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方法及设备技术

本发明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的方法及设备，该方法通过包括：化学法、化学机械法、电化学机械法中的一种或多种，对废铅酸蓄电池铅膏、铅或铅化合物进行处理，实现铅酸蓄电池电极活性物质材料的制造或废铅膏以及铅或铅化合物的回收；所述设备包括：实现本发明专利技术中化学法、化学机械法或电化学机械法工艺过程所需的设备。本发明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。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本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的方法及设备，该方法通过包括：化学法、化学机械法、电化学机械法中的一种或多种，对废铅酸蓄电池铅膏、铅或铅化合物进行处理，实现铅酸蓄电池电极活性物质材料的制造或废铅膏以及铅或铅化合物的回收；所述设备包括：实现本专利技术中化学法、化学机械法或电化学机械法工艺过程所需的设备。本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。【专利说明】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方法及设备
本专利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方法及其设备，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方法及设备。
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%的速率增加，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1A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1B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
本专利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方法及其设备。通过本专利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。为解决上述技术问题，本专利技术的废铅膏、铅或铅化合物湿法回收和高性能铅酸蓄电池电极活性物质湿法制造的方法,通过包括:化学法、化学机械法、电化学机械法这些方法中的一种或多种，对废铅酸蓄电池铅膏(以下简称废铅膏，通常含有PbS04、Pb02、Pb0及少量Pb)、铅或铅化合物进行处理，实现可再利用的、具有与反应原材料结构不同、与现行球磨工艺或巴顿工艺铅粉结构不同的新结构(重构)或高性能结构的铅酸蓄电池电极活性物质材料的制造或废铅膏、铅或铅化合物的回收；其中，重构是指活性物质在颗粒形状、颗粒尺寸、晶型、晶粒尺寸、化学成分构成、化学组份构成等物理、化学参数上的新变化。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。所述化学法包括:将废铅膏、铅或铅化合物，与酸、碱或盐，按照一定工艺顺序进行化学反应处理；所述化学机械法是在上述化学法步骤中或步骤间隙，对废铅膏、铅化合物或铅进行机械作用处理；所述电化学机械法，是将废铅膏、铅化合物或铅与电解池的电极相接触，形成产物，并借助机械作用进行处理，将产物与电极表面及时相脱离或分散开、电极表面与未反应的废铅膏、铅化合物或铅及时再接触或靠近，最终高效率地将废铅膏、铅化合物或铅完全转化成铅酸蓄电池活性物质。本专利技术的废铅膏、铅或铅化合物的湿法回收和高性能铅酸蓄电池电极活性物质的湿法制造的方法，还可包括:从废铅膏、或含铅物中去除杂质的工艺方法。现对化学法、化学机械法、电化学机械法以及去除杂质的工艺及其设备分述如下:第一方面，所述化学法，包括:以下18种化学法；1、化学法I其化学反应步骤如下:(1)废铅膏或铅化合物与碱反应，并分离所生成的可溶性硫酸盐和不溶性含铅物【铅(氢)氧化物】颗粒；(2)将铅(氢)氧化物颗粒与有机羧酸进行反应，生成铅有机羧酸盐及其溶液；(3)使铅有机羧酸盐及其溶液与CO2进行反应，获得沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废铅酸蓄电池铅膏、铅或铅化合物湿法回收和高性能铅酸蓄电池电极活性物质湿法制造的方法，其特征在于，通过包括：化学法、化学机械法、电化学机械法中的一种或多种，对废铅酸蓄电池铅膏、铅或铅化合物进行处理，实现铅酸蓄电池电极活性物质材料的制造或废铅酸蓄电池铅膏、铅或铅化合物的回收；其中，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；所述化学法包括：将废铅酸蓄电池铅膏、铅或铅化合物，与酸、碱或盐，按照工艺顺序进行化学反应处理；所述化学机械法是在上述化学法步骤中或步骤间隙，对废铅酸蓄电池铅膏、铅化合物或铅进行机械作用处理；所述电化学机械法，是将废铅酸蓄电池铅膏、铅化合物或铅与电解池的电极相接触，形成产物，并借助机械作用进行处理。

【技术特征摘要】

【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：发明
国别省市：