[发明专利]一种脱除二氧化铅中硫酸钡杂质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除二氧化铅(PbO₂)中硫酸钡(BaSO₄)杂质的方法属于废铅蓄电池三废的综合利用、无机化合物的分离精制以及无机材料的制备技术领域。

背景技术

1.废铅蓄电池和铅膏

铅蓄电池多次充放电使用后，容量下降到很低或板栅腐蚀严重，铅蓄电池难以修复，无法正常进行充放电工作，产生废铅蓄电池。

废铅蓄电池经过初步分离得到铅膏(主要含有PbO、PbSO₄、PbO₂)，铅膏是废铅蓄电池中的主要含铅化合物。实现铅膏的资源化综合利用，具有显著的经济效益、环境效益和社会价值。

2.含硫酸钡的二氧化铅物料的来源

中国发明专利(废铅蓄电池铅膏分离制备一氧化铅、硫酸铅、二氧化铅的方法，201510733799.X)公开了一种废铅蓄电池铅膏分离制备PbO、PbSO₄、PbO₂的方法。该方法是以废铅蓄电池的含铅物料经过预处理得到的PbO、PbSO₄、PbO₂铅膏为原料，采用硝酸溶解-氨法浸取-分离精制-固液分离耦合技术制备得到PbO、PbSO₄、PbO₂产品。

但是，在公开的工艺过程中，并未涉及硫酸钡的脱除问题。二氧化铅中存在硫酸钡的原因以及脱除硫酸钡的必要性如下：

(1)铅膏中含有硫酸钡：硫酸钡是负极活性物质的重要添加剂，添加量为负极活性质量的0.5％-1.0％。因此，在铅膏中含有硫酸钡杂质。

负极活性物质中添加硫酸钡有以下作用：

①硫酸钡是硫酸铅的结晶中心：硫酸钡与硫酸铅具有近似的晶格参数，它可作为负极活性物质放电过程中产生的硫酸铅结晶的晶核。在负极活性物质中加入高分散的硫酸钡，在放电时硫酸钡作为硫酸铅结晶的晶核，由于晶核增多，硫酸铅在硫酸钡上结晶析出，从而降低了硫酸铅结晶的过饱和度。

②有效减少负极板钝化：当有硫酸钡存在时，生成的硫酸铅是在硫酸钡上而不是在金属铅上析出，这就不易形成覆盖金属铅的致密连续的钝化层，因而减缓了负极板的钝化。

③防止铅电极表面收缩：在负极活性物质中存在的硫酸钡是惰性的，不参加电极的氧化还原过程。在充电时，硫酸钡也可以起到防止铅电极表面收缩的作用。

(2)硫酸钡是正极活性物质的有害杂质：铅蓄电池的正极活性物质是二氧化铅，若直接将含硫酸钡的二氧化铅作为铅蓄电池的正极材料使用，则会由于硫酸钡的存在降低二氧化铅电极上的析氧过电位，硫酸钡杂质的存在将影响铅蓄电池的容量及寿命。

(3)已公开的工艺中分离得到的二氧化铅中含硫酸钡：以废铅蓄电池的含铅物料经过预处理得到的PbO、PbSO₄、PbO₂铅膏为原料，采用硝酸溶解-氨法浸取-分离精制-固液分离耦合技术制备PbO、PbSO₄、PbO₂产品过程中，硫酸钡都处于固相状态。在铅膏中含硫酸钡0.2％-0.5％，分离得到的二氧化铅产物中含硫酸钡0.2％-2.0％。

若要将上述方法分离得到的二氧化铅直接作为制备铅蓄电池正极活性物质的原料使用，必须将二氧化铅中的硫酸钡脱除，才能满足二氧化铅作为制备铅蓄电池正极活性物质原料使用的技术要求。

3.本发明的研发思路和主要创新

研发脱除二氧化铅中硫酸钡杂质的工艺技术，解决目前的分离方法存在的问题是废铅蓄电池的含铅物料处理后能直接作为制备铅蓄电池正极活性物质的原料使用亟待解决的关键问题。特别是研发一种环境友好、工艺简单、过程安全可靠的脱除二氧化铅中硫酸钡杂质的工艺技术，不但具有广泛的应用前景，而且具有显著的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种脱除二氧化铅中硫酸钡杂质的方法，特别是以含硫酸钡的二氧化铅为原料，以浓硫酸为浸取剂和洗涤剂，采用浸取溶解-酸洗除杂-固液分离耦合技术制备得到二氧化铅以及含硫酸钡的硫酸溶液的工艺方法。

实现上述目的技术方案是：