[发明专利]旋转阴极连续固相电解处理废铅蓄电池工艺

说明书

技术领域

本发明属于含铅废料固相电解冶金领域。以湿法冶金方式回收废铅蓄电池中的铅及铅合金。 

背景技术

从废铅蓄电池中回收铅，传统的方法是火法还原熔炼。该方法高温操作，冶炼时放出大量二氧化硫和铅蒸汽，造成环境严重污染，操作工人铅中毒，金属回收率低，能耗大。 

为了解决火法炼铅存在的问题，广泛开展了湿法冶金提取金属铅的研究。但研究的方法流程长，生产成本高于火法，时至今日，还没有找到更为理想的适用于大规模生产的、结构合理的工艺和设备。 

美国矿务局罗拉研究中心，把废铅蓄电池经M.A破碎分离，使极板板栅与铅膏分离，铅膏经脱硫转化，酸溶电积得电铅。板栅熔化，制成阳极板，进行电解精炼，得到精铅。进行了工业试验。 

意大利Engitec公司的半工业生产试验，废铅蓄电池经CX破碎分离，铅膏用Na₂Co₃进行脱硫转化，用HBF₄浸出，形成P_b(BF₄)₂，溶液电解，得到电铅。 

在我国，中科院化冶所含铅物料固相电解处理废铅蓄电池工艺。废铅蓄电池经M.A破碎分选，得到板栅与铅膏，板栅熔化得铅合金，出渣率20％，作为返料。铅膏经脱硫转化制成阴极板，碱性溶液固相电解，得到电铅，实现了工业生产。电解周期为20小时，生产间歇进行。 

以上三个工艺过程，都采用了CX或M.A破碎分离系统，铅膏脱硫转化，酸溶或碱性溶液固相电解得到电铅，工艺过程复杂。一套小型CX装置，每时小处理5吨废铅蓄电池，设备总重为50吨。 

发明内容

为了解决上述存在的问题，特发明旋转阴极连续固相电解处理废铅蓄电池工艺。本工艺过程及设备如图所示：图中1加料口、2极板、3电解槽、4电解液、5阳极板、6旋转阴极、7电铅、8导电棒、9螺旋带、10板栅集料斗、11出料口、12旋转轴、13导电环、14板栅。工艺过程详细描述如下：经脱硫转化 的极板(2)通过加料口(1)加入到旋转阴极(6)中，旋转阴极(6)是由二层钢板卷制而成，内层钻有孔洞，(6)中布有螺旋带(9)，以便极板(2)从加料口(1)移向出料口(11)，极板(2)在旋转阴极(6)中不停的移动、翻滚，互相研磨碰撞，使极板(2)中的板栅(14)与铅膏机械分离，铅膏作为分散固相均匀游离悬浮在电解液(4)中，经固相电解，铅膏中各种含铅化合物中的铅电还原成电铅(7)沉积在旋转阴极(6)表面。经脱膏后的板栅(14)是由旋转阴极(6)尾部的板栅集料斗(10)收集，提升至最高点时，板栅(14)自由落下掉在出料口(11)上，由人工取下。这样在旋转阴极(6)上同时得到两个产品，电铅(7)和板栅(14)。生产连续进行是由于螺旋带在不停的输送极板。螺旋带(9)外径1200mm，内径Φ800mm，螺距400mm，全长82m。 

阴板电源配置方式：整流器电源(-)→导电环→旋转轴→导电棒→螺旋带→旋转阴极(-)。阳极由不锈钢板制成。 

以下是旋转阴极连续固相电解处理废铅蓄电池工艺的应用实例： 

废铅蓄电池不经CX或M.A破碎分离，经脱硫转化获得极板直接加入到旋转阴极中进行生产，工艺条件是：NaOH浓度150g/L，电解液温度40～50℃，槽电压2.5～3V，阴极电流密度200A/m²，极间距60mm，每小时处理极板72Kg，直接得到电铅及铅合金。电铅沉积在旋转阴极表面，由于设备庞大，沉积电铅无法准确计量，板栅清洁光亮，自动排出槽外，生产连续进行，设备运行情况良好。 

简言之，极板(2)通过旋转阴极(6)加工处理直接得到电铅(7)和板栅(14)两个产品，(2)和(14)并能完全分离开，工艺过程就是这样简单。特别值得提及的是，本发明关键设备旋转阴极，它取代了CX或M.A装置，完成多项工艺过程，并使生产连续进行。 

本发明过程简单，生产连续进行。与火法熔炼相比，消除了对环境的污染，铅及铅合金回收率高，是个绿色环保的好工艺。 

附图说明

图1是旋转阴极连续固相电解装置、加料、产品俯视示意图。

具体实施方式

本发明构思巧妙，工艺设备新颖。它将使废铅蓄电池回收铅产业升级。建议建成示范工程，让中国创造走出国门，迈向世界。