專利名稱:利用廢鉛蓄電池板柵和連接件制備三鹽基硫酸鉛的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種利用廢鉛蓄電池的板柵和連接件制備三鹽基硫酸鉛的方法。
背景技術(shù):
鉛作為主要的金屬原材料,被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面.。中國(guó)是自上世紀(jì)90年代以來(lái)鉛生產(chǎn)和消費(fèi)增長(zhǎng)最快的國(guó)家,但增長(zhǎng)的部分幾乎都是原生鉛,而再生鉛產(chǎn)量增長(zhǎng)的速度卻較慢,鉛資源的安全保障問(wèn)題已成為一個(gè)急需考慮和解決的問(wèn)題。發(fā)展再生鉛工業(yè)可充分利用鉛廢料,減少原生鉛礦石的開(kāi)采量,并減少鉛廢料對(duì)環(huán)境的污染和資源的浪費(fèi),使鉛金屬進(jìn)入生產(chǎn)-消費(fèi)-再生的良性循環(huán),是我國(guó)實(shí)現(xiàn)鉛工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的不可缺少的重要組成部分。
再生鉛工業(yè)近10年來(lái)取得了顯著進(jìn)展,但從總體水平看,現(xiàn)有廢鉛蓄電池再生鉛廠主要采用傳統(tǒng)的小反射爐、鼓風(fēng)爐和沖天爐等熔煉工藝,板柵和鉛泥一起混煉,基本上未經(jīng)預(yù)處理工藝;一些小企業(yè)、個(gè)體戶甚至采用原始的土窯土爐冶煉;存在著企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小、耗能高、污染嚴(yán)重、工業(yè)技術(shù)落后、金屬回收率和綜合利用率低等問(wèn)題。
三鹽基硫酸鉛(3PbO·PbSO4·H2O)為白色或稍帶微紅、微黃的粉末,比重7.10,熔點(diǎn)820℃,味甜,有毒,易吸濕,不可燃,不溶于H2O和CH3CH2OH,但溶于酸和熱的乙酸銨,潮濕遇光易變色且自行分解。三鹽基硫酸鉛是重要的化工原料,市場(chǎng)需求量極大。三鹽基硫酸鉛具有優(yōu)良的耐熱性、耐光性和電絕緣性,特別適于高溫加工。主要用于不透明的聚氯乙烯硬質(zhì)管、板、注射成型制品,橡膠與人造革制品等的熱穩(wěn)定劑和著色劑。由于其絕緣性能優(yōu)良,也被廣泛用于聚氯乙烯電絕緣材料。還可用作涂料的顏色,具有對(duì)光穩(wěn)定、不變色等優(yōu)點(diǎn)。
由于三鹽基硫酸鉛是重要的化工原料,市場(chǎng)需求量極大。國(guó)內(nèi)外關(guān)于三鹽基硫酸鉛的生產(chǎn)方法主要有三種。
第一種,以金屬鉛錠為原料,采用氧化工藝生產(chǎn)。其生產(chǎn)流程為鉛錠→熔鉛→造粉→氧化→粉碎→加酸(醋酸、硫酸)反應(yīng)→壓濾→烘干→粉碎→成品主要化學(xué)反應(yīng)式為。
第二種,利用冶煉鉛煙灰渣,其工藝流程為鉛煙灰渣→碳銨轉(zhuǎn)化→氟硅酸浸出→硫酸沉淀→氫氧化鈉合成。
第三種,采用硝酸法,由電解鉛渣及鉛浮渣制取三鹽基硫酸鉛,將電解鉛渣及鉛浮渣與硝酸反應(yīng)生成硝酸鉛溶液,硝酸鉛溶液再與硫酸反應(yīng)得硫酸鉛沉淀,然后加氫氧化鈉堿化得三鹽基硫酸鉛。
這些三鹽基硫酸鉛的生產(chǎn)工藝,均是以鉛及鉛的氧化物為原料來(lái)加工生產(chǎn)。板柵和鉛泥一起混煉生產(chǎn)鉛錠,再由鉛錠生產(chǎn)鉛的各類化合物的過(guò)程中鉛的回收率低,工藝流程長(zhǎng),還嚴(yán)重浪費(fèi)了資源、能源,會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題,提供一種流程短、金屬回收率和綜合利用率高,并可以節(jié)省鉛資源,減少環(huán)境污染和能源消耗的利用廢鉛蓄電池中的板柵和連接件生產(chǎn)三鹽基硫酸鉛的新方法。
本發(fā)明技術(shù)方案為使分選并清洗的廢鉛蓄電池板柵和接線柱熔融,形成鉛水迅速倒入冷水中,形成具有較大比表面積和較多孔隙的泡花鉛;泡花鉛與稀硝酸反應(yīng)生產(chǎn)硝酸鉛溶液;將硝酸鉛溶液再與硫酸反應(yīng)生產(chǎn)純凈的硫酸鉛沉淀;最后硫酸鉛與燒堿溶液反應(yīng)合成三鹽基硫酸鉛;再經(jīng)過(guò)濾、干燥、粉碎、包裝,得到符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG2340-92規(guī)定的優(yōu)等品產(chǎn)品。
本發(fā)明的具體工藝步驟為(1)泡花鉛的制備廢鉛蓄電池經(jīng)破碎分選,分離出板柵金屬和連接件金屬,板柵和連接件含有99%以上的金屬鉛。板柵和連接件經(jīng)水清洗后,在400~500℃下熔融形成鉛水;將鉛水迅速倒入攪拌下的冷水中,從而形成具有較大比表面積和較多孔隙的泡花鉛;沉淀過(guò)濾分離得到固體的泡花鉛(渣A)。
過(guò)濾濾液(液A)自然冷卻后重復(fù)使用。
(2)硝酸鉛溶液的制備在常溫、常壓條件下,按Pb∶HNO3=3∶8.5(摩爾比)將泡花鉛和10~15%的稀HNO3溶液反應(yīng),攪拌速度為80r/min,反應(yīng)時(shí)間60min。其化學(xué)反應(yīng)式為
反應(yīng)后進(jìn)行過(guò)濾,得到較純的Pb(NO3)2溶液(液B)。
濾渣(渣B)可以和鉛泥一起進(jìn)入鼓風(fēng)爐熔煉系統(tǒng)混煉。
(3)硫酸鉛的制備與純化將第二步反應(yīng)所得硝酸鉛溶液與50%硫酸按Pb(NO3)2∶H2SO4=1∶1.05(摩爾比)進(jìn)行反應(yīng),得硫酸鉛沉淀。反應(yīng)條件為常溫、常壓,在80r/min速度下攪拌30min。其化學(xué)反應(yīng)式為
清洗濾渣,得到純化的PbSO4固體(渣C)。濾液為HNO3溶液(液C),收集并補(bǔ)充適量HNO3后循環(huán)使用,用于第二步反應(yīng)中硝酸鉛溶液的制備。
(4)三鹽基硫酸鉛(3PbO·PbSO4·H2O)的合成將純化的PbSO4固體與10~20%的NaOH溶液按PbSO4∶NaOH=1∶1.06(摩爾比)在常溫常壓下反應(yīng)60min,攪拌速度為80r/min。靜置后得白色三鹽基硫酸鉛沉淀。其化學(xué)反應(yīng)式為
沉淀過(guò)濾后,將濾渣洗至中性(pH為6.5~7.5),在105~110℃下烘干90~120min,粉碎,包裝,得合格產(chǎn)品。
廢鉛蓄電池的板柵和連接件通過(guò)本工藝生產(chǎn)的三鹽基硫酸鉛符合HG2340-92標(biāo)準(zhǔn)中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),PbO含量大于89%。本工藝鉛回收率大于99%,可以大大節(jié)約鉛資源,實(shí)現(xiàn)廢鉛蓄電池的板柵和連接件的高效回收,本工藝通過(guò)制備泡花鉛作為原料生成三鹽基硫酸鉛,反應(yīng)速度比鉛粉作為原料大大提高;工藝流程短,可以節(jié)省能源,減少環(huán)境污染,為鉛資源的循環(huán)利用開(kāi)辟了新的途徑,符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原則。
圖1是本發(fā)明中利用廢鉛蓄電池的板柵和連接件制備三鹽基硫酸鉛新方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體的實(shí)施實(shí)例對(duì)本工藝作進(jìn)一步闡述實(shí)施例1.參照?qǐng)D1,第一步,泡花鉛的制備,對(duì)從廢鉛蓄電池破碎分選出來(lái)的板柵金屬和連接件金屬用水清洗;將清洗后的板柵和接線柱金屬239g在200ml的銅制坩鍋爐中熔化成鉛水,熔液溫度為400℃;將鉛水迅速倒入攪拌下冷水中,從而形成具有較大比表面積和較多孔隙的泡花鉛,過(guò)濾分離得到固體的泡花鉛(渣A);過(guò)濾濾液(液A)自然冷卻后重復(fù)使用;第二步,硝酸鉛溶液的制備,將第一步所得泡花鉛和2065g 10%的HNO3溶液在反應(yīng)器中反應(yīng),反應(yīng)條件為常溫、常壓,攪拌速度為80r/min,反應(yīng)時(shí)間為60min;然后進(jìn)行過(guò)濾,得到較純的Pb(NO3)2溶液(液B);第三步,硫酸鉛的制備與純化,將第二步所得硝酸鉛溶液和235g 50%硫酸在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng),生產(chǎn)硫酸鉛沉淀,反應(yīng)條件為常溫、常壓,攪拌速度為80r/min,反應(yīng)時(shí)間為30min;清洗濾渣,得到純化的PbSO4固體(渣C)約344g;濾液為HNO3溶液(液C),收集并補(bǔ)充適量HNO3后循環(huán)使用,用于第二步反應(yīng)中硝酸鉛溶液的制備;第四步,3PbO·PbSO4·H2O的合成,將第三步所得PbSO4固體與480g 15%的NaOH溶液在常溫常壓下反應(yīng)60min,攪拌速度為80r/min;反應(yīng)結(jié)束后將洗至中性(pH約為7),在105~110℃下烘干90~120min,粉碎后包裝,得合格產(chǎn)品約275g。產(chǎn)品中PbO含量為89.9%,符合國(guó)家HG2340-92標(biāo)準(zhǔn)中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例2.按實(shí)施例1所述方法和步驟,板柵和接線柱金屬253g,其它化學(xué)藥品按相同的比例,并調(diào)整第二步HNO3溶液的濃度為15%(1457g)、第四步NaOH溶液的濃度為20%(380g),得到三鹽基硫酸鉛合格產(chǎn)品約290g,產(chǎn)品PbO中含量為89.5%。
實(shí)施例3.采用同實(shí)施例1相同的方法和步驟,進(jìn)行擴(kuò)大實(shí)驗(yàn),一次性利用10.52kg廢鉛蓄電池板柵和連接件,其它化學(xué)藥品按相同的比例,生產(chǎn)出三鹽基硫酸鉛合格產(chǎn)品約12.00kg,產(chǎn)品PbO含量為89.7%。
權(quán)利要求
1.一種利用廢鉛蓄電池板柵和連接件制備三鹽基硫酸鉛的方法,其特征在于使分選并清洗的廢鉛蓄電池板柵和接線柱熔融,形成鉛水迅速倒入冷水中,形成具有較大比表面積和較多孔隙的泡花鉛;泡花鉛與稀硝酸反應(yīng)生產(chǎn)硝酸鉛溶液;將硝酸鉛溶液再與硫酸反應(yīng)生產(chǎn)純凈的硫酸鉛沉淀;最后硫酸鉛與燒堿溶液反應(yīng)合成三鹽基硫酸鉛;再經(jīng)過(guò)濾、干燥、粉碎、包裝,得到符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG2340-92規(guī)定的優(yōu)等品產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢鉛蓄電池板柵和連接件制備三鹽基硫酸鉛的方法,其特征在于其工藝步驟為(1)泡花鉛的制備廢鉛蓄電池經(jīng)破碎分選,分離出板柵金屬和連接件金屬,板柵和連接件含有99%以上的金屬鉛,板柵和連接件經(jīng)水清洗后,在400~500℃下熔融形成鉛水;將鉛水迅速倒入攪拌下的冷水中,形成具有較大比表面積和較多孔隙的泡花鉛;沉淀過(guò)濾分離得到固體的泡花鉛,過(guò)濾濾液自然冷卻后重復(fù)使用;(2)硝酸鉛溶液的制備在常溫、常壓條件下,按摩爾比Pb∶HNO3=3∶8.5將泡花鉛和10~15%的稀HNO3溶液反應(yīng),攪拌速度為80r/min,反應(yīng)時(shí)間60min,反應(yīng)后進(jìn)行過(guò)濾,得到較純的硝酸鉛溶液,濾渣和鉛泥一起進(jìn)入鼓風(fēng)爐熔煉系統(tǒng)混煉;(3)硫酸鉛的制備與純化將第二步反應(yīng)所得硝酸鉛溶液與50%硫酸按摩爾比Pb(NO3)2∶H2SO4=1∶1.05進(jìn)行反應(yīng),得硫酸鉛沉淀,反應(yīng)條件為常溫、常壓,在80r/min速度下攪拌30min,清洗濾渣,得到純化的硫酸鉛固體,濾液為HNO3溶液,收集并補(bǔ)充適量HNO3后循環(huán)使用,用于第二步反應(yīng)中硝酸鉛溶液的制備;(4)三鹽基硫酸鉛的合成將純化的硫酸鉛固體與10~20%的NaOH溶液按摩爾比PbSO4∶NaOH=1∶1.06在常溫常壓下反應(yīng)60min,攪拌速度為80r/min,靜置后得白色三鹽基硫酸鉛沉淀,沉淀過(guò)濾后,將濾渣洗至中性,pH為6.5~7.5,在105~110℃下烘干90~120min,粉碎,包裝,得合格產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明提供一種流程短、金屬回收率和綜合利用率高,并可以節(jié)省鉛資源,減少環(huán)境污染和能源消耗的利用廢鉛蓄電池中的板柵和連接件生產(chǎn)三鹽基硫酸鉛的新方法。本方法是使分選并清洗的廢鉛蓄電池板柵和接線柱熔融,形成鉛水迅速倒入冷水中,形成具有較大比表面積和較多孔隙的泡花鉛;泡花鉛與稀硝酸反應(yīng)生產(chǎn)硝酸鉛溶液;將硝酸鉛溶液再與硫酸反應(yīng)生產(chǎn)純凈的硫酸鉛沉淀;最后硫酸鉛與燒堿溶液反應(yīng)合成三鹽基硫酸鉛;再經(jīng)過(guò)濾、干燥、粉碎、包裝,得到符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG2340-92規(guī)定的優(yōu)等品產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C01G21/20GK1830805SQ20061003138
公開(kāi)日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月22日
發(fā)明者張盼月, 曾光明, 張光明, 王東升, 蔣劍虹 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)