[发明专利]自重力接触电解法回收废铅酸电池含铅板栅的方法

说明书

技术领域

本发明属于用电解法回收铅的技术领域。本发明涉及一种从废铅酸电池破碎得到的废旧含铅板栅通过电解法回收金属铅的方法，所述方法将预破碎和清洗得到的废板栅放置于多孔导电容器内，随后将导电容器为阳极，铅始极片为阴极，在含铅电解液里进行电解，从而在阴极得到电解铅的方法。

背景技术

自1859年由法国普兰特发明铅酸电池以来，它在电动车、汽车和储能电源等方面获得了广泛的使用。近年来铅酸电池面临着锂离子电池和镍氢电池的竞争，但是它作为一种价格便宜、技术成熟、安全可靠和性能稳定的蓄电池，仍然占据了全球55%以上的市场额，并随着汽车消费的日益增长而稳步上升。据全球铅锌研究组的数据，2012年全球铅的消费量达到了1060万吨以上，其中约80%以上被用于铅酸电池的制造。由于中国和其他发展中国家的增长，全球铅的消费仍保持4.1%增长速度。面对日益紧缺的铅资源以及铅无序排放对环境的污染问题，如何高效回收铅酸电池中的金属铅来实现铅资源的再生和循环利用是人类社会可持续发展的关键，也是减少环境污染的重要途径。

铅酸蓄电池一般是由铅膏涂敷在正负极铅板栅上，然后经过固化和化成等阶段后得到铅负极和二氧化铅正极。将废弃的铅酸电池经过常规的破碎和重选工艺后，在浮选出塑料壳和隔板后，得到比重较大的铅泥和铅板栅。一般地，在废旧铅酸电池中，铅膏和铅板栅的比例大约55-65：45-35。由于铅膏成分复杂，最近大量的研究和发明集中在铅膏的转化和回收工艺中。相对而言，铅板栅主要由金属铅组成，人们在铅板栅回收方面通常采用高温熔融得到粗铅或者还原铅的方式来回收这部分的金属铅。

由于铅在高温下容易挥发或者氧化，因此在火法冶炼过程中破碎的铅颗粒容易被空气中的氧气氧化，同时产生大量的含铅粉尘和含铅废渣，这不仅降低了铅的回收效率，而且对环境造成严重的二次铅污染。另外，由于火法工艺没有脱除铅中的合金元素，例如Ca、Sb和Sn等金属，因而直接将粗铅熔化回收得到的铅中含有杂质，需要再浇铸成粗铅板经过电解精炼得到高纯度的电解铅。

如何采用一种有效清洁高效的再生铅方法直接回收废旧板栅中的金属铅，避免现有工艺需要板栅-熔融-浇铸-电解四个环节才能高纯电解铅的传统工艺，可以大幅度提高铅的回收率，并节约其中的能耗。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种铅板栅直接电解回收铅的方法，所述方法将废铅酸电池得到废铅板栅先经过预活化清洗后，放入到带孔的导电容器内作为阳极，纯铅片或容器为阴极，在含铅电解液中进行电解精炼，逐渐在阳极发生板栅的溶解，并在阴极得到电解铅。

为实现上述目的，本发明提供了一种废板栅预活化清洗的方法，该方法包括以下步骤：（1）将废板栅放入到粉碎机或者剪切机进行二次粉碎，使铅板栅的保持颗粒状，粒径大小在20-100目之间；（2）将（1）过程得到板栅放入到高氯酸和H₂O₂的混合溶液中进行清洗，以去除颗粒表面的二氧化铅和氧化铅等杂质；（3）过滤并清洗（2）过程得到的板栅，随后放入NaOH溶液中进行清洗以去除板栅表面的PbSO₄和残留的PbO杂质，分离并水清洗预活化的铅板栅得到较光亮的铅板栅颗粒，以备下一步电解精炼使用。

在上述预清洗过程中，（2）过程的高氯酸和过氧化氢的重量百分比浓度分别控制在5-30%和0.2-10%之间，清洗温度为10-60℃，清洗时间为1-30min。（3）过程的NaOH的重量百分比浓度控制在5-50%之间，清洗温度为10-110℃，清洗时间为1-20min。

根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种供废板栅电解精炼用的含铅电解液。该电解液主要采用主体电解质、氧化铅、添加剂和水组成，其中它们的重量百分比含量分别控制如下：

主体电解质：3-45%；

氧化铅：0.5-30%；

添加剂：0.1-10%；

余量为水。

主体电解液采用酸性介质时，可以为HClO₄、甲基磺酸、氨基磺酸、氟硅酸和氟硼酸中的一种或者几种酸任意比例的混合物。当主体电解液采用碱性介质时，可以采用LiOH、NaOH和KOH中的一种或者几种任意比例的混合物。为了保证阴极电解铅过程的顺利进行，在电解前需要往电解液中加入少量氧化铅和添加剂，其中添加剂为EDTA、酒石酸、木素磺酸、松香或者骨胶中的一种或者几种任意比例的混合物。