸作电解液的，先用浓硫酸使四价铅转化为二价铅，然后调整浓度，用稀硫酸使二价铅转化为金属铅，电解时，两极之间要采用隔板操作比较烦琐，电极要用不锈钢、铜、钛制作费用昂贵。以烧碱作电解液的方法如西德专利2118462虽有许多优点，但因蓄电池废料中含有大量的SO4离子与烧碱反应生成硫酸钠(Na2SO4)因此还原每一吨铅要多消耗150-200公斤烧碱使成本增高，同时该法的阴极和阳极需不锈钢镍、钛来制作增大了投资费用。不管是采用强酸和强碱作电解质免不了设备的腐蚀，同时电解反应时产生的酸雾和碱雾对操作者也会有一定危害。本专利技术的目的是针对上述存在的问题提供一种改进方法，该方法的特点是不用强酸强碱作电解质而是采用硫酸盐、碳酸盐和磷酸盐和硼盐坯等中性盐作电解质同时利用蓄电池废料中的铅合金制成电极，使蓄电池废料得到充分利用，该方法使资源得到充分利用，大大减少废气废水废渣的产生。本专利技术方法的实施步骤分离将蓄电池废料放入有密封装置的分离机内使极板合金部分和铅化合物部分进行机械分离，操作时加适量的水保持湿态避免出料时料尘飞扬。熔化将上步分离出来的合金部份放入锅炉中控制在450℃以下熔化，这不仅避免了铅烟铅蒸气的产生，而且使合金中高价的锑也不会损失，铅液表面的氧化渣捞出后加入下工序。粉碎将分离出来的铅化合物和捞出的氧化渣陆续加入有密闭装置的粉碎机中采用袋式除尘磨成100目左右的粉料。铸阴极栅格将已熔化的合金用机械或手工在模具中铸成阴极栅格，栅格采用双面矩形交叉这样使空位大保持敷料好电流分布均匀，并在交叉中心增加一个突起的导电芯，使厚度大、离栅筋较远的敷料转化一致(如附图说明图1)铅液温度仍控制在450℃以下并在铅液表面复盖一层炭粉隔绝空气，防止了铅液的氧化同时又避免了铅烟。制阴极把粉料加入混合机中加助剂按配方调制成膏状涂敷料，再用机械或手工把涂敷料压入阴极栅格内，存放1-2天备用。制阳极阳极用铅锑合金制体合金中锑含量以4-10%为宜。电解还原将制成的阴阳极按图二所示插入电解槽内，用硫酸盐、硼酸盐等中性盐溶液作电解质接通直流电，电流密度为300-350安/米2电解20小时左右使阴极栅格上涂敷的铅化合物完全还原成金属铅电解槽用塑料薄膜复盖，防止在使用铵盐时，有少量氨气溢出，电槽中的沉淀物积累多时捞出后加入铅化合物中粉碎后循环利用。密封熔铸，将已电解还原的阴极板在密闭锅中通氮气保护，并加热至阴极板完全熔化，将已熔化的铅由锅底的阀门放出铸成铅锭又用于蓄电池制造。熔铅表面有少量氧化渣捞出加入下批铅化合物中粉碎成细粉料循环使用。综上所述本专利技术的方法在工艺中采用了“低温熔化”、“湿态分离”“废渣循环”“碳粉复盖”“氮气保护”“密闭除尘”的措施，防止了“三废”保护了环境。我国现在普遍采用火法，其铅尘浓度超过了家排放标准一千倍左右，铅中毒的工人比例达到100%，而采用本专利技术的方法经测定铅尘浓度已基本达到国家标准，有显著的社会效益和环境效益。由于该工艺简便易行，一般蓄电池的生产厂家利用现有设备只需少量投资即可形成生产能力。建成一套每年生产两千吨铅的回收装置，每年可获利润70万元。全世界每年更换下来的蓄电池废铅有一百二十七万吨，仅我国就有七万吨，本专利技术如能广为采用，其经济效益是十分可观的。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详述。图 11.边框 2.上栅筋 3.下栅筋4.导电芯 5.导流块图 21.电解槽 2.阳极 3.阴极4.电解液本专利技术工艺流程简图蓄电池废料合金 湿态分离 铅化合物450℃以下 密闭除尘熔化 氧化渣 粉碎碳粉复盖 加助剂铸阳极栅格 制阳板 制涂料薄膜复盖加中性盐溶液 电解还原 沉淀物氮气保护熔铸 氧化渣铅锭本专利技术的实施例之一先将蓄电池废料分次加入分离机中，同时加入4%的水防止粉尘飞扬，开机运转使废料中的合金部分与铅化合物涂料部份分离，铅化合物呈颗粒状或粉状从分离机的筛孔中落下，合金部份待停机后从出料口取出。合金部分放入铁锅中在450℃以下熔化，熔化时在铅液表面撒上碳粉防止氧化，并用此铅液浇铸成阴极栅格(如图1)备用。分离出的铅化合物与上批料产生的氧化渣和沉淀物以及不合格的铅膏、铅粉等陆续加入粉碎机的进料口，磨成细料从出料口输出，细度为100目产量约每小时壹吨。将细料放入混合机加木素碳酸钠0.2%，碳黑0.3%，水8%，混合30分钟测试敷料的视比重为4.3克/厘米3。把混合好的敷料压入铸好的阴极栅格中，括平表面逐片存放在架上。每层用塑料薄膜隔开，以防粘结，存放两天待极板表面基本干燥后插入与阳极相对应的电解槽中(如图2)槽中用硫酸铵((NH4)2SO4)，水溶液作电介质浓度为250克/升。接通直流电源、电流密度控制在350安/米2左右，电解20小时，使阴极板上的敷料还原成金属铅。在阴极板上得到的金属铅呈海棉状，性质活泼遇空气极易氧化故在密闭的熔化锅中通入氮气保护，在600℃时将其熔化，放出铸成铅锭。权利要求1.一种在中性介质中用电解还原回收废蓄电池中的铅的方法，其特征是采用中性盐作电解质，利用废蓄电池极板的合金熔化处理后作成阴极栅格，并把磨细的铅化合物，加入添加剂制成敷料，涂在阴极栅格上与预先制好的阳极插入电解槽中，电解还原回收废蓄电池中的铅。2.如权利要求1所述的方法，其特征是作为电解质的中性盐是指硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐和硼酸盐，特别是它们的钾盐、钠盐和铵盐。3.如权利要求1、2所述的方法，其特征是作为电解质的中性盐在电解液中的浓度以100-500克/升为宜。4.如权利要求1所述的方法，其特征是将废蓄电池极板的合金部份分离后，熔化铸成双面矩形交叉形状作为阴极栅格。5.如权利要求1所述的方法，其特征是阴极栅格上的敷料的配方是每100公斤废铅粉料加木质素碳酸钙或木质素碳酸钠200克，碳黑或乙炔黑200克水6000至10000毫升，调成视比重为4.0-4.5克/厘米3的膏状物，涂敷在阴极栅格上。6.如权利要求1所述的方法，其特征是阳极用铅锑合金制作含锑含量为4-10%。7.如权利要求1所述的方法，其特征是电解还原时的电流密度控制在300-350安/米2电解时间控制在20小时左右。全文摘要本专利技术是采用硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硼酸盐作电解质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在中性介质中用电解还原回收废蓄电池中的铅的方法，其特征是采用中性盐作电解质，利用废蓄电池极板的合金熔化处理后作成阴极栅格，并把磨细的铅化合物，加入添加剂制成敷料，涂在阴极栅格上与预先制好的阳极插入电解槽中，电解还原回收废蓄电池中的铅。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李永奎，
申请(专利权)人：重庆蓄电池联合公司，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]