[發明專利]一種回收廢舊鉛酸電池直接生產氧化鉛的方法

有效

• 申請號: 201210535154.1
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103014347A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 潘軍青;宋爽;孫艷芝
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B3/12;C22B13/00;C01G21/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明涉及一種回收廢舊鉛酸電池直接生產高純氧化鉛的方法，屬于對含鉛物料和廢鉛酸電池進行回收鉛處理的濕法冶金領域。

背景技術

自1859年由法國工程師普蘭特發明鉛酸電池以來，鉛酸電池作為一種價格便宜和性能穩定的二次電池被廣泛地用在汽車的點火和電信的UPS電源等領域。近年來，一些新興的二次電池，例如鋰離子電池和鎳氫電池的競爭，但是鉛酸電池以其獨特的性價比和安全性的優勢，一直保持著穩定的增加，它仍占據了全球二次電池近60%的產值。據電源相關行業協會數據統計表明，2010年全球精鉛的消費量達到930萬噸以上，其中中國鉛消費達到350多萬噸，而鉛酸電池的生產占到了上述鉛消費量的85%以上。由于我國已探明的鉛資源日漸貧乏，導致大量的鉛及其鉛礦石依賴進口，開展廢鉛蓄電池的回收再利用成為解決鉛資源問題的重要途徑。目前相對落后的火法回收鉛技術在高溫冶煉過程中產生了大量含鉛粉塵及其鉛渣，導致了二次鉛污染問題的產生。

我們在分析中發現，當前的廢舊鉛酸蓄電池主要通過火法冶煉得到的鉛主要為生產鉛酸電池服務。然而火法冶煉得到的鉛主要是含有1-3%雜質的粗鉛，通常人們稱之為還原鉛。這種粗鉛不能直接用來生產鉛膏，一般需要經過粗鉛電解精煉、然后再變成鉛球，最后球磨氧化得到氧化鉛。氧化鉛經過和硫酸的調膏并加入各種添加劑后，涂在板柵上成為鉛酸電池極板上的活性物質。從上述鉛膏-粗鉛-精鉛-鉛球-球磨-氧化鉛的過程中，我們看到如果將廢舊鉛酸電池的鉛膏直接生產高純度的氧化鉛，可以省略火法冶煉、電解精煉和球磨氧化過程的能耗，以及這些過程產生的含鉛粉塵。由于鉛膏主要含有Pb、PbSO₄、PbO和PbO₂的混合物，因此研究一種有效的方法對鉛膏中的各種形態的鉛化合物進行轉化，并最后得到純凈的氧化鉛成為再生氧化鉛工藝的難點。

目前有研究者曾經報道了采用其對鉛酸電池的鉛膏進行有效的還原和脫硫處理后來生產氧化鉛的方法。中國專利201210201272.9報道了將廢舊鉛酸電池首先進行單獨破碎得到的負極粉和正極粉。正極粉和還原劑在300℃高溫下進行還原反應，然后加入結構控制劑和碳酸鹽或者氫氧化物在不高于200℃下反應，得到的固體經干燥后，再在200-500℃下加熱得到氧化鉛。負極粉首先和形貌控制劑加熱反應后，再在500℃以下溫度加熱，隨后通過硝酸或者熱鹽酸溶解后，再和堿或者氨水反應，得到氧化鉛。我們分析認為，該過程不僅需要200-500℃的高溫，而且消耗大量的甲醇、甲醛、亞硝酸鹽等有毒物質，同時也增加了后處理復雜性和生產成本，因此從原子角度來看，這不是一個原子經濟的工藝。華中科技大學（中國有色金屬，2010，20(1):132-136）報道了采用雙氧水來分解二氧化鉛，然后再用檸檬酸溶解，然后高溫焙燒處理得到氧化鉛的工藝。該工藝消耗了大量的酸堿，加上雙氧水和檸檬酸的價格較貴，以及300~450℃下高溫的熱處理工藝，因此不是一個原子經濟的工藝。國外也有R.Kumar等學者開發了相似的檸檬酸法回收鉛酸電池中的氧化鉛的技術，其經濟性也存在同樣問題（Hydrometallurgy，2009，95:53-60）。

綜合分析上述國內外的最新氧化鉛制備工藝發現，這些方法可以直接獲得氧化鉛，但存在的問題主要有：

（1）氧化鉛的純度不是很理想，通常夾雜碳酸鉛或者鉛；

（2）需要200-500℃高溫熱處理；

（3）轉化過程時間比較長，流程多，同時酸和堿的消耗量大；

因此開發一種原子經濟的新工藝成為解決廢舊鉛酸電池回收生產氧化鉛工藝的難題。

發明內容

本發明的目的是提供一種水溶液溫度下將廢舊鉛酸電池回收得到的鉛膏直接生產高純度氧化鉛的新工藝。

本發明所要解決的第一個技術問題是避免了現有工藝先需要酸溶解，然后再通過大量堿中和過程，導致反應過程需要消耗大量酸和堿的缺點；

本發明所要解決的第二個技術問題是避免了現有工藝需要高溫焙燒的缺點，大幅度降低了生產氧化鉛過程的原料消耗和能耗，是一個綠色的原子經濟新工藝。

本發明所要解決的第三個技術問題是提供一種氧化鉛在堿性介質中進行溶解-過濾-重結晶的提純方法，該方法可以最大程度地提高氧化鉛的純度，從而為制造高品質的鉛酸電池提供原料保證。

本發明要實現的目的不限于上述目的，且本領域技術人員從以下詳細說明中能清楚地理解其它目的。

為實現上述目的，本發明提供了一種從廢舊鉛酸電池回收再生氧化鉛的方法，包括以下步驟：