[發明專利]利用廢鉛膏制備的超細氧化鉛及其制備方法

無效

• 申請號: 201210121636.2
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN103374657A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 楊家寬;朱新鋒;李富元;周鋒;劉建文;江姝;楊丹妮;李磊;張偉;孫曉娟;王琴
• 申請（專利權）人: 湖北金洋冶金股份有限公司;華中科技大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;H01M6/52;C01G21/02
• 代理公司: 襄陽中天信誠知識產權事務所 42218
• 代理人: 何靜月

技術領域

本發明涉及廢鉛酸蓄電池的回收利用領域，特別是將污染環境的廢鉛膏采用濕法浸出和低溫焙燒工藝從廢鉛蓄電池中回收直接制備超細鉛粉，屬于再生鉛生產技術領域。?

背景技術

鉛的用途非常廣泛，其年產量在有色金屬中位居第四位僅次于鋁、銅、鋅。隨著汽車數量的增加，鉛蓄電池工業得到迅速發展，每年產生的廢鉛蓄電池數量在不斷增加。鉛酸蓄電池是世界上各類電池中產量最大、用途最廣的一種電池，它所消耗鉛量占全球總耗鉛量的82％。為了節約有限的礦物資源，避免廢鉛物料對環境的污染，國內外均十分重視廢鉛材料的回收利用。各國政府都大力支持從廢鉛蓄電池中回收鉛的再生鉛生產和再生鉛生產新技術的研究。?

廢鉛蓄電池中含鉛物料包括板柵和膏泥兩部分。板柵的成份是鉛合金，含鉛高達90％-95％；鉛膏成分復雜，主要由PbSO₄、PbO₂、PbO、Pb和少量雜質組成，含鉛60％-80％。廢鉛膏火法熔煉的爐型主要有反射爐、回轉短爐、鼓風爐等專業爐型。鉛膏中PbSO₄含量一般在50％以上，PbSO₄熔點高，達到完全分解的溫度要在1000℃以上，是熔煉過程中產生SO₂的主要原因。同時高溫下造成大量的鉛揮發損失并形成污染性的鉛塵。由于鉛及其化合物的揮發而引起的操作人員鉛中毒是很嚴重的，引起的煙塵量增大也必然導致煉鉛直收率的降低和含鉛煙塵對環境的污染。此外火法冶煉的能耗也較高，國內小再生鉛廠生產1t鉛一般能耗500-600kg標煤，國內專業再生鉛企業的能耗在130-310kg/t，而目前國外能耗的一般水平達到200kg/t以下。?

為了解決火法高溫熔煉帶來的環境問題，有些學者引入電解沉積法(簡稱電積法)研究了鉛酸蓄電池的濕法冶金工藝。代表性的是Prengmann和McDonald發明的RSR工藝。RSR工藝根據脫硫轉化-還原轉化-電積法溶解浸出反應所用的典型試劑，可以歸納為(NH₄)₂CO₃-Na₂SO₃-H₂SiF₄三段式濕法電積工藝。?

國內湖南大學陳維平教授研制了與RSR技術路線相似的鉛膏濕法冶金工藝。該工藝用強堿溶液NaOH作為脫硫劑，FeSO₄作為還原劑，用KNaC₄H₄O₆作為電解前溶解浸出試劑。可以類似歸納為NaOH-FeSO₄-KNaC₄H₄O₆三段式濕法電積工藝。?

此外，還有其他類似的鉛膏轉化-浸出-電積濕法冶金工藝的研究。引入電積法的濕法冶金回收工藝，解決了鉛膏火法冶煉工藝中的SO₂排放以及高溫下鉛的揮發問題。然?而，該工藝投資大，只適合于建造大規模的回收工廠，能耗較大，甚至比傳統火法冶金工藝還要高。因此，高能耗的問題仍然有待解決。?

氧化鉛粉作為整個鉛酸蓄電池的核心，對其性能的探索和改進引起了眾多科技人員的興趣。鉛元素具有多種氧化物形態，其中用于鉛酸蓄電池的主要是PbO、PbO₂和Pb₃O₄。其中最常用的是PbO。PbO粉體是化學電源中常用的活性物質之一，據資料顯示，我國每年鉛蓄電池耗鉛量近30％用于制備鉛蓄電池用PbO等活性物質。此外，還用于制造鉛白粉，與油成為鉛皂；作油漆催干劑，塑料增塑劑，顏料；用于光學玻璃等。PbO有兩種同質多晶體。淺黃色或土黃色粉末為斜方晶系α-PbO，紅黃色為正方晶系β-PbO，不溶于水和乙醇，溶于硝酸、醋酸鉛、氯化錢、氯化鈣和液堿。?

大多鉛酸蓄電池制造企業采用PbO，目前所謂的鉛粉就是指由70％～80％的PbO和20％～30％的自由鉛組成的混合物。Pb₃O₄也叫紅丹，是PbO在空氣中加熱到540℃左右的產物，具有特殊的晶體結構，很早以前就用于鉛酸蓄電池，尤其用于管狀極板的制造。?

廢舊鉛酸蓄電池鉛膏主要是電極板上活性物質長期充放電后轉化的產物。廢鉛膏經過高能耗的火法冶金或電積濕法冶金回收金屬Pb，金屬Pb如果要想作為原料再次用于生產鉛酸蓄電池制備極板的活性物質，必須經過多道工序的復雜生產工藝流程。其中由鉛錠制備出鉛粉，又要經過熔融-氧化的高能耗的工藝。?