本发明专利技术涉及一种PbO、PbSO4、PbO2混合物的分离方法，特别是废铅蓄电池含铅物料的资源化综合利用的工艺和技术，属于废铅蓄电池三废的综合利用或者无机化合物的分离精制技术领域。以废铅蓄电池的含铅物料经过物理分离方法处理得到的含PbO、PbSO4、PbO2混合物的铅膏为原料，采用酸浸溶解、浸取溶解、分离精制、固-液分离耦合技术，实现PbO、PbSO4、PbO2混合物的分离。本发明专利技术工艺合理，制备方法简单，产品纯度及收率高，大幅度减少了过程的副产物，降低铅膏资源的综合利用成本，过程安全可靠，有利于大规模工业化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种废铅蓄电池铅回收利用的工艺方法，具体是以废铅蓄电池的含铅物料经过物理分离方法处理得到的含PbO、PbSO4, PbO2混合物的铅膏为原料，采用酸浸溶解、浸取溶解、分离精制、固-液分离耦合技术，实现PbO、PbSO4, PbOJg合物的分离。属于三废处理及资源化利用
，尤其是废铅蓄电池综合利用
；也属于化工分离
；也属于无机材料的制备
技术介绍
1.废铅蓄电池的铅资源化回收利用1.1铅蓄电池铅蓄电池的主要部件是正极板、负极板、电解液、隔膜或隔板、电池槽，此外，还有一些零件如端子、连接条、排气栓等。铅蓄电池具有结构简单、使用方便、性能可靠、价格低等优点，一直是化学电源中产量大、应用范围广的产品。随着新材料和新技术的研发和应用，铅蓄电池的各项性能有了大幅度提高，铅蓄电池在一些特殊应用领域的优势更加显现，作为电动助力车、特种电动车、新型汽车电源，近阶段仍是主流电源。L 2废铅蓄电池铅蓄电池在使用过程中，经过长期的充放电过程，容量下降到很低或板栅腐蚀严重难以修复时，铅蓄电池将无法正常进行充放电工作，从而产生废铅蓄电池。由于铅蓄电池使用不当导致损坏，也会产生废铅蓄电池。铅蓄电池常见的报废原因有极板的硫酸盐化、板栅腐蚀、极板上活性物质软化脱落等。其中极板的硫酸盐化是在极板上生成白色坚硬的硫酸铅晶体斑点，充电时又非常难以转化为活性物质，达不到正常充电的目的，铅蓄电池的硫酸盐化是最常见的报废原因。1.3废铅蓄电池铅资源化回收利用的重要性废铅蓄电池的结构与组成与铅蓄电池基本相同。作为构成铅蓄电池的主要构成材料一铅，是常用的金属之一，其产量在铁、铜、铝、锌金属后，位居第5位。目前，约70%的铅用于制备铅蓄电池，而铅膏实际上是蓄电池中的涂膏经化成和使用后形成的PbO、PbSO4,?1^02等成分的混合物，其组成和含量取决于废铅蓄电池的循环次数和寿命长短。因此，从废铅蓄电池中回收利用铅是极其重要的铅来源。充分合理地利用废铅蓄电池的铅资源，不仅可以缓解铅资源日益锐减的局面，同时也可以降低制备成本，减少环境污染。所以，实现废铅蓄电池的铅的回收利用，不但具有可持续发展的战略意义，而且具有重要的经济和社会价值。2.现有铅资源化回收利用的工艺与技术废铅蓄电池经过分选和预处理后得到的铅膏是最重要的含铅化合物，铅膏中主要成分大致为:45% -65% PbSO4,10% -30% PbO, 10% -20% PbOjP 2% -3%金属铅的混合物，其中铅膏中PbSO4^量达到50%以上。从废铅蓄电池回收铅的工艺和技术主要是铅膏的处理和利用问题，即铅膏中含铅化合物的处理方法，目前主要有:火法、湿法、火法-湿法耦合处理方法等。现有铅资源化回收利用的工艺与技术分别论述如下:2.1火法熔炼铅回收技术2.1.1直接火法熔炼铅回收技术直接火法铅熔炼回收技术主要工艺路线是:直接以废铅蓄电池经过分选和预处理后得到的PbO、PbSO4, PbOJg合物为原料，经过热处理得到金属铅和铅氧化物。因为PbSO 4熔点高，达到完全分解的温度要在1000°c以上，通常以燃气、燃油、烟煤等为燃料，在高温熔炼炉中，在1260°C -1316°C的炼炉温度下，熔炼得到金属铅。直接火法铅熔炼回收工艺的优点是操作单元少。缺点是因熔炼温度高，离炉烟气温度达1300°C左右，过程能耗大；高温下造成大量的铅挥发损失并形成污染性的铅尘；熔炼过程中产生的SO2浓度高，污染严重；302尾气污染环境。同时金属回收率一般只有80% -85%，渣的含铅量达10%以上。废铅蓄电池再生过程中的不合理处置也会产生对环境的二次污染，以及造成综合利用水平的低下等资源浪费现象。2.1.2改良的火法铅回收技术为了克服火法再生熔炼的高能耗、金属铅挥发损失量大、污染严重等缺点，研发了铅膏脱硫转化工艺，即改良的火法铅回收工艺。该工艺首先将硫酸铅转化为较易火法处理的其它化合物(一般将硫酸铅转化为碳酸铅，因为碳酸铅的熔点比硫酸铅低得多，由于碳酸铅在340°C就可以分解为一氧化铅，因此可以在较低的温度下进行火法熔炼，同时将硫酸铅中的硫酸根转化为可溶于水的硫酸盐，即“脱硫转化”方法。常用脱硫剂为(NH4)2C03、NH4HCO3、Na2CO3、NaHCO3、NaOH等，将铅膏中的PbSO4转化为可溶的Na #04及不溶的Pb 20)3或Pb (OH) 2沉淀。滤液中的Na 2S04、(NH4) 2S04冷却后得到Na 2S04.1H2O或(NH4) #04晶体，为过程的副产物。改良的火法回收铅工艺由于以PbCO3为主要原料，因此，可大幅度降低熔炼温度，减少了 SO2污染，改善了操作环境。其主要缺点是在脱硫转化过程中存在脱硫转化难以进行彻底的问题，一般有5%左右的PbSO4S留在转化后的铅膏中，在熔炼中仍然会产生302的排放。采用碳酸盐为脱硫剂，过程中产生大量硫酸盐副产物，必然存在硫酸盐的回收利用问题，而且过程中仍然存在铅回收利用率低以及能量消耗大等问题。2.2湿法铅回收技术为了解决火法铅回收技术中的问题，从20世纪50年代开始，研发了湿法铅回收技术。湿法铅回收技术的核心是利用溶解在溶液中的Pb2+在阴极发生还原反应生成金属Pb，从而实现铅的回收，是一种环境友好型的铅回收技术。依据工艺过程的特点，湿法回收冶炼技术分为直接电化学沉积法和间接电化学沉积法。2.2.1直接电化学沉积法直接电化学沉积法即将铅膏直接置于电化学反应器中，经电化学沉积回收得到铅。典型的直接电化学沉积法是由中国科学院过程工程研究所(原化工冶金研究所)研发的一种采用NaOH水溶液溶解铅膏中的一氧化铅制备得到含铅水溶液的技术。此工艺以10% -15% NaOH水溶液作为电解液电解液，在槽电压为1.8-2.6V的条件下进行电化学沉积，阴极发生还原反应得到金属铅，铅回收率大于95%，电流效率可达85%。该工艺存在的主要问题是电耗高，因为只有阴极发生的还原反应为有效反应，能量消耗为 350kWh/tPb，碱耗为 100kgNa0H/tPb。2.2.2间接电化学沉积法由于铅膏中PbS04、Pb0j9存在，大多数电化学沉积法工艺无法直接电化学沉积处理铅膏，需经过进一步的转化、浸出处理后再进行电化学沉积法处理。在间接电化学沉积法处理铅膏工艺中，典型的有RSR工艺、USBM工艺、CX-EW工艺、NaOH-KNaC4H4O6I艺等。这些工艺的共同之处是先将PbSO 4和PbO 2进行转化，再对铅膏进行浸出处理，最后采用电化学沉积法获得高纯度的铅。主要工艺有:(I) RSR间接电化学沉积工艺 RSR工艺的核心技术是:(NH4) 2C03脱硫-Na 2S03转化-H 2SiF4溶解-阴极电化学还原。采用(NH4) 20)3为脱硫剂使铅膏中的PbSO 4脱硫转化为PbCO 3沉淀，以SO 2气体或亚硫酸盐为还原剂与铅膏溶液中的PbO2发生还原反应生成PbO沉淀，用20%左右的HBF4S H2SiF6溶液为浸取液将得到的PbCOJP PbO沉淀浸取到溶液中制成电解液，然后将得到的含Pb2+浸取液进一步除杂处理后进行电化学沉积。电化学沉积过程中，一般采用石墨或涂覆Pb0j9钛板等作为不溶阳极，铅或不锈钢板等金属为阴极。电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种PbO、PbSO4、PbO2混合物的分离方法，其特征在于，是以废铅蓄电池的含铅物料经过物理分离方法处理得到的含PbO、PbSO4、PbO2混合物的铅膏为原料，采用酸浸溶解、浸取溶解、分离精制、固‑液分离耦合方法，实现PbO、PbSO4、PbO2混合物的分离；步骤如下：(1)洗涤除杂：在洗涤除杂设备中，将PbO、PbSO4、PbO2混合物进行洗涤除杂，脱除可溶性杂质，经洗涤除杂的物料进入下一步；(2)固‑液分离：在固‑液分离设备中，将上一步得到的物料进行固‑液分离，得到的液相物料经进一步除杂处理后进入第(1)步作为洗涤液循环使用，分离得到的固相物料进入下一步；(3)酸浸溶解：在浸取溶解设备中，加入酸浸取剂，与PbO、PbSO4、PbO2混合物进行混合，其中的PbO与酸发生反应，使物料中的PbO生成可溶于水的Pb2+离子进入溶液，经过酸浸溶解的物料进入下一步；(4)固‑液分离：在固‑液分离设备中，将上一步得到的物料进行固‑液分离，得到的液相物料经过进一步分离精制得到可溶于水的铅盐或者进一步处理得到PbO，得到的固相物料进入下一步；(5)浸取溶解：在浸取溶解设备中，加入浸取剂以及上一步得到的固相物料，经过浸取溶解的物料进入下一步；(6)在固‑液分离设备中，将上一步得到的物料进行固‑液分离，得到的液相物料进入第(10)步进一步分离精制，固相物料进入第(13)步进一步分离精制；(7)除杂脱色：在除杂脱色精制设备中，加入吸附除杂剂，将第(4)步得到的液相物料进行除杂脱色，经过吸附除杂脱色的含Pb2+溶液进入下一步；(8)固‑液分离：在固‑液分离设备中，将上一步得到的物料进行固‑液分离，得到的液相物料进入第(9)步进一步分离精制，固相物料经过处理后回收吸附除杂剂进入上一步实现循环使用；(9)冷却结晶：在冷却结晶设备中，将上一步得到的液相物料进行冷却，Pb2+盐结晶析出，经固‑液分离得到Pb2+盐产品，得到的分离母液经过进一步分离除杂后进入第(3)步作为配制酸浸取剂使用；(10)除杂脱色：在除杂脱色精制设备中，加入吸附除杂剂，将第(6)步得到的液相物料进行除杂脱色，经过吸附除杂的PbSO4溶液进入下一步；(11)固‑液分离：在固‑液分离设备中，将上一步得到的物料进行固‑液分离，得到的液相物料进入第(12)步进一步分离精制并进入下一步，固相物料经过处理后回收吸附除杂剂进入上一步实现循环使用；(12)蒸发结晶：在蒸发结晶设备中，将上一步得到的物料进行加热、减压操作，溶液中蒸发脱除的的溶剂进入气相，该气相溶剂进入第(5)步作为浸取液实现循环使用；在蒸发结晶的同时，PbSO4结晶析出，经固‑液分离，得到的液相物料进入第(5)步作为浸取液实现循环使用，固相物料为PbSO4产品；(13)洗涤除杂：在洗涤除杂设备中，加入洗涤液，将第(6)步得到的固相物料进行洗涤除杂分离；(14)固‑液分离：在固‑液分离设备中，将上一步得到的物料进行固‑液分离，得到的液相物料经过进一步分离精制后进入第(13)步作为洗涤液实现循环使用，固相物料进入下一步；(15)干燥焙烧：将上一步得到的固相物料进行干燥，焙烧除去杂质，得到的固相物料为PbO2产品。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许文林，聂文，王雅琼，张涛，吕佳乐，张小兴，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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