[发明专利]生产纳米铅氧化物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从含铅材料、特别是从耗尽的铅酸蓄电池中回收和生产纯净的铅氧化物(lead oxide)的方法。更特别地，本发明能够生产具有纳米细(nanofine)粒度和窄粒度分布的铅氧化物粉末。

背景技术

随着工业化的增强，铅的使用不断在增涨。含有含铅材料的耗尽的工业产品是我们环境的主要污染源。过去几十年，人们加倍努力以研究从耗尽的工业产品(例如铅酸蓄电池)中回收铅成分的新方法，以降低用过的铅对我们环境产生的负面影响，从而减少相关的污染问题。

通常，耗尽的蓄电池除其他蓄电池部件(例如金属极栅和塑料)外仍含有化学上有活性的铅化合物。最近几年，回收和再使用被含在铅酸蓄电池(大部分被用作机动车中的电力启动蓄电池)中的铅材料已为发达国家和发展中国家带来巨大的工业利益。假如每个机动车每年提供约5Kg的用尽的铅材料，那么这种情形就容易理解了。因为在几乎世界上的每个国家，机动车的数量逐年上升，废弃蓄电池的储存持续增加，并且真正引起了巨大的担忧和构成对环境的潜在危险。

在制造机动车和进口机动车的国家，耗尽蓄电池中的铅材料的总可得量(availability)都极大，且可轻易达到每年几十万吨。更复杂的是，许多机动车使用国时发展中国家或最不发达国家，它们很难有任何政策或控制手段来管理和关心环境污染问题。

因此，从耗尽的铅酸蓄电池回收铅的方法成为非常现实的需求，因为它涵盖了市场上大部分可得到的铅，否则这些铅可能被丢到环境中，从而造成非常复杂的环境问题。在这点上，火法回收方法对于工业经营者来说具有实际的商业利益。但是，众所周知，火法工艺需要大量精密尖端的装置且操作复杂。而且，这种方法还对工人造成潜在的健康问题，并且对临近的地区具有负面影响。

通常，火法回收方法需要安装还原炉，这将不可避免地在装料过程期间形成氢(特别是在回收工厂附近)。从冶炼过程中释放出的氢将作为掺杂元素与存在于传统蓄电池中的锑和砷发生化学反应，从而产生挥发性的砷化三氢和锑化三氢，这两者是非常有害的工业副产物。

实际上，鉴于上述火法回收工厂由于形成挥发性物质而对生态产生负面影响，可以预期这些工厂最终将在许多相关国家被禁止运行。因此，急需一种更好的方法来从废弃的铅酸蓄电池中回收铅材料，而该方法不会散发挥发性化合物和其他有害的工业副产物。

因此，未来的铅回收方法应当摆脱上述缺陷且能够生产出较不有害的淤浆(这些淤浆可能有害周围环境的河流和水)。从商业角度看，这种铅回收方法还应当花费较少的资金来安装设备且需要较少的劳力来操作它们。

在美国专利中也有许多其他涉及铅回收方法的现有技术，其中提及了各自的技术难题。例如，在美国专利第1,148,062中，所生产出的铅氧化物质量不高。根据美国专利第4,222,769号，从废弃的蓄电池中提取的铅膏被脱硫，随后通过在存在碳还原剂的情况下煅烧而被转变成为金属铅。对于后一专利，不仅投入的资金高，而且最终的铅产物是金属铅的形式，根据各自的市场需求，金属铅在大多数情况下需要被进一步转化成氧化物。

因此，本发明的主要目的在于提供一种由铅膏回收和生产铅成分的改进的方法，所述铅膏是从耗尽的铅酸蓄电池和其他废弃的含铅工业产品中获得的。

本发明的另一目的在于提供一种由从耗尽的铅酸蓄电池获得的铅膏生产纯净的铅氧化物而不产生危险物质或污染气体的改进的方法。

本发明的又一目的在于提供一种从由耗尽的铅酸蓄电池中提取的铅膏中获得纯净的铅氧化物的经济的方法。

当借助下文中的技术细节和优选的实施方式来描述本发明时，本发明的其他目的和优点将变得更加明显。

发明概述

根据本发明，一种由从耗尽的铅酸蓄电池获得的废铅氧化物膏(waste leadoxide paste)生产纯净铅氧化物的精细颗粒的方法，其特征在于，所述铅氧化物颗粒基本上为球形，且具有约13nm至约100nm的重均粒度(weight averageparticle size)。

本发明进一步提供一种由作为原料的废铅氧化物膏生产纯净的铅氧化物的精细颗粒的方法，其特征在于包括以下步骤：第一，将所述原料与含钠溶液反应，以将其中的铅化合物转化成不溶的碳酸铅；第二，通过与含酸溶液反应而溶解所述不溶的碳酸铅，以形成含铅溶液；第三，通过结晶化方法从所述含铅溶液中回收铅氧化物粉末；第四，将所述铅氧化物粉末与氯反应并将所产生的含铅化合物用水漂洗；最后，加热所述所产生的含铅化合物以形成纳米铅氧化物颗粒。

附图说明