管式正极废铅膏制备的管式正极板及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种利用铅酸电池管式正极废铅膏原子经济法制备正极活性原料的方法和一种铅酸电池管式正极板，包括先将废铅酸电池机械破碎，分选出正极废铅膏后，粉碎成一定大小的细粉，之后通过粉体除尘器除掉正极废铅膏中的碳质添加剂，然后根据除尘后正极废铅膏中PbO2含量，加入铅粉和助磨剂，进行球磨反应，制得PbSO4、PbO2、4BS为主要成分的混合粉料，最后与一定量乙炔黑机械混合，灌粉、水浸、化成，制备成铅酸电池正极板。本发明专利技术缩短了传统“废铅膏

【技术实现步骤摘要】
管式正极废铅膏制备的管式正极板及其制备方法


[0001]本专利技术涉及废铅酸电池回收利用
，具体为一种利用铅酸电池管式正极废铅膏原子经济法制备正极板的方法和一种铅酸电池管式正极板。

技术介绍

[0002]铅酸蓄电池主要由正极板、负极板、隔膜、电解液和外壳五部分组成。铅酸蓄电池在充放电过程中可以实现化学能与电能之间的相互转化，其工作原理被命名为“双极硫酸盐理论”，电极反应方程式如(1)、(2)、(3)所示：
[0003]正极电极反应：PbO2+4H
+
+SO
42
‑
+2e＝PbSO4+2H2O
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0004]负极电极反应：Pb+SO
42
‑‑
2e＝PbSO4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0005]电池的总反应：PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0006]电池充电时正极的活性物质PbO2和负极的Pb会与电解液硫酸反应生成松软的PbSO4晶体，均匀地分散在极板中，当电池放电时极板上的PbSO4晶体又恢复成原来的PbO2和海绵状Pb。
[0007]随着电池使用过程反复充放电的进行，极板上松软的的PbSO4晶体经过多次溶解、重结晶之后，变成一种粗大、导电性差的PbSO4晶体，无法在充电过程中完全转化成活性物质PbO2和海绵状的Pb，这种硫化现象称为不可逆硫酸盐化。不可逆的PbSO4晶体会堵塞极板上的微气孔、阻止电解液渗透、使内阻增大，也会导致活性物质减少，电池容量降低，使铅酸蓄电池使用寿命缩短直至报废。此外，铅酸电池正极板在反复充放电过程中，起骨架作用的α－PbO2会不断消耗，使得起支撑作用的正极多孔结构被破坏，正极软化，参与反应的真实电极面积减小，电池容量下降，也导致寿命终止。
[0008]废铅酸蓄电池由废电解液(11％
‑
30％)，铅合金板栅(24％
‑
30％)，有机物(22％
‑
30％)，铅膏(30％
‑
40％)几部分组成。电解液中主要含有大量的硫酸，回收相对容易，可以通过分离提纯之后作为新的铅酸蓄电池的电解液回收利用，也可以作为工业级的硫酸使用；板栅主要为金属铅，经过熔炼制成新板栅或高纯铅，有机物主要是指电池塑料外壳、隔板和硬橡胶等，可作为副产品再生利用。铅膏是电池在经过多次充放电循环后，电极板上活性物质逐渐与电解液交换成分，经过多次溶解、析出之后，在极板上附着的一层膏状物质，主要成分为50％
‑
60％的硫酸铅，20％
‑
30％的二氧化铅，5％
‑
15％的氧化铅，1％
‑
2％的金属铅。铅膏中的硫酸铅性质稳定，熔点及分解温度高，不易回收利用，且二氧化铅具有强氧化性，不溶于氧化性酸碱中，在铅膏的转化处理中通常要经过还原之后才能转化为较纯的产品，所以对铅膏中的硫酸铅和二氧化铅的转化处理成为铅膏转化处理的难点和重点。
[0009]目前铅酸电池废铅膏处理方法主要有火法冶炼工艺、湿法
‑
火法联合冶炼工艺、湿法电解工艺，火法再生熔炼工艺需要把铅膏中PbSO4加热到完全分解的温度1000℃以上，这一过程产生大量SO2，同时高温下造成大量的铅挥发损失并形成污染性的铅尘。湿法和火法联合回收处理铅膏的工艺是利用化学反应将铅膏中硫酸铅转化为可在低温下分解的铅盐化合物，再通过低温熔炼的方法回收其中的铅，由于脱硫转化的转化效率问题,一般还会有
5％左右的PbSO4残留在转化后的铅膏中,在熔炼中仍然会产生SO2排放问题。湿法工艺回收铅主要有固相电解法、直接浸出
‑
电解沉积法及脱硫转化
‑
还原浸出
‑
电解沉积法等，是利用化学方法将液相中的铅膏进行电解沉积处理。湿法工艺虽然解决了火法冶炼工艺中的SO2排放以及高温下铅的挥发问题。然而,该工艺投资大,而且生产1kg铅能耗约12kWh,比传统火法冶金工艺还要高。
[0010]废铅膏经过高能耗的火法冶金或电积湿法冶金回收金属Pb,而金属Pb作为原料再次用于制作生产铅酸蓄电池极板的活性物质,必须经通过球磨法或气相氧化法制备成以PbO为主要成分的铅粉这一步骤、所加正极添加剂4BS还需要经历PbO和H2SO4之间的反应步骤、添加剂红丹或二氧化铅还需要由铅经过高温氧化制得。看来虽然铅酸电池有容易回收再利用，实现电池循环生产的优势，但循环生产路线长、成本高，对环境污染大。
[0011]对废铅酸电池的处理，通常把正极铅膏和负极铅膏混合后统一处理，由于管式铅酸电池正极除了硫酸铅、二氧化铅、炭黑和石墨烯等碳质材料，成分相对简单，与负极铅膏混合处理，相当于对正极废铅膏引进了更多杂质，使处理流程变长、处理成本升高。

技术实现思路

[0012](一)解决的技术问题
[0013]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种利用铅酸电池管式正极废铅膏原子经济法制备正极板的方法和一种铅酸电池管式正极板，避开了火法冶炼工艺高温高污染和火法
‑
湿法联合冶炼工艺及湿法电解工艺需要消耗大量的脱硫剂、还原剂和电能的弊端，简化了传统的“废铅膏
→
冶炼制铅
→
铅粉制备
→
正极板生产”的工艺路线，直接根据正极废铅膏主要成分PbSO4、PbO2的相对含量,添加一定量的铅粉，经球磨反应，使铅粉中的Pb与PbO2反应生成PbO，PbO与PbSO4反应生成碱式硫酸铅4BS，通过一定的铅粉添加量，控制PbO2在球磨反应后正极粉料中的占比，通过添加助磨剂，制备出主要成分为高活性PbSO4、PbO2、4BS的混合粉料，作为正极制备原料，这就省去了传统正极制备需要额外添加红丹、4BS的步骤和试剂消耗，通过灌粉后的水浸步骤除掉废铅膏处理过程额外引入的助磨剂，保证正极板制备对杂质的含量限制要求，由于正极制备原料发生变化，使得正极制备工艺也更加简化。
[0014](二)技术方案
[0015]本专利技术提供的“一种利用铅酸电池管式正极废铅膏原子经济法制备正极板的方法”，具体包括如下步骤：
[0016]S1、将废铅酸电池机械破碎，分选出正极废铅膏，粉碎成一定大小的细粉；
[0017]S2、通过粉体除尘器除掉粉碎后的正极废铅膏中的碳质添加剂，并检测废铅膏中各组分含量；
[0018]S3、根据除尘后正极废铅膏中PbO2含量，加入铅粉和助磨剂，进行球磨反应，制得4BS、PbO2、PbSO4为主要成分的正极混合粉料；
[0019]S4、所制备的正极混合粉料代替传统铅粉与乙炔黑机械混合后，灌粉、水浸，化成制备铅酸电池的管式正极板。
[0020]所述步骤S1中，正极废铅膏要经过纯水洗涤并干燥，然后用球磨机进行粉碎操作，球磨机转速为200
‑
300转/分钟，球磨时间15
‑
20分钟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用铅酸电池管式正极废铅膏制备铅酸电池正极板的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将废铅酸电池机械破碎，分选出正极废铅膏，并粉碎成细粉；S2、通过粉体除尘器除掉粉碎后的正极废铅膏中的碳质添加剂；S3、根据除尘后正极废铅膏中PbO2含量，加入铅粉和助磨剂，进行球磨反应，制得4BS、PbO2、PbSO4为主要成分的正极混合粉料；S4、所制备的正极混合粉料代替传统铅粉与乙炔黑机械混合后，灌粉、水浸，化成制备铅酸电池的管式正极板。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述的正极废铅膏要经过纯水洗涤并干燥，然后用球磨机进行粉碎操作，球磨机转速为200
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300转/分钟，球磨时间15
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20分钟，粉碎后铅膏颗粒为40～120μm。3.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓乐，
申请(专利权)人：济源职业技术学院，
类型：发明
国别省市：