[发明专利]在中性介质中用电解还原回收废蓄电池中的铅方法

说明书

本发明属于电解还原回收废蓄电池中铅的工艺方法。

废蓄电池中铅的工艺方法。

废蓄电池中铅的回收是有色金属资源综合利用的重要研究课题，传统的回收方法是采用火法冶炼，即用鼓汽炉，反射炉、坩埚炉，旋转炉等窑炉，在1000℃以上的高温下加入助熔剂，还原剂使铅的氧化物和铅盐还原为金属铅。在生产过程中要产生大量的铅烟、铅尘、二氧化硫以及含铅废渣对环境造成严重的污染，虽然采取种种治理措施，但由于投资费用大，设备维修的工体量也很大而且仍有部分废渣无法处理，没有根本解决问题。

为了解决火法冶炼缺陷进而发展了湿法冶炼。目前湿法冶炼有化学法、电化学法以及二者并用。纯化学法是采用化学药剂与蓄电池废料反应置换出其中的铅、电化学法是在电解质中经电解作用在阴极还原得到金属铅、湿法与火法相比最显著的优点是大大降低了对环境的污染。

由于蓄电池废料中大量二氧化铅和粗大结晶的硫酸铅的存在，使其还原为金属铅比较困难，因此一般都采用强酸或强碱溶液作电解液，如日本特许公报（昭60-172180）就是以硫酸作电解液的，先用浓硫酸使四价铅转化为二价铅，然后调整浓度，用稀硫酸使二价铅转化为金属铅，电解时，两极之间要采用隔板操作比较烦琐，电极要用不锈钢、铜、钛制作费用昂贵。以烧碱作电解液的方法如西德专利2118462虽有许多优点，但因蓄电池废料中含有大量的SO₄离子与烧碱反应生成硫酸钠（Na₂SO₄）因此还原每一吨铅要多消耗150-200公斤烧碱使成本增高，同时该法的阴极和阳极需不锈钢镍、钛来制作增大了投资费用。不管是采用强酸和强碱作电解质免不了设备的腐蚀，同时电解反应时产生的酸雾和碱雾对操作者也会有一定危害。

本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种改进方法，该方法的特点是不用强酸强碱作电解质而是采用硫酸盐、碳酸盐和磷酸盐和硼盐坯等中性盐作电解质同时利用蓄电池废料中的铅合金制成电极，使蓄电池废料得到充分利用，该方法使资源得到充分利用，大大减少废气废水废渣的产生。

本发明方法的实施步骤

分离：将蓄电池废料放入有密封装置的分离机内使极板合金部分和铅化合物部分进行机械分离，操作时加适量的水保持湿态避免出料时料尘飞扬。

熔化：将上步分离出来的合金部份放入锅炉中控制在450℃以下熔化，这不仅避免了铅烟铅蒸气的产生，而且使合金中高价的锑也不会损失，铅液表面的氧化渣捞出后加入下工序。

粉碎：将分离出来的铅化合物和捞出的氧化渣陆续加入有密闭装置的粉碎机中采用袋式除尘磨成100目左右的粉料。

铸阴极栅格：将已熔化的合金用机械或手工在模具中铸成阴极栅格，栅格采用双面矩形交叉这样使空位大保持敷料好电流分布均匀，并在交叉中心增加一个突起的导电芯，使厚度大、离栅筋较远的敷料转化一致（如图1）铅液温度仍控制在450℃以下并在铅液表面复盖一层炭粉隔绝空气，防止了铅液的氧化同时又避免了铅烟。

制阴极：把粉料加入混合机中加助剂按配方调制成膏状涂敷料，再用机械或手工把涂敷料压入阴极栅格内，存放1-2天备用。

制阳极：阳极用铅锑合金制体合金中锑含量以4-10%为宜。

电解还原：将制成的阴阳极按图二所示插入电解槽内，用硫酸盐、硼酸盐等中性盐溶液作电解质接通直流电，电流密度为300-350安/米²电解20小时左右使阴极栅格上涂敷的铅化合物完全还原成金属铅电解槽用塑料薄膜复盖，防止在使用铵盐时，有少量氨气溢出，电槽中的沉淀物积累多时捞出后加入铅化合物中粉碎后循环利用。

密封熔铸，将已电解还原的阴极板在密闭锅中通氮气保护，并加热至阴极板完全熔化，将已熔化的铅由锅底的阀门放出铸成铅锭又用于蓄电池制造。熔铅表面有少量氧化渣捞出加入下批铅化合物中粉碎成细粉料循环使用。

综上所述本发明的方法在工艺中采用了“低温熔化”、“湿态分离”“废渣循环”“碳粉复盖”“氮气保护”“密闭除尘”的措施，防止了“三废”保护了环境。我国现在普遍采用火法，其铅尘浓度超过了家排放标准一千倍左右，铅中毒的工人比例达到100%，而采用本发明的方法经测定铅尘浓度已基本达到国家标准，有显著的社会效益和环境效益。由于该工艺简便易行，一般蓄电池的生产厂家利用现有设备只需少量投资即可形成生产能力。建成一套每年生产两千吨铅的回收装置，每年可获利润70万元。全世界每年更换下来的蓄电池废铅有一百二十七万吨，仅我国就有七万吨，本发明如能广为采用，其经济效益是十分可观的。