[发明专利]废旧阴极射线管含铅玻璃一步法合成纳米铅的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及废弃资源循环利用，属于环境保护与资源综合利用领域的固体废弃物资源化利用新技术，尤其适合于废旧含铅玻璃的污染控制和高附加值资源化利用。生产的产品在高辐射防护材料、超导材料、特种工业催化剂的生产中具有广阔的应用价值。

背景技术

纳米铅(Pb)是高能辐射防护、工业催化剂、润滑材料、超导材料等领域的重要原料之一。国内外经常使用铅作为防高能辐射材料，但因为铅的密度过高(11.3g/cm³)，致使制备出的含铅防辐射材料显得十分笨重、操作不便，所以人们开始不断研制密度较小的辐射防护材料，如铅织物、铅纤维以及铅有机玻璃等。但这些含铅材料只能对低能X射线和β射线表现出良好的吸收性能，对高能X射线的吸收则不如铅板的效果好。随着X射线、β射线在原子能工业、石油工业、探伤及医疗和卫生等领域的广泛应用，人们迫切需要一种低密度、使用方便、廉价的衰减高能X射线和β射线性能好的防护材料。研究发现纳米铅对高能射线具有优异的屏蔽效果，而且随着纳米铅颗粒粒径的减小、分布越均匀，对高能X射线的屏蔽性能越好，因此利用纳米铅制备防辐射复合材料不仅能够增强高能辐射的吸收效果，而且大大减轻防辐射材料重量。

废旧阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)锥玻璃中含有大量的铅，是重要的铅资源。CRT作为产业化最早的显示技术广泛应用于电视机、电脑和示波器等成像设备中，但随着科技的不断更新，其逐渐被液晶显示器和等离子平板显示器等技术所取代，导致大量废弃CRT玻璃的产生。CRT玻璃中含有大量铅、钡等多种有毒有害物质，直接填埋会致使其所含重金属污染周边土壤和水体，所以废弃CRT玻璃的处理与处置已经成为电子废弃物处理处置中的关键问题之一。常见的CRT玻璃脱铅技术主要有强酸浸泡、球磨后化学试剂提取、超临界预处理后酸浸等方法，但这些方法存在环境危害大、能耗高、铅脱除率低、处理时间长、技术设备要求较高等缺点。

本发明将真空碳热还原技术与蒸发冷凝技术有机地结合起来，形成独特的一步法脱铅和制备纳米铅的工艺流程，在实现含铅玻璃无害化的同时，制备出高附加值的纳米铅产品。本发明确立的工艺操作简单、没有环境污染，是处理含铅玻璃的理想工艺。

发明内容

本发明针对电子废弃物处理过程中高含铅的阴极射线管锥玻璃资源化利用技术匮乏、随意丢弃堆放、环境污染严重的现状，提供一套将含铅锥玻璃脱铅无害化同时制备高附加值纳米铅颗粒的工艺。含铅玻璃经适当前处理后加入还原剂，在真空炉中对锥玻璃进行脱铅蒸馏、冷凝处理，实现铅的脱出和纳米铅的一步合成。具体工艺包括：

(1)前处理工序：将废旧阴极射线管用电热线法实施锥屏分离，屏玻璃另行处理或资源化利用；采用负压吸脱技术将高含铅的锥玻璃内外表层上的氧化铁层和石墨层去除后，用鄂式破碎机将锥玻璃破碎成小于2毫米的颗粒状，然后用行星球磨机将玻璃颗粒粉磨到200目左右。

(2)配料工序：向球磨机中加入碳粉，玻璃粉与碳粉的质量比为10∶1，继续球磨，使混合料的细度达到200目左右。

(3)热处理工序：取一定量配制好的混合物料放入真空炉中，通氩气排除炉内氧气，待氧气排除完毕后关闭氩气阀门并打开真空炉升温装置，以10～20℃/min的速率将炉体加热至900～1100℃。

(4)合成工序：当炉内温度达到预定温度后，重新开启氩气阀门，同时打开真空装置和冷却装置，控制炉内温度在900～1100℃，真空度10～1000Pa，维持2～4小时，氩气流速控制在20～200ml/min。

(5)后处理工序：待反应完毕后，在还原气氛保护下将捕收器上冷凝的黑色粉状纳米铅剥落，为防止其在空气中氧化自燃，迅速放入99％以上的乙醇溶液中保存，经超声波分散后即得纳米铅产品，真空密封包装后可以作为商品出售。下面结合说明书附图及实施方案进一步阐述本发明的内容。

附图说明

图1是废旧含铅锥玻璃生产纳米铅的工艺流程图。

图2是回收的纳米铅样品照片。

图3是纳米铅样品的X-射线衍射(XRD)谱图。

图4是纳米铅样品的透射电镜(TEM)照片。

具体实施方式

下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。

实施例1：

废旧阴极射线管含铅玻璃一步法合成纳米铅的工艺，具体包括下列步骤：