一种通过固相电解法从废铅膏中回收铅的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过固相电解法从废铅膏中回收铅的方法，属于铅资源回收技术领域。先将废铅膏制成膏状的废铅膏电解料，涂布在阴极板上；向电解槽中加入电解液；将涂布电解料的阴极板插入电解液中，并将阳极插入电解液中；阳极为具有析氧电催化作用的电极；将阴极板和阳极分别与直流电源的负极和正极连接，使电解槽中发生电解；阳极上水失去电子析出氧气，阴极板上的电解料得到电子被原位还原生成铅单质，并附着在阴极板上，即从废铅膏中回收得到铅。本发明专利技术将废铅膏进行简单的制浆后直接进行电解，废铅膏中的硫酸铅、二氧化铅和一氧化铅得到电子原位生成铅单质，省去了大量前处理工序，减少了试剂的消耗，使得工序简单且降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种通过固相电解法从废铅膏中回收铅的方法
本专利技术涉及铅资源回收
，更具体地，涉及一种通过固相电解法从废铅膏中回收铅的方法。
技术介绍
作为世界上产量最大的电池产品，铅酸电池具有成熟安全的技术、低廉的材料、良好的再循环能力和可靠的充放电性能，在市场竞争中具有绝对优势，在二次电源中已占有80％以上的市场份额，在交通、通信、电力、军事、航海、航空和航天各个经济领域，铅酸蓄电池都起着重要作用。2017年我国铅酸蓄电池市场规模为950亿元，全球规模为3169亿元，预计将继续增长。相应的废铅酸蓄电池的处理量也十分巨大；再有，废旧铅酸蓄电池的回收成本和能耗比开采铅矿的，分别低了38％和33％，因此，废铅酸蓄电池将是一种十分经济的炼铅原料。目前，废铅酸蓄电池的处理一般分为火法、湿法和联合法。由于火法处理工艺往往需用碳质还原剂和高温环境，并且不可避免的产生含铅烟尘、二氧化硫和二氧化碳等废气，对环境的污染以及对操作者身体健康的损害等方面都存在严重的危害，终将被淘汰。随着环境保护要求的日益提高，废铅酸蓄电池的湿法回收处理在此方面显现出了明显的优势，但由于其存在废水治理量大、能耗高、极板等材料价格昂贵、生产系统复杂等问题，现有的湿法处理方法其发展前景也是黯淡。废铅酸蓄电池的湿法回收处理工艺大致分如下几类：一是铅膏转化-浸出-电积法：该法是将铅膏进行脱硫转化，使硫酸铅、氧化铅溶于酸性(或碱性)溶液中，制成铅盐电解液，采用石墨或钛板做不溶性阳极，不锈钢板做阴极，在电解槽中电解沉积，在阴极得到铅粉(Pb≥99.99％)。该工艺存在成本高(约1500元/吨铅)，回收率低(小于95％)，设备腐蚀大，试剂(使用HBF6或H2SiF6溶液)价格贵且毒性大等问题。二是铅膏浸出-电积法：该法是将铅膏在热的HCl-NaCl溶液中浸出，生产可溶性的H2PbCl4溶液，经净化后送入采用阳离子交换膜分隔的阴极室内，使得铅在阴极上析出，生成电解铅而落入槽底被收集。这种铅粉可用于制造新蓄电池的铅膏或熔铸成金属铅。该技术原料价格便宜，操作简单，但电解过程中产生大量Cl2，对环境、设备腐蚀严重，另外，其能耗高，一般为1300kwh/tPb。三是采用化学方法将废铅酸蓄电池的铅物料转化成铅的化工产品，如红丹粉、黄丹粉、三碱式硫酸铅等等。该工艺产品适用范围窄、毒性大，且产能低，难于形成规模化。四是铅膏直接电解法：该法是将铅膏以NaOH浆化后(NaOH用于使硫酸铅脱硫并浸出硫酸铅和二氧化铅中的铅)，涂布于不锈钢质的阴极网格筐架中，在15％的NaOH溶液中进行电解，阴极生成电解铅，经熔铸后获得纯铅锭。该工艺消耗了大量的H2SO4和NaOH，并且产生了大量低附加值的Na2SO4，使得生产成本上升；或是将铅膏与硫酸溶液和过氧化氢混合后进行电解，再将电解铅进行熔化、精炼、铸型，制得精铅锭，此法需要消耗大量硫酸和过氧化氢，大大增加了生产成本。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术中从废铅膏中回收铅能耗高、污染大以及成本高的技术问题，提供了一种通过固相电解法从废铅膏中回收铅的方法，将废铅膏制备成电解料并涂布在阴极上进行电解，电解过程中阳极上水失去电子析出氧气，阴极上的电解料得到电子被原位还原生成铅单质，并附着在阴极板上，即从废铅膏中回收得到铅。本专利技术电解铅的品位可达到96.5％以上，电解电流效率可以达到89％以上，能耗低，且无污染。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种通过固相电解法从废铅膏中回收铅的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)向废铅膏中加入水，得到膏状的废铅膏电解料；(2)在阴极板上涂布步骤(1)得到的废铅膏电解料，并使废铅膏电解料固化在阴极板上；所述阴极板为不与酸反应的惰性电极；(3)向电解槽中加入电解液；将步骤(2)中涂覆有电解料的阴极板插入电解液中，并将阳极插入电解液中；所述阳极为具有析氧电催化作用的电极；(4)将步骤(3)中的阴极板和阳极分别与直流电源的负极和正极连接，使电解槽中发生电解；所述阳极上水失去电子析出氧气，所述阴极板上的电解料得到电子被原位还原生成铅单质，并附着在阴极板上，即从废铅膏中回收得到铅。作为本专利技术的进一步优选，所述阴极板为不锈钢板框、钛板框、石墨板框、铅板框或不锈钢镀铅板框；优选的，所述步骤(2)得到的涂覆有废铅膏电解料的阴极板中还增设有穿孔不锈钢板，该穿孔不锈钢板与阴极极耳相连。作为本专利技术的进一步优选，所述阳极为钛基涂铱钽网/板、钛基涂铂网/板、钛基镀金网/板、铂网/板、金网/板或钛网/板。作为本专利技术的进一步优选，所述电解液中含有硫酸铵、硫酸、硫酸钠、硫酸钾溶液或以上物质的任意组合混合溶液。作为本专利技术的进一步优选，所述硫酸铵、硫酸、硫酸钠、硫酸钾溶液或以上物质的任意组合混合溶液的浓度为1～400g/L。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(1)中，废铅膏与水的质量比为(1～20)：1。作为本专利技术的进一步优选，所述电解液与电解料的质量比为(5～100)：1。作为本专利技术的进一步优选，所述电解的电压为1.5～3.0V；所述的电解温度为0～40℃。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：(1)本专利技术所处理的原料主要针对于来源于废旧铅酸蓄电池的铅膏物料，即含硫酸铅、二氧化铅、一氧化铅和铅的混合物料。将废铅膏进行简单的制浆后直接进行电解，废铅膏中的硫酸铅、二氧化铅和一氧化铅得到电子原位生成铅单质或一氧化铅，省去了大量前处理工序，减少了试剂的消耗，使得工序简单且降低了成本，用以实现灵活中小规模回收铅，减少二次污染以及降低回收成本。其他研究中有采用竖式极板形式的，且用铅酸电池内的板栅直接做极板，但本专利技术在研究过程中发现这种做法对浆料的粘稠程度、涂覆方式以及固化都有更高要求，同时这种形式常出现浆料在重力作用下向下移动而导致浆料分布不均，且电解过程中随着浆料成分变化可能会出现大块电解料脱落的现象，这样该部分铅膏既无法继续参与反应，也会污染电解液。(2)本专利技术优选地采用的是硫酸铵-硫酸电解液体系，不引入更多其他杂质，且无需预脱硫。不同于以往的盐酸、高氯酸或氢氧化钠碱性体系，硫酸铵的电导率高，且常温下即具有极高溶解度，一般不受应用环境温度影响，适用地域广。其电解铅的品位可达到96.5％以上，电解电流效率可以达到89％以上，能耗低，同时有效的改善了生产操作环境，电解物料的加入方式采取涂料。本专利技术采用电解脱硫的新工艺，即在直流电的作用下，固相中的硫酸根以硫酸的形式进入液相而被富集，再以电解液副产品的形式由体系中分离出来，以此实现电解脱硫的目的。(3)本专利技术优选地选用钛基涂金属层作为阳极，具有较好的析氧电催化作用，该电极具有优良的析氧电催化性能，即使在强酸性电解液中以及高电流密度下依然能长久保持性质稳定，经久耐用，可显著节省频繁更换电极的成本。(4)本专利技术兼顾了环保的高标准要求，实现了无废渣堆存、无废气排放和工业废水零排放。同时，还兼顾了低能耗和低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过固相电解法从废铅膏中回收铅的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)向废铅膏中加入水，得到膏状的废铅膏电解料；/n(2)在阴极板上涂布步骤(1)得到的废铅膏电解料，并使废铅膏电解料固化在阴极板上；所述阴极板为不与酸反应的惰性电极；/n(3)向电解槽中加入电解液；将步骤(2)中涂覆有电解料的阴极板插入电解液中，并将阳极插入电解液中；所述阳极为具有析氧电催化作用的电极；/n(4)将步骤(3)中的阴极板和阳极分别与直流电源的负极和正极连接，使电解槽中发生电解；所述阳极上水失去电子析出氧气，所述阴极板上的电解料得到电子被原位还原生成铅单质，并附着在阴极板上，即从废铅膏中回收得到铅。/n

【技术特征摘要】
1.一种通过固相电解法从废铅膏中回收铅的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向废铅膏中加入水，得到膏状的废铅膏电解料；
(2)在阴极板上涂布步骤(1)得到的废铅膏电解料，并使废铅膏电解料固化在阴极板上；所述阴极板为不与酸反应的惰性电极；
(3)向电解槽中加入电解液；将步骤(2)中涂覆有电解料的阴极板插入电解液中，并将阳极插入电解液中；所述阳极为具有析氧电催化作用的电极；
(4)将步骤(3)中的阴极板和阳极分别与直流电源的负极和正极连接，使电解槽中发生电解；所述阳极上水失去电子析出氧气，所述阴极板上的电解料得到电子被原位还原生成铅单质，并附着在阴极板上，即从废铅膏中回收得到铅。


2.如权利要求1所述的通过固相电解法从废铅膏中回收铅的方法，其特征在于，所述阴极板为不锈钢板框、钛板框、石墨板框、铅板框或不锈钢镀铅板框；
优选的，所述步骤(2)得到的涂覆有废铅膏电解料的阴极板中还增设有穿孔不锈钢板，该穿孔不锈钢板与阴极极耳相连。


3.如权利要求1所述的通过固相电解法...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旭，薛雅文，韦聚才，古月圆，熊睿，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42