一种废铅酸蓄电池铅膏的还原方法技术

本发明专利技术涉及一种废铅酸蓄电池铅膏的还原方法，包括：将Na2S2O3、H2C2O4或FeSO4作为还原剂配制成浓度为0.2～1mol/l的转化液；将转化液加热至20℃～80℃后，加入废铅酸蓄电池铅膏反应30～90min，反应液固比为10～30ml/g；待反应完毕后冷却，真空过滤，冲洗，即可。本发明专利技术通过控制反应时间、反应温度、还原剂浓度、液固比等因素，确定了最佳的工艺参数，铅膏中的PbO2可以绝大部分被还原转化，工艺简单，成本低，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废铅酸蓄电池回收利用领域，特别涉及一种废铅酸蓄电池铅膏的还原方法。
技术介绍
近年来，随着铅酸蓄电池消费量的节节攀升，其报废量也相应增大。目前我国铅酸蓄电池的耗铅量占据总额的70％左右，但是废铅蓄电池回收率不足90％，而发达国家一般保证100％；在我国再生铅冶炼过程中的铅回收率一般为80％左右，而国外先进水平可达98％以上。因此每年我国约有3万吨左右的废铅蓄电池未能得到回收利用，同时由于回收率低导致我国每年约有4.5万吨左右的铅及铅化合物流入到空气、土壤和水体中，造成严重的资源浪费和环境污染。因此开展无污染或轻污染铅再生过程的研究直接关系着我国铅工业的发展。同时据文献报道，依据目前已探明铅矿资源的储采比，铅矿只足够开采25～30年。随着铅矿资源的日益枯竭，铅金属的回收及再生利用已成为实现铅工业可持续发展的必由之路。目前铅金属主要消耗在蓄电池的生产上，因此铅的再生过程主要是对废铅酸蓄电池中的铅膏渣泥进行还原转化以获得铅及铅合金的过程。该过程的难点在于铅膏的冶炼，其方法目前可分为火法、湿法和干湿联合法。火法冶炼存在着金属回收率低，能耗高和污染严重三大问题。干湿联合法一般采取湿法脱硫、火法熔炼，即对废铅蓄电池进行破碎分选、综合回收、铅膏脱硫转化之后，再用回转短窑或反射炉进行熔炼。这种方法比较纯火法冶炼，大幅降低了SO2的排放量，但是后期熔炼仍采用了高温设备，因此无法避免地会造成铅尘污染。废铅蓄电池的湿法处理可分为三类：(1)铅膏脱硫转化——浸出——电积法；(2)铅膏直接浸出——电积法；(3)铅膏直接电积法。废铅酸蓄电池经过破碎分选后得到的铅膏是含铅化合物的混合固体，主要成分大致为：PbSO425％～30％，PbO215％～20％，Pb2％～3％。铅膏的脱硫转化即是将其中的PbSO4转化为较易还原处理的其它化合物形态的过程。目前该工艺主要采用可溶性碳酸盐作为脱硫剂，例如Na2CO3、NH4HCO3等。而脱硫剂主要消耗在铅膏中PbSO4的转化上，铅膏中的PbO2与Pb不参与反应。在湿法再生铅的过程中，铅膏中的PbO、Pb、PbSO4可以转化为PbCO3，之后用H2SiF4或HBF4溶液浸出制成电解液，PbO与Pb也可以直接浸出。而铅膏中的主要成分PbO2不能直接转化或浸出，必须将其还原成PbO或Pb才能进行，因此铅膏中PbO2的还原过程是湿法再生铅工艺的重要环节。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种废铅酸蓄电池铅膏的还原方法，该方法通过控制反应时间、反应温度、还原剂浓度、液固比等因素，确定了最佳的工艺参数，铅膏中的PbO2可以绝大部分被还原转化，工艺简单，成本低，具有良好的应用前景。。本专利技术的一种废铅酸蓄电池铅膏的还原方法，包括：将Na2S2O3、H2C2O4或FeSO4作为还原剂配制成浓度为0.2～1mol/l的转化液；将转化液加热至20℃～80℃后，加入废铅酸蓄电池铅膏反应30～90min，反应液固比为10～30ml/g；待反应完毕后冷却，真空过滤，冲洗，即可。优选的，所述Na2S2O3作为还原剂，反应条件为：反应液固比30ml/g，反应温度70℃，转化液浓度1mol/L，反应时间90min。优选的，所述H2C2O4作为还原剂，反应条件为：反应液固比30ml/g，反应温度70℃，转化液浓度1mol/L，反应时间90min。优选的，所述FeSO4作为还原剂，反应条件为：反应液固比20ml/g，反应温度50℃，转化液浓度0.6mol/L，反应时间90min。所述FeSO4作为还原剂，在转化液中添加与FeSO4摩尔比为5:1的H2SO4。所述废铅酸蓄电池铅膏的粒径为125～180μm，由6-备用DZM-10型铅酸蓄电池分解后预处理获得。本专利技术以Na2S2O3、H2C2O4、FeSO4还原铅膏中PbO2的反应机理分别如下：PbO2+2Na2S2O3+H2O→PbO+Na2S2O3+2NaOH+2S；3PbO2+H2C2O4→3PbO+H2O+2CO2↑+O2↑；PbO2+2Fe2++SO42-+4H+→PbSO4+2Fe3++2H2O。采用的分析纯试剂Na2S2O3、H2C2O4、FeSO4、H2SO4等产自上海国药集团化学试剂有限公司。有益效果本专利技术通过控制反应时间、反应温度、还原剂浓度、液固比等因素，确定了最佳的工艺参数，铅膏中的PbO2可以绝大部分被还原转化，工艺简单，成本低，具有良好的应用前景。附图说明图1为本专利技术反应温度对铅膏还原效率的影响；图2为本专利技术反应时间对铅膏还原效率的影响；图3为本专利技术还原剂浓度对铅膏还原效率的影响；图4为本专利技术反应液固比对铅膏还原效率的影响；图5为本专利技术铅膏还原转化指标趋势图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1将Na2S2O3、H2C2O4或FeSO4作为还原剂配制成浓度为0.2～1mol/l的转化液(FeSO4转化液中含有H2SO4(固定摩尔比nH2SO4：nFeSO4＝5：1))；用恒温水浴床将转化液加热至20℃～80℃后，加入废铅酸蓄电池铅膏反应30～90min，反应液固比为10～30ml/g；待反应完毕后冷却，用陶瓷坩埚真空过滤，并用蒸馏水反复冲洗滤渣多次。将滤渣干燥、研磨并均匀取样，溶于乙酸钠与乙酸的混合液中。之后加入KI溶液至有游离态碘生成，以淀粉为指示剂，Na2S2O3溶液滴定，测出还原后铅膏试样中PbO2的含量，计算方法如下：n(PbO2)＝0.5*c(S2O32-)*V(S2O32-)式中：c(S2O32-)为Na2S2O3溶液浓度，V(S2O32-)为滴定所消耗的Na2S2O3溶液体积。通过检测铅膏还原前后PbO2的含量变化，转化为还原率H，H表达式为：H＝[1-(w2/w1)]*100％式中：w1、w2分别对应铅膏还原转化前后其中PbO2的物质含量，％。实施例2铅膏还原单因素实验结果与分析分别以Na2S2O3、H2C2O4、FeSO4作为还原剂，控制条件为单因子改变，每个变化因子取5种水平，每种水平下做2次试验，取平均值结果分析。1.温度对还原效率的影响条件控制为反应时间60min，还原剂浓度0.6mol/L，液固比20ml/g，研究不同温度对铅膏还原效率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废铅酸蓄电池铅膏的还原方法，包括：将Na2S2O3、H2C2O4或FeSO4作为还原剂配制成浓度为0.2～1mol/l的转化液；将转化液加热至20℃～80℃后，加入废铅酸蓄电池铅膏反应30～90min，反应液固比为10～30ml/g；待反应完毕后冷却，真空过滤，冲洗，即可。

【技术特征摘要】
1.一种废铅酸蓄电池铅膏的还原方法，包括：
将Na2S2O3、H2C2O4或FeSO4作为还原剂配制成浓度为0.2～1mol/l的转化液；将转化液加
热至20℃～80℃后，加入废铅酸蓄电池铅膏反应30～90min，反应液固比为10～30ml/g；待反
应完毕后冷却，真空过滤，冲洗，即可。
2.根据权利要求1所述的一种废铅酸蓄电池铅膏的还原方法，其特征在于：所述Na2S2O3作
为还原剂，反应条件为：反应液固比30ml/g，反应温度70℃，转化液浓度1mol/L，反应时间
90min。
3.根据权利要求1所述的一种废铅酸蓄电池铅膏的还原方法，其特征在于：所述H2C2O4作
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝静，陈淑侠，季维英，张凯，肖轶，樊登柱，
申请(专利权)人：南通职业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32