[發明專利]一種廢鉛膏水熱還原轉化及低溫還原熔煉的方法

有效

• 申請號: 201610501929.1
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN105950871B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 劉偉鋒;鄧循博;傅新欣;朱鵬春;令紅斌;張杜超;陳霖;楊天足
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B13/00;C22B1/11;H01M10/54
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技術領域

本發明涉及有色冶金領域中濕法冶金和火法冶金過程，特別是廢鉛酸蓄電池鉛膏水熱還原轉化及低溫還原熔煉的濕法冶金和火法冶金聯合方法。

背景技術

鉛是銀白色重有色金屬，基于其特殊的物理化學性質主要被用于制造合金，其中鉛酸蓄電池是最主要的消費領域，其占全球總鉛消耗量的80.0%以上。雖然鉛酸蓄電池重量能量比低于MH-Ni電池和Li-ion電池，但由于其性價比高、技術成熟和安全性能好等優點，廣泛應用于國民經濟的各個領域，鉛酸蓄電池使用量占全球二次電池市場份額的70.0%以上。近些年我國汽車工業的快速發展刺激了鉛酸蓄電池工業的飛速發展，我國已經成為世界上最大的鉛酸蓄電池制造國、消費國和出口國，鉛酸蓄電池的大量使用勢必會產生相當數量的廢鉛酸蓄電池，使得廢舊鉛酸蓄電池已經變成最重要的鉛再生資源（代少振等.廢鉛酸蓄電池回收技術現狀[J].世界有色金屬,2015,9, 15-17.）。根據國家統計局和中國有色金屬工業協會數據，2014年中國精煉鉛產量達到421.8萬噸，其中再生鉛產量為160.0萬噸，占全年鉛產量的37.9%，并有進一步增加的趨勢。

廢鉛酸蓄電池的回收利用過程通常是先拆解后再分別回收（高倩等.廢舊鉛酸蓄電池破碎分選系統研究與探討[J]. 蓄電池, 2013, 50(1), 3-7），拆解產物有四種，一是廢電解液，成分為硫酸溶液，通常送廢水處理；二是板柵，主要成分為鉛銻合金，通常重新熔鑄成合金；三是塑料，通常返回塑料廠家重新利用；四是廢鉛膏，主要成分為硫酸鉛和鉛氧化物，通常用于煉鉛原料，這四種產物的重量分別占蓄電池總重量的10-20%、20-30%、10-15%和35-50%。廢鉛膏的成分由于電池生產廠家不同和報廢程度差異，各組分含量有所波動，分別為PbSO₄(40-60%)、PbO₂(25-35%)、PbO(5-10%)和Pb(1-5%)及少量Sb(0.5%)。

由于廢鉛膏中含有大量的硫酸鉛和鉛多種價態氧化物，處理難度大，使其成為廢鉛酸蓄電池回收利用的瓶頸。廢鉛膏處理分為火法工藝和濕法工藝，這兩種工藝通常都是以陰極鉛為目標產物，各有利弊，其中火法工藝獲得了廣泛應用。

火法工藝是廢鉛膏經過還原熔煉得到粗鉛，然后電解精煉產出陰極鉛，有單獨熔煉和混合熔煉兩類。單獨熔煉方法包括直接和間接兩種方式（李衛鋒等.廢鉛酸蓄電池前再生技術現狀及進展[J].中國有色冶金, 2011, (6): 53-57.），直接單獨熔煉法是指廢鉛膏直接在反射爐、鼓風爐、短窯、底吹爐和側吹爐等熔煉爐中還原熔煉，熔煉煙氣經過淋洗后排放，具有流程短的優點并獲得廣泛應用，但存在熔煉能耗高、高溫鉛粉塵危害和煙氣污染治理難度大等缺點，普遍認為這是由于廢鉛膏中硫酸鉛的存在引起的。為了克服此缺點，研究人員提出間接單獨熔煉方法（吳廣龍等.廢鉛膏冶煉工藝比較分析研究[J].蓄電池, 2015,152(5): 209-211.），即廢鉛膏在熔煉前采用預處理方法脫除硫酸根，中間產物再單獨還原熔煉產出粗鉛，該方法似乎克服了直接單獨熔煉方法的缺點，但是預處理過程往往存在脫硫不徹底的問題。混合熔煉方法是將廢鉛膏與鉛精礦搭配后熔煉，利用鉛精礦的化學反應熱，使兩者同步熔煉產出粗鉛。該方法在原生鉛冶煉廠獲得了廣泛應用，表面上解決了廢鉛膏熔煉過程對溫度和尾氣治理的要求，但是將雜質含量低的高品位鉛膏與鉛精礦混合熔煉，產出的粗鉛質量差，增加了提純的難度，此外，鉛膏的配入導致原生鉛冶煉系統爐況惡化和污酸產量增加。