废铅膏湿法回收和高性能铅酸蓄电池电极活性物质湿法制造设备制造技术

本实用新型专利技术公开了废铅膏湿法回收和高性能铅酸蓄电池电极活性物质湿法制造设备，所述设备包括：实现本实用新型专利技术中化学法工艺、化学机械法工艺或电化学机械法工艺中的一种或多种工艺过程所需的设备。本实用新型专利技术所获得的活性物质材料显著提高铅酸蓄电池活性物质的利用率、电池的比能量及电池充电接受能力等，同时避免铅气、铅烟、铅尘、SO2有害物质的产生和排放，提高生产过程中铅的利用率、有助于对铸板或焊接工艺铅气回收产生的铅化合物、含铅液进行处理和再利用，降低成本。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种废旧铅酸蓄电池铅膏、铅或铅化合物的湿法回收再利用的设备，特别是涉及一种环保的、低成本的、高性能铅酸蓄电池电极活性物质制造或废旧铅酸蓄电池铅膏、铅或铅化合物回收的设备。
技术介绍
专利技术至今，铅酸蓄电池已有150多年历史，目前其仍是二次电池中应用最广、市场份额最大(约占80%)的产品，且时至今日全球市场对其需求仍以每年约5 10%的速率增力口，这与原有应用领域，如交通、电力、通信等，和新兴应用领域，如太阳能、风能、电动车、网 络等，对铅酸蓄电池需求的增长有直接关系。市场容量与应用领域扩大，期待铅酸蓄电池性能，如比能量等，进一步提高，成本进一步降低，同时，铅酸蓄电池对社会环境所造成的污染问题也突显并受到政府和全民的重视。铅酸蓄电池在其使用过程中基本不危害用户或环境的安全，尤其是密闭免维护类的铅酸蓄电池在使用过程中可以说是零污染，其对环境所造成的污染主要源于目前的生产和回收过程。生产过程中的污染主要来源于铅粉制造(即铅酸蓄电池的电极活性物质材料)、铅板栅铸造和电池焊接工艺。目前铅粉的制造过程会产生大量的铅气和铅尘以及噪声污染，铅板栅铸造和电池焊接工艺也会造成铅气、铅烟的污染。所谓的铅粉实际上是表面被氧化了的铅颗粒，一般制造电池用的铅粉其约含有75%的氧化铅。当前工业，制造铅粉时广泛采用两种工艺球磨法和气相氧化法(也称巴顿法)。图IA示出的国内广泛采用的风选式球磨工艺的主要设备，在球磨法中，将铅锭先铸成铅球或铅块，装入球磨机内进行研磨，并鼓风氧化铅粉。铅球、铅段或铅块被送入球磨滚筒后，保持在铅表面易于被氧化的适当温度，旋转滚筒，筒内铅块的表面相互摩擦、撞击并发生位移同时被氧化，从而与整体之间发生裂缝，随着裂缝的逐渐深入，因变形位移了的表面结晶层便在撞击和摩擦的作用下，从球体或块体上脱落下来，被进一步磨碎、研细生成铅粉。研细的铅粉，经过布袋式风选获得所需要的铅粉，在这个过程中，铸造、球磨、风选均会产生大量的铅气烟尘，一方面大大降低了铅原材料的利用效率，另一方面，也易对生产及周边环境造成严重污染。图IB中则示出了气相氧化法的生产原理示意图。即将铅块在反应锅内熔化后，然后将铅液与空气一起送入气相氧化室内，利用叶轮的高速旋转使熔融铅液被搅拌成铅的小雾滴并使之与空气充分接触而被氧化生成具有一定氧化度的细铅粉，细铅粉经过风选获得需要的铅粉，其熔铅、风选过程同样会产生大量的铅气烟尘。在上述的铅粉制造、铅板铸造和铅焊接工艺过程中，虽然可通过附加环保设备来控制这些过程中的污染，但一方面，控制效果不够理想，另一方面控制成本较高，由于市场竞争，多数企业或者不附设环保控制设备或者只是将为满足环保部门要求而设置的环保控制设备作为一种摆设。在废旧铅酸蓄电池回收方面，其污染主要来源于对废铅膏的回收处理。目前广泛使用的废铅膏回收工艺主要可以分为火法和电解湿法。图2示出了当前废铅膏回收火法和的电解湿法工艺的流程示意图。在火法工艺中，主要是通过高温加热还原未脱硫或已预脱硫的废铅膏使之转化成粗铅，然后再对粗铅进行熔融状态下的精炼除杂以得到精铅。火法工艺中涉及铅的高温冶炼和熔融，因此难免会产生污染排放物，如铅气烟尘、CO2, SO2等，控制和处理这些污染物使工艺的复杂性和成本大幅增加，同时大量污染物的生成及排出，大大降低了铅的回收率以及能量的利用效率。在电解湿法工艺中，主要是对废铅膏进行脱硫、浸出，然后以电解法将铅从铅浸出溶液中电沉积出来并铸成铅锭以待后用。电解湿法解决了火法冶炼中上述铅气铅烟、CO2, SO2的排放问题，但另外存在着电解过程中来自电解质溶液的有害气体问题。更现实的问题是，该电解湿法工艺设备投资大，耗能大，盈利能力较差，往往其回收废电池的价格在市场上不具有竞争力，导致废铅酸蓄电池供应不足，工厂开工率低，因而实际产生的经济效益和社会效益有限。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种环保的、低成本的、高性能的铅酸蓄电池电极活性物质制造或废铅酸蓄电池铅膏、铅或铅化合物回收的设备。通过本技术可实现废铅酸蓄电池铅膏、铅或铅化合物的环保、低成本回收，和具有新型、高性能结构的铅酸蓄电池活性物质的环保及低成本制造。 所述铅酸蓄电池电极活性物质材料包括铅氧化物、铅、氢氧化铅、铅碳酸盐中一种或多种的颗粒或颗粒聚集体；铅氧化物则包括二氧化铅、一氧化铅、四氧化三铅、三氧化二铅、其它非化学计量的氧化铅中的一种或多种；铅碳酸盐包括碳酸铅、碱式碳酸铅、碳酸氢铅中的一种或多种；铅化合物包括硫酸铅、碱式硫酸铅、铅氧化物、铅盐、碱式铅盐、铅酸盐、亚铅酸盐中的一种或多种为解决上述技术问题，第一方面，本技术提供一种废铅膏湿法回收和高性能铅酸蓄电池电极活性物质湿法制造的适用于化学法工艺的设备，该设备包括至少一反应釜，用于实现包括搅拌混和、化学反应、固液气间相分离等操作；其中，相分离操作包括离心、压滤、过滤、抽滤、蒸发、结晶、萃取等操作中的一种或多种；至少一分解炉，用于实现包括对反应釜传送来的含铅颗粒进行烘焙或/和加热分解；至少一粉化器，用于将分解炉烘焙或/和热分解过程中或后的颗粒聚集体进行破碎、粉体化。当反应釜、分解炉或粉化器在设备中不止一个时，可通过串行或并行方式实现每一单元部分的功能。例如，串行时，将化学法I反应步骤(1)、(2)反应在一个反应釜中完成，反应步骤(3)在另一个反应釜中进行，这样有利于实现反应不完全的废铅膏或铅化合物颗粒与反应后生成的含铅颗粒彼此分开获得，而不是混合在一起。反应釜、分解炉和粉化器可以在空间上彼此分立，也可以彼此整合在一起。作为选择，为了实现工艺中的气体和液体化学品的循环使用，该设备除上述反应釜、分解炉和粉化器构成外，还可包括液体循环设备和气体循环设备。其中，循环设备均带有气体或液体储存器。液体循环设备与反应釜通过进液口和出液口相连接；气体循环设备则通过进/出气口与反应釜相连接，也通过抽气口与分解炉相连接。另外，上述设备还可配备其它附属装置，以实现较优的工艺效果和操作的自动化、数字化、智能化。例如，包括气体压缩机、气体真空机、称重装置、参数采集及分析装置、缓冲存储装置、观察系统装置、自清洁设备装置、温控装置、压控/真空设备装置、紫外线或更高频电磁波作用装置、微波作用装置、超声波作用装置、样品采集口、温度计、PH计、备用泵、自动控制用传感器、时控装置、固体传送装置、单片机控制系统、智能控制系统中的一种或任意多种。所述附属装置能与反应釜、分解炉或粉化器，根据工艺要求进行自由组合。再者，对于不经过烘焙或/和热分解而获得铅酸蓄电池电极活性物质材料，或所获得的铅酸蓄电池电极活性物质材料颗粒没有发生聚集硬结的，可去掉上述化学法I 18中的设备结构中的分解炉或粉化器，即该设备，包括反应釜。第二方面，本技术还提供另一种废铅膏湿法回收和高性能铅酸蓄电池电极活性物质湿法制造的适用于化学机械法工艺的设备该设备包括至少一反应釜和一种对铅表面的铅氧化物薄膜施加机械作用(包括研磨、抛光等)的装置，其中，该施加机械作用的装置安装于反应釜内。或者该设备包括至少一反应釜和一种对废铅膏或铅化合物颗粒施加机械作用(包括研磨、抛光、搅拌或冲击等)的装置构成。其中，该施加机械作用的装置安装于反应釜内。或者该设备包括至少一反应釜、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废铅膏湿法回收和高性能铅酸蓄电池电极活性物质湿法制造设备，其特征在于，包括：至少一反应釜，用于实现包括：搅拌混和、化学反应或固液气间相分离操作。

【技术特征摘要】
1.一种废铅膏湿法回收和高性能铅酸蓄电池电极活性物质湿法制造设备，其特征在于，包括至少一反应釜，用于实现包括搅拌混和、化学反应或固液气间相分离操作。2.如权利要求I所述的设备，其特征在于还包括 至少一分解炉，用于实现包括对反应釜传送来的含铅颗粒进行烘焙或/和加热分解； 至少一粉化器，用于将分解炉烘焙或/和热分解过程中或后的颗粒聚集体进行破碎、粉体化。3.如权利要求2所述的设备，其特征在于还包括液体循环设备和气体循环设备；其中，循环设备均带有气体或液体储存器； 液体循环设备与反应釜通过进液口和出液口相连接； 气体循环设备则通过进/出气口与反应釜相连接，也通过抽气口与分解炉相连接。4.如权利要求2所述的设备，其特征在于还配备附属装置，包括气体压缩机、气体真空机、称重装置、参数采集及分析装置、缓冲存储装置、观察系统装置、自清洁设备装置、温控装置、压控/真空设备装置、紫外线或更高频电磁波作用装置、微波作用装置、超声波作用装置、样品采集口、温度计、PH计、备用泵、自动控制用传感器、时控装置、固体传送装置、单片机控制系统、智能控制系统中的一种或多种； 所述附属装置能与反应釜、分解炉或粉化器，能根据工艺要求进行组合。5.一种废铅膏湿法回收和高性能铅酸蓄电池电极活性物质湿法制造设备，其特征在于，包括依次相连的反应釜、分解炉、粉化器； 反应釜包括真空/压力计，安全阀门，反应釜壳体，PH计，搅拌器，反应釜出口及控制阀，温控装置，循环液体进/出口，过滤液体装置，液体管道，物料进口，液泵，液体控制阀，釜外液体进/出口，气/液体控制阀，过滤气体装置，釜外气体进/出口，气/液泵，气/液管道； 其中，真空/压力计、安全阀门分别固定于反应釜壳体上部；PH计、搅拌器固定于反应釜壳体内部；反应釜出口及控制阀连接于反应釜壳体的下部；温控装置与反应釜壳体下部相连，温控装置中的温度测量计安装于反应爸壳体内部，而温控装置中的升温降温装置则安装于反应釜壳体底部；物料进口开口于反应釜壳体的上部；液体管道固定于两反应釜壳体上，开口于循环液体进/出口和釜外液体进/出口，其上设有与其相连接的液泵以及液体控制阀；液体管道上设有过滤液体装置；连接于反应釜壳体上的气/液管道，连同与其连接的气/液体控制阀、釜外气体进/出口、气/液泵共同用来实现气体的输入和输出以及在反应釜内气体和溶液通过气/液管道的循环流动，气/液管道上的过滤气体装置和过滤液体装置用来防止气/液体传输过程中固体颗粒进入气/液管道。6.一种废铅膏湿法回收和高性能铅酸蓄电池电极活性物质湿法制造设备，其特征在于，包括反应釜、分解炉、粉化器一体机，以及分别与该一体机相连接的液体储存罐和气体储存罐； 反应釜、分解炉、粉化器一体机包括真空/压力计，安全阀门，反应釜壳体，PH计，搅拌器，反应釜出口及控制阀，温控装置，循环液体进/出口，过滤液体装置，液体管道，物料进口，液泵，液体控制阀，釜外液体进/出口，气/液体控制阀，过滤气体装置，釜外气体进/出口，气/液泵，气/液管道，气体管道，气体控制阀，气体压缩泵，气体控制阀，破碎器，粉化器外壳，碾压研磨装置，一体机出口 ；其中，真空/压力计、安全阀门分别固定于反应釜壳体上部；PH计、搅拌器固定于反应釜壳体内部；反应釜出口及控制阀连接于反应釜壳体的下部；物料进口开口于反应釜壳体的上部；连接于反应釜壳体上的气/液管道，连同与其连接的气/液体控制阀、釜外气体进/出口、气/液泵共同用来实现气体的输入和输出以及在反应釜内气体和溶液通过气/液管道的循环流动，气/液管道上的过滤气体装置和过滤液体装置用来防止气/液体传输过程中固体颗粒进入气/液管道； 温控装置中的升温降温装置安装于反应釜壳体底部或侧壁下部，保温材料包裹着反应爸壳体； 液体管道固定于反应爸壳体与液体储存罐壳体上，开口于循环液体进/出口和爸外液体进/出口，其上设有与其相连接的液泵、以及液体控制阀；气体管道连接于气体储存罐壳体和反应釜壳体之间；通过气体管道上的气体控制阀、气体压缩泵以及气/液控制阀，实现气体在环境、气体储存罐、反应釜壳体内部，三者之间或反应釜壳体内部的气体输运控制，其中气体压缩泵、气体控制阀以及气/液控制阀实现的是将反应釜壳体内输送过来的气体进行压缩后送入气体储存罐中暂存； 破碎器连接于搅拌器或反应釜壳体上，能上下运动及水平转动；粉化器外壳与反应釜壳体底部相连并罩住反应釜出口及控制阀，以及碾压研磨装置，以约束破碎后的铅氧化物颗粒聚集体的流动路径并使颗粒聚集体与碾压研磨装置充分作用，生成细化的铅氧化物颗粒或颗粒聚集体，然后通过一体机出口输出。7.一种废铅膏湿法回收和高性能铅酸蓄电池电极活性物质湿法制造设备，其特征在于包括至少一反应釜和一种对铅表面的铅氧化物薄膜施加机械作用的装置；该施加机械作用的装置安装于反应釜内； 其中，机械作用包括研磨、抛光。8.一种适用于如权利要求7所述的设备，其特征在于所述设备包括彼此相连的研磨反应釜和液体储存罐； 其中，研磨反应爸包括机械研磨装置，机械研磨装置研磨面，研磨反应爸出口，研磨反应爸壳体，过滤液体装置，液体管道，液泵； 机械研磨装置被连接在研...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春晓，
申请(专利权)人：杨春晓，
类型：实用新型
国别省市：