一种废铅酸蓄电池的固相电解再生铅的循环利用方法技术

本发明专利技术首先提供了一种用于废铅膏回收铅的固相电解工艺的涂膏，含有以下物质：废铅膏粉、木素、骨胶、乙炔黑，该涂膏用于固相电解回收废铅膏中的铅，具有板栅与栅膏结合力强、铅膏活性物质不易脱落、铅回收率高的优点，在此基础上本发明专利技术还提供一种废铅酸蓄电池的固相电解再生铅的循环利用方法，利用该涂膏在碱液中进行固相电解，NaOH溶液的质量百分数为15％～35％；电解反应的温度为60℃～70℃，电解反应采用分阶段的恒流电解，电流密度为30～150A/m

A method of recycling lead by solid-phase electrolysis in waste lead-acid battery

【技术实现步骤摘要】
一种废铅酸蓄电池的固相电解再生铅的循环利用方法
本专利技术涉及废铅物料再生铅循环利用
，更具体地，涉及一种废铅酸蓄电池的固相电解再生铅的循环利用方法。
技术介绍
铅酸蓄电池主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池，其在放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅，充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。我国是铅酸蓄电池的生产和消费大国，铅酸蓄电池产量约占世界产量的1/3。每年报废的蓄电池量已达300万吨以上。预计2020年铅酸蓄电池的耗铅量占铅总消耗量的86％以上。可见，有效清洁地利用铅酸蓄电池中的铅资源将对我国再生铅产业乃至整个铅行业的发展产生重要和深刻的影响。废铅酸蓄电池中的含铅废料有板栅、铅零件、铅膏，其中板栅和铅零件约占24％～30％、铅膏占30％～40％。铅膏主要由PbSO4/PbO2/PbO等组成。由于铅膏中含有大量的硫酸盐，和不同价态的铅的氧化物，因此，铅膏的回收利用，通常是废旧铅酸蓄电池回用处理需要着重研究的重点。目前，通过处理废铅膏回收铅的方法有火法冶炼技术、湿法冶炼技术等，火法冶炼一般需要1000℃以上的高温，且冶炼过程中会产生SO2和铅烟、铅尘等物质，容易造成二次污染，能耗高，铅回收率低；湿法冶炼技术一般包括电解沉积和固相电解工艺，其中电解沉积工艺是先将废铅膏脱硫(碱金属碳酸盐)，还原剂(H2O2)将PbO2转化为PbO后，在浸出剂(氟硅酸)的作用下，将铅离子转移到富铅电解液中，然后进行电解沉积得到精铅。电解沉积技术能耗依然相当高，比火法要高很多，因此该法能耗问题仍有待研究。固相电解工艺是由中国科学院化工冶金研究所提出，可直接用于电解处理铅膏，它是采用NaOH作为电解液，表面带折槽的不锈钢板作为阴极，将经浆化的铅膏填充在折槽中，通电电解使铅膏中的含铅化合物从阴极得到电子直接被还原成为金属铅；固相电解由于消除了铅和二氧化硫的污染，过程简单易行，尤其适合处理废铅酸蓄电池，但目前固相电解的铅回收率不高，原料消耗量大，同时电解时耗电量也比较大，一般每吨铅需要消耗500～800度的电量；造成其能耗高，成本高，从而限制了固相电解技术的工业应用。
技术实现思路
为了解决现有技术处理废铅膏回收铅的固相电解工艺能耗高、原料消耗大的技术问题，本专利技术首先提供了一种用于废铅膏回收铅的固相电解工艺的涂膏,含有以下物质：废铅膏粉、木素、骨胶、乙炔黑。从废旧铅酸蓄电池上分选下来的废铅膏，多是水选铅膏，所以废铅膏中的水分含量较高，无法直接用于制备固相电解工艺使用的涂膏，同时由于废铅膏中含有40％～50％盐化的硫酸铅，其颗粒粗大，如果直接用于电解时，与电解液的接触面积较小，从而导电性能差，电解时则很难转化为二氧化铅和海绵状纯铅；同时，其粗大的颗粒会堵塞活性物质的空隙，阻碍电解液的渗透，使得电池的内阻明显增大，因此粗晶粒的硫酸铅不能循环使用，粗晶粒硫酸铅经机械锤磨、研磨细化，才能具有活性，本专利技术选择具有活性的废铅膏粉，与其他添加物一起组合，形成固相电解工艺用的涂膏。该涂膏中，骨胶能够使得废铅膏粘结定型，从而防止膏体在电解过程中，从负极板上脱落到电解溶液中；木素中的木素酸钠具有很强的分散性，其分子式为RSO3Na，在水中可电离成RSO3—和Na+，具有疏水的有机基团(R)和亲水的无机基团(SO3—)，R基团为复杂的芳基，其中有羟基、羧基、甲氧基，负极中疏水基团吸附在铅化合物表面，面向电解液产生斥力，避免其表面积缩小，能够使得整个膏体膨胀，从而形成更多疏松多孔的结构，更有利于离子的传导和电解液的储存；乙炔黑能够在整个膏体上造孔，使得电解液通过造孔渗透到膏体内部，增加了导电性能。在一些具体的实施方式中，上述涂膏中，废铅膏粉的粒径为1.5～6.5μm；如此细度的废铅膏粉经和膏后，电解时容易转化为海绵状铅，节能降耗，提高转化效率。在一些更为具体的实施方式中，废铅膏粉的粒径为2～3μm，此细度的废铅膏粉能发挥更强的活性，保证电解效率。在一些具体的实施方式中，上述涂膏中，木素、骨胶或者乙炔黑的用量为0.001～0.003kg/kg废铅膏粉。在一些具体的实施方式中，上述涂膏中，废铅膏粉的制备方法为：从废旧铅酸蓄电池上分离铅膏，经压滤、烘干、研磨即得。从废旧铅酸蓄电池上分离下来的铅膏的水分含量较高，直接干燥困难，本专利技术先进行压滤，目的是去除部分水分，接着烘干，目的是方便后期锤磨或研磨，经锤磨或者研磨后的废铅膏被细化，达到一定细度，才具备活性。在一些更为具体的实施方式中，废铅膏粉的制备方法为：S1.从废旧铅酸蓄电池上分离铅膏，将分离出来的废旧铅膏放入压滤机中压滤除水，压滤后的铅膏进入烘干室，烘干至水分≤0.5％，出烘干室；S2.烘干后的废铅膏送入锤磨机进行锤磨变成废铅膏粉，过筛后使得废铅膏粉的粒径达到1.5～6.5μm。优选地，S2中废铅膏粉的粒径为2～3μm。在一些具体的实施方式中，上述涂膏的视密度为3.85～3.95g/cm3，涂膏的视密度对活性物质的孔隙率的形成状态有很大的影响，而活性物质的孔隙率对电解效率影响很大，本专利技术考虑到固相电解的条件，以及电解效率，选择上述视密度作为涂膏的一个指标，活性物质脱落相对较少，同时能够获得更多的海绵状铅。本专利技术还提供上述涂膏的制备方法，是将得到的废铅膏粉中加入木素、骨胶、乙炔黑，并同时放入合膏机中，其中，每kg废铅膏粉中，分别加入0.001～0.003kg的木素、骨胶和乙炔黑，然后再加入0.9～1.1kg的纯水，合制25～35min，优选30min，即得，制得的涂膏的视密度为3.85～3.95g/cm3。本专利技术还提供上述涂膏在废铅酸蓄电池的固相电解再生铅的循环利用中的应用。将本专利技术上述涂膏用于固相电解，能够增强铅膏的活性，提高固相电解的电流效率，提高铅的回收率。本专利技术还提供一种废铅酸蓄电池的固相电解再生铅的循环利用方法，包括以下步骤：S1.以不锈钢筛网作为阴极板，不锈钢板作为阳极板，NaOH溶液为电解液；分别取上述方法制得的涂膏涂至阴极板上，并放入电解槽中进行电解反应；S2.待电解反应过程中槽电压连续3个小时不发生变化，电解反应结束；其中，S1中NaOH溶液的质量百分数为15％～35％；电解反应的温度为60℃～70℃，电解反应采用分阶段的恒流电解，每片阴极板或阳极板的电流密度为30～150A/m2。在一些具体的实施方式中，S1中的阴极板为不锈钢筛网，其厚度为1.6～1.8mm，网格尺寸为4mm*4mm～5mm*5mm，筛网的高度为400mm，宽度为150mm，不锈钢筛网安装有带连接线的极耳；阳极板为不锈钢板，其厚度为3～5mm，不锈钢板的宽度和高度同阴极板，同样安装有带连接线的极耳。上述固相电解反应如下：阴极反应方程式：PbSO4+2e＝Pb+SO42-PbO+H2O+2e＝Pb+2OH-PbO2+H2O+4e＝Pb+4OH-阳极反应方程式：2OH—2e＝H2O+1/2O2。...

【技术保护点】
1.一种用于从废铅膏中再回收铅的固相电解工艺的涂膏，其特征在于，含有以下物质：废铅膏粉、木素、骨胶、乙炔黑。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于从废铅膏中再回收铅的固相电解工艺的涂膏，其特征在于，含有以下物质：废铅膏粉、木素、骨胶、乙炔黑。


2.根据权利要求1所述的用于从废铅膏中再回收铅的固相电解工艺的涂膏，其特征在于，所述废铅膏粉的粒径为1.5～6.5μm。


3.根据权利要求2所述的用于从废铅膏中再回收铅的固相电解工艺的涂膏，其特征在于，所述木素、骨胶或者乙炔黑的用量为0.001～0.003kg/kg废铅膏粉。


4.根据权利要求3所述的用于从废铅膏中再回收铅的固相电解工艺的涂膏，其特征在于，所述废铅膏粉的制备方法为：从废旧铅酸蓄电池上分离铅膏，经压滤、烘干、研磨即得。


5.权利要求1至4任一项所述的用于从废铅膏中再回收铅的固相电解工艺的涂膏在废铅酸蓄电池的固相电解再生铅的循环利用中的应用。


6.一种废铅酸蓄电池的固相电解再生铅的循环利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.以不锈钢筛网作为阴极板，不锈钢板作为阳极板，NaOH溶液为电解液；分别取权利要求1至4任一项所述的涂膏涂至阴极板上，并放入电解槽中进行电解反应；
S2.待电解反应过程中槽电压连续3个小时不...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴洁，刘毅，付高峰，姚庆冬，袁学海，
申请(专利权)人：巨江电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33