[发明专利]由脱硫铅膏起始生产金属铅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由脱硫铅膏(pastel)起始生产金属铅的方法。

背景技术

本发明来源于铅，特别是含于废铅蓄电池中的铅的处理和循环工艺领域。

含于废蓄电池中的铅的现代回收工艺基于在特定炉中使来源于蓄电池-其除了铅之外还含有其它组分例如电解质，分离器以及由硬橡胶和聚丙烯制成的部件的湿磨和分离操作的含铅级分熔融。

从循环铅蓄电池回收的含铅级分基本由金属级分-其包含栅格和电极，和膏-所谓的铅膏组成，铅膏形成了施加在栅格上的电解槽的活性部分，即进行充电和放电反应的部分。用于回收含于铅膏中的铅的两种工艺在现有技术中是基本已知的：热工艺，其涉及使原样或预处理的铅膏熔融，或电解工艺，其涉及通过使含于铅膏中的铅溶于其中的溶液电解使金属铅阴极沉积。

通过热工艺回收铅具有许多缺点。

铅膏由铅化合物例如PbSO₄和PbO₂与较少量的Pb₂O(SO₄)、Pb₂O₃和Pb以及硅酸盐、BaSO₄和其它添加剂的混合物一起组成。PbSO₄和Pb₂O(SO₄)的存在确保铅膏的硫含量相对高(相对于铅膏重量约为6重量％)。在还原条件下进行的铅膏熔融期间，硫化物类被还原成二氧化硫(SO₂)，由此产生该污染物大量排放到大气中。

为了防止或者至少削弱在熔融之前与SO₂排放相关的环境问题，可以将铅膏进行脱硫处理以除去其中含有的硫。

根据最广泛采用的脱硫方法，在50-80℃的温度下在单步骤间歇反应器中使铅膏与碱溶液例如Na₂CO₃、(NH₄)₂CO₃或NaOH接触约1小时的时间。随后在压滤机中使在脱硫工艺末尾获得的分散体进行过滤。因此从压滤机得到两种产物：具有非常低的硫和钠浓度的脱硫铅膏，和包含18-20重量％的硫酸钠浓度的溶液。可以使过滤的溶液进行结晶，由此获得结晶硫酸钠，其可用作各种工业过程，例如玻璃和去污剂生产领域中的原料。

作为铅膏脱硫预处理的替代，可以在将铅膏送入炉之前通过向铅膏中加入添加剂来限制污染的SO₂排放，其的作用是将硫固定在熔融的渣滓中。

尽管该操作导致SO₂排放大量减少-其仍然显著，然而其产生与加入的添加剂量成比例的一定量的待处置的渣滓。最普遍使用的添加剂是Na₂CO₃和废铁，其与煤一起加入。碳酸钠和铁通过形成具有组成xNa₂S·yFeS·zPbS的三元锍而用于将硫阻止在渣滓内，而煤是还原剂，其用于使铅化合物转化成金属铅。然而除了硫之外，该三元锍还夹带显著量的铅，由此降低回收工艺的总产率。

与渣滓形成相关的另一个问题与熔融炉的工作温度升高有关。实际上，渣滓的存在造成将在炉中达到较高的温度，因为其在比铅高的温度下熔融，因此增加热工艺的能量消耗。渣滓的熔融对于防止固体免于浮动在熔融的铅上而言是必要的，其对于保护熔融铅没有帮助。此外，渣滓占据可用于另外的铅膏熔融的一部分炉体积。最后，由于其的铅含量，因此渣滓难以回收或处置。

除了上述的热工艺缺陷，还有对熔融工艺所需的机器以及可获得的生产的铅的相对纯度的显著阻碍，因为该铅与其它金属杂质合金化，因此需要随后的精炼处理。

鉴于与热工艺的使用相关的问题，由于相对的环境优点(没有污染排放、减少的能量消耗等)，因此已经不断关注用于回收含于废蓄电池的铅膏中的铅的电解类型工艺一段时间。然而，现有技术中各种类型的已知电解工艺不适合于在大规模工业水平上进行。

例如US 1,752,356描述了一种工艺，其包括用苛性钠将含于铅膏中的铅直接浸析，随后与海绵铅粘固并且电解。与选择的工作条件相关，制得的海绵铅可以是致密并且是粘附的或者柔软并且非-粘附的。通过在还原剂存在下加热使二氧化物形式存在的铅还原。

US4,096,045描述了一种工艺，其包括：在水平搅拌反应器中用NaCl和HCl直接浸析铅膏。从该溶液中结晶出氯化铅晶体，其随后溶于熔融的KCl和LiCl的混合物中。然后在电解槽中将晶体进行电解，在阴极生成金属Pb，其到达底部并且回收，并且在阳极生成氯，其用于通过与氢气燃烧制备HCl。