[发明专利]一种从含铅废弃电子垃圾阴极射线管玻璃中回收利用铅的方法

说明书

技术领域：

本发明属于危险废物处置及资源化利用领域，具体涉及一种从含铅废弃电子垃圾阴极射线管玻璃中回收利用铅的方法。

背景技术：

阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)是工业化生产最早、应用最广泛的显示技术设备，具有技术成熟、可靠性高、使用寿命长等优点，长期以来作为电视机、计算机显示器以及示波器等电子设备的主要显示设备。目前，我国现有电视机的社会保有量超过4亿台，其中绝大多数为CRT电视机，计算机CRT显示器的保有量也已超过4000万台。随着电子显示设备技术的快速发展，液晶显示器以其独特优越性严重地冲击了CRT显示器的市场占有额，导致CRT显示器废弃量逐年递增。我国已经发展成为电子产品的生产、消费大国，大量电子产品已到了淘汰报废的高峰期。从2009年6月1日我国家电产品“以旧换新”政策推广实施，截止到2010年5月底，共计回收废弃电子电器产品约1500万台，其中CRT电视机约占82%。全国28个试点省市共回收约1200万台显示器，几乎全部是CRT显示器。

废弃CRT中含铅CRT玻璃属于危险废物，已成为电子废物处理关注的重点。目前，部分国家或地区仍将填埋作为处理处置废旧CRT玻璃主要方式。但随着CRT玻璃在填埋场时间的推移，废旧CRT玻璃中重金属铅将会溶出从而进入地下水，将会对生态环境和人体健康带来严重危害。美国环境保护署曾在一份报告中写道，城市固体废物中98.7%金属铅来源于电子废物，其中29.8%就来自于废CRT玻璃。Stephen等人在2000年采用美国环境保护署推荐的固废TCLP毒性浸出标准程序对废旧CRT锥玻璃中的铅进行了浸出毒性实验，结果发现，CRT锥玻璃中的铅浸出浓度平均值约为75.3mg/L，远远超出了危险废物鉴别标准。因此，如何处置并利用数量庞大的废旧CRT显示器，已成为我国乃至世界环境保护领域所面临的一大挑战。

同时，CRT玻璃是一种不可忽视的资源性固体废物。据估算，全国正在使用的CRT玻璃重量约600万吨，其中总含铅量约8.3%，达到50万吨。在目前在冶炼行业中，炼铅的原料主要是硫化铅矿，采出的矿石品位一般低于3%，而且须经选矿得到铅精矿再行冶炼，而彩色CRT锥玻璃中铅品位为20wt.%左右。

综合考虑资源、环境、技术、经济等多方面因素，对废旧含铅CRT玻璃实行资源化再利用是较为合理的处置方式。目前，国际上针对废弃CRT玻璃进行铅提取处理方法的研究主要集中于以下四类：①酸、碱溶液浸泡洗涤；②热处理提取金属铅；③机械萃取；④热处理、清洗、浸泡等步骤混合法。其中酸、碱溶液浸泡洗涤方法提取铅的效率相对较低。根据2012年在Environmental Science & Technology(46卷，页码：4109-4114)期刊上发表的题为“Innovated Application of Mechanical Activation to Separate Lead from Scrap Cathode Ray Tube Funnel Glass”的文章，通过添加强酸浸洗方法，溶解0.5克的CRT玻璃粉末到75毫升3摩尔/升的硝酸溶液中并加热到95°C持续2个小时，所达到的铅离子回收率仅为1.2%。

热处理提取金属铅的方法被大量的研究过，包括炭热真空还原、SiC和TiN热还原和高温自蔓延蒸发处理这三种方法。炭热真空热还原方法需要用炭粉作为还原剂在1000°C的温度，低真空10-100Pa下，用至少长达4个小时的热处理过程来把金属铅从玻璃体中提取出来。由于比较高的热处理温度和真空度要求，导致这种方法很难进行大规模的工业应用。相对来说，用SiC和TiN从CRT玻璃粉末中热还原金属铅所需要的温度较低（约850°C），但是提取率也较低（<40%），而且这种还原方法中采用的还原剂（SiC和TiN）昂贵。采用自蔓延高温蒸发方法回收利用金属铅，是超高温度下，金属Mg会自发的与Fe₂O₃反应来提供热量，用于进行自蔓延过程。当金属铅的饱和蒸汽压达到铅能蒸发时，金属铅从玻璃体中蒸发出来。一般来说，这种方法所需要的温度在2000°C左右，而且用金属Mg来提取金属铅成本也较高。

用Na₂EDTA作为萃取剂的机械萃取方法需要较长的萃取时间（20h）以及较高比例萃取剂Na₂EDTA的消耗。另外一种被报导的方法是用硫元素来硫化机械活化含铅CRT玻璃粉末，但是没有报道金属铅硫化率，而且该方法的最后产物是PbS而不是金属铅。