一种协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法技术

一种协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，将废铅膏与废旧电路板混合，加入还原剂，协同还原熔炼，得到还原渣和铅合金。本发明专利技术巧妙地利用废旧电路板中的含铁物相对废铅膏中硫进行固硫，生成的硫化亚铁还可作为炼铁原料，并利用废旧电路板中有机物热解产生的还原气体，在减少碳质还原剂添加量的同时，实现一步低温还原熔炼直接得到铅合金，达到固废资源循环利用的目的，降低了还原过程的污染。

【技术实现步骤摘要】
一种协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法
本专利技术属于废矿物的回收处理领域，尤其涉及一种协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法。
技术介绍
随着人们对铅需求的增长及单一铅矿资源的不断匮乏，从二次铅资源中回收铅是炼铅行业可持续发展的必由之路。铅酸蓄电池作为铅的主要消费领域，每年有大量的废旧铅酸蓄电池产生，若不加以回收处理，将成为环境的主要污染源。废旧铅酸蓄电池中，废电解液约占11～30％，铅极柱及铅合金板栅占24～30％，有机物占22％～30％，铅膏占30～40％。铅膏的主要成分是PbSO4、PbO2、PbO和Pb等，是生产再生铅的重要原料和主要来源。目前，铅膏的处理工艺主要包括湿法和火法。采用湿法工艺处理铅膏回收金属铅一直是国内外学者的主要研究方向。常用工艺主要包括废极板固相电解法、铅膏浸出-电沉积法及铅膏还原转化脱硫-浸出-电沉积法。湿法工艺处理铅膏虽然能有效防治铅污染，环境效益好，但其设备环节多，投入大，技术还不成熟，还不具备工业推广条件。火法工艺具有流程简洁，设备投资少，处理能力大，可实现大规模生产等优点。采用直接还原的方法处理铅膏是目前工业上最常用的火法工艺，但还原过程温度较高，可达1250℃以上，能耗较高，同时，由于还原温度高，导致还原熔炼过程主金属Pb及其化合物挥发损失较大，金属直收率较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，采用转化脱硫-低温还原熔炼法，提供一种协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，该法可部分消除铅及SO2污染，提高铅直收率，降低能耗等。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，将废铅膏与废旧电路板混合，加入还原剂，协同还原熔炼，得到还原渣和铅合金。废旧电路板中的含铁物相可使废铅膏中含铅化合物(硫酸盐、高价氧化物)在较低温度下发生分解转化为相应的氧化物(氧化铅)，并利用废旧电路板中有机物热解产生还原性气体(如苯酚等)与添加还原剂的情况下，反应生成铅合金；还原过程中硫主要以硫化亚铁的形式固定在还原渣中，减少了对环境的污染，而废旧电路板中的其他有价金属Cu、Sn、Ni等则在还原过程与铅形成低熔点合金富集在金属相中，同时还原过程产生的硫化亚铁还可作为炼铁原料，实现了固废的资源循环利用，还原过程主要发生的化学反应如下：PbSO4+Fe+C→Pb+FeS+CO2(g)，PbO+C→Pb+CO2(g)。上述的协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，优选的，所述还原熔炼过程还原温度为600℃～900℃，还原熔炼的时间为60min～180min。上述的协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，优选的，所述废铅膏与废旧电路板的质量比为(1-1.6):(0.8-1.2)。上述的协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，优选的，所述还原剂为碳含量不低于85％的碳质还原剂。上述的协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，优选的，所述还原剂的加入量占废铅膏与废旧电路板总质量的3％～9％。利用废旧电路板中有机物热解产生还原性气体，可以减少碳质还原剂加入量，提高还原过程金属还原效率及合理还原剂用量。上述的协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，优选的，所述废旧电路板主要成分包括Cu10-30％、Fe5-15％、Sn1-3％、Ni1-3％、Al3-7％、SiO27-10％，其余为有机物。上述的协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，优选的，所述废铅膏的主要成分包括PbSO460-63％、PbO218-22％、PbO3-6％、Pb0.4-0.8％。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术巧妙地利用废旧电路板中的含铁物相对废铅膏中硫进行固硫，生成的硫化亚铁还可作为炼铁原料，并利用废旧电路板中有机物热解产生的还原气体，在减少碳质还原剂添加量的同时，实现一步低温还原熔炼直接得到铅合金，达到固废资源循环利用的目的，降低了还原过程的污染。(2)本专利技术的还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，操作过程简单，污染小，易于控制，适合工业化应用，且合金产出率可达92％以上。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合较佳的实施例对本文专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。下述实施例中处理的废铅膏的化学组成包括(％)：PbSO460.5、PbO220.6、PbO5.3、Pb0.5，废旧电路板的化学组成包括(％)：Cu23、Fe13.2、Sn2.4、Ni2.6、Al3.3、SiO27.4。实施例1：一种本专利技术的协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，操作步骤如下：(1)称量经过破解分离并压滤后的废铅膏100g、废旧电路板80g、5.4g还原剂焦碳(C含量85％)，充分混合均匀后放入刚玉坩埚中。(2)将坩埚置入电炉中进行还原熔炼，还原熔炼过程通入氩气作为保护气，控制还原温度为700℃，还原时间为90min，待还原结束后，取出还原产物。(3)将还原渣与铅合金进行分离、称重与分析，得到81.78g铅合金(Pb69.5、Cu24.9％、Sn2.62％、Ni2.81％)和65g还原渣(Pb12.78％、Fe17.41％、S9.33％)。还原过程合金产出率为94％，固硫率可达95％。实施例2：一种本专利技术的协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，操作步骤如下：(1)称量经过破解分离并压滤后的废铅膏100g、废旧电路板120g、11g还原剂焦碳(C含量85％)，充分混合均匀后放入刚玉坩埚中。(2)将坩埚置入电炉中进行还原熔炼，过程通入氩气作为保护气，控制还原温度为800℃，还原时间为120min，待还原结束后，取出还原产物。(3)将还原渣与铅合金进行分离、称重与分析，得到94.3g铅合金(Pb54.1、Cu37.3％、Sn3.9％、Ni4.2％)和89g还原渣(Pb15.27％、Fe17.8％、S7.12％)。还原过程合金产出率为96％，固硫率可达99％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，其特征在于，将废铅膏与废旧电路板混合，加入还原剂，协同还原熔炼，得到还原渣和铅合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，其特征在于，将废铅膏与废旧电路板混合，加入还原剂，协同还原熔炼，得到还原渣和铅合金。


2.如权利要求1所述的协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，其特征在于，所述还原熔炼过程还原温度为600℃～900℃，还原熔炼的时间为60min～180min。


3.如权利要求1所述的协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，其特征在于，所述废铅膏与废旧电路板的质量比为(1-1.6):(0.8-1.2)。


4.如权利要求1所述的协同还原熔炼废铅膏生产铅合金的方法，其特征在于，所述还原剂为碳含量不低于85％的碳质...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠堂，聂华平，严康，陈清，王瑞祥，刘志楼，李玉虎，徐志峰，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36