[发明专利]一种基于研磨机制的铅膏脱硫方法

说明书

技术领域

本发明属于废旧铅酸蓄电池再生领域，具体涉及一种基于研磨机制的铅膏脱硫方法。

背景技术

铅酸蓄电池内部主要组成成分包括：阳极板(过氧化铅PbO₂)、阴极板(海绵状铅Pb)、电解液(稀硫酸)。它是目前世界上广泛使用的一种化学电源，具有电压平稳、安全可靠、价格低廉、适用范围广、原材料丰富等优点，是世界上各类电池中产量最大、用途最广的一种电池。达到使用寿命后的铅酸蓄电池中主要成分会转化为：PbSO₄(50-60％)、PbO₂(30-35％)、PbO(10-15％)和Sb(0.2-0.7％)。其中含硫酸化合物的铅膏(或硫酸)及铅、锑、砷、锌等重金属物质会对环境和人体健康造成不利的影响。所以开展废铅酸电池的再生利用意义重大。

传统火法废铅酸电池回收铅工艺是将电池极板破碎与焦炭混合，然后直接在1350℃以上的高温下焙烧，将硫酸铅还原为金属铅。但是在整个过程中会产生的SO₂、铅尘等有毒有害烟气，对生态环境造成严重的破环。韩召等在专利“一种废铅酸蓄电池铅膏脱硫方法”中提出将废铅酸蓄电池铅膏和脱硫剂、助溶剂按一定比例混合，然后在100-1000℃的高温中焙烧5-240min进行脱硫。该方法的不足之处在于反应需要较高的温度，并且反应时间较长，后续处理也较为复杂。

我国废铅酸蓄电池铅回收业的清洁生产标准(HJ510-2009)推荐采用清洁的生产工艺，该工艺的核心内容为：在碳酸钠作用下将铅膏中硫酸铅转化为碳酸铅和硫酸钠，反应得到的混合物过滤后，固体进入冶炼环节回收铅，硫酸钠溶液进入净化、结晶后得到硫酸钠产品，该过程将含硫固体在进入热分解前即将硫从固体中转移到液体中去，所以也称为铅膏预脱硫。该法得到的碳酸铅分解温度很低，可以大大节省后续分解炉的能耗，同时，进入熔炼炉的固体物料不含硫，产出的烟气中也不含或含有很少的二氧化硫，该工艺有很好的节能效益和经济效益。脱硫反应如下：

PbSO₄+Na₂CO₃→PbCO₃+Na₂SO₄

该反应中K_spPbSO₄＝1.6*10^-8、K_spPbCO₃＝7.4*10^-14，两者相差6个数量级，热力学上很容易进行。

在上述预脱硫过程中PbSO₄颗粒和Na₂CO₃溶液的反应，生成的PbCO₃包裹在PbSO₄颗粒表面，必须及时将包裹PbSO₄外表面的PbCO₃外壳剥除，才能使PbSO₄暴露在Na₂CO₃溶液中，才能发生预脱硫反应，为提高该反应的效率。国内外目前采用的均是带搅拌功能的釜式反应器，该设备通过搅拌产生的水力剪切作用实现硫酸铅颗粒表面的更新，能力有限，反应慢，脱硫效果不稳定。高金菊在专利“一种废铅酸蓄电池铅膏脱硫转化方法”中提到将电池破碎后产生的铅膏浆液烘干，然后在研磨机内研磨10-30min，将铅膏颗粒研磨至50-300μm后再进行后续脱硫，该方法是对脱硫反应前的铅膏原料进行研磨以减小铅膏内固体物质的粒径，其本质是增大接触面积，实际上，预脱硫反应过程中的表现更新才是过程的关键，减小铅膏原始物料的粒径对脱硫反应进程促进有限。杨正群等在专利“一种废铅酸蓄电池铅膏脱硫方法”中提出用氨水或含氨基物质的溶液在连续搅拌作用下，经固液分离进行铅膏脱硫。该方法并未对反应过程进行有效的强化，同时采用了容易挥发的氨水，在使用过程中会对生产和环境造成一定二次污染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有铅膏脱硫技术中存在的各种问题而提供一种高效节能、环境友好的废铅酸蓄电池脱硫方法。

本发明的技术方案为：

一种基于研磨机制的铅膏脱硫方法，具体步骤如下：

(1)制备铅膏浆液：铅酸废电池经破碎之后分离出其中的铅栅和塑料片，将产生的铅泥引入搅拌罐中，将铅膏浆液的浓度调配至铅膏的质量分数为10-90％；