[發(fā)明專利]一種利用廢舊鉛酸蓄電池鉛膏制備硫化鉛超細(xì)粉的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610865699.7
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106517318B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 詹路;夏輝鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號: C01G21/21
• 分類號: C01G21/21;B82Y30/00;H01M10/54
• 代理公司: 上海藍(lán)迪專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)31215
• 代理人: 徐筱梅,張翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護與資源循環(huán)綜合利用領(lǐng)域的電子廢棄物資源化高值化回收，涉及電子廢棄物中鉛的資源化回收以及超細(xì)硫化鉛粉的制備，具體涉及一種利用廢舊鉛酸電池鉛膏制備硫化鉛超細(xì)粉的方法。

背景技術(shù)

鉛酸電池由于價格低廉、運行穩(wěn)定以及可適應(yīng)的運行溫度廣等優(yōu)點，而作為一種重要供電設(shè)備被廣泛應(yīng)用于各種用電設(shè)施，尤其是在發(fā)展中國家的應(yīng)用更為普遍。在中國超過95%的電動交通工具采用鉛酸蓄電池作為電源。鉛酸電池的廣泛使用促使每年有大量的廢舊鉛酸電池產(chǎn)生，這使得廢舊鉛酸電池目前成為再生鉛制備的主要原料。同時，落后的回收技術(shù)以及對廢舊鉛酸電池的不善管理給人類和環(huán)境帶來了潛在的鉛污染。因此，無論是從環(huán)境保護還是從資源利用以及經(jīng)濟增長角度，高效合理回收利用廢舊鉛酸電池顯得至關(guān)重要。

目前廢舊鉛酸電池主要用于回收再生鉛，其工藝主要分為火法冶金和濕法冶金，其中濕法冶金目前更為推廣，其代表性的工藝有Prengmann和McDonald發(fā)明的RSR工藝（BSR Corporation (Dallas,IX),1998）、美國的專利技術(shù)CX-EW工藝(Engitec Impianti S p A (Milan,IT),1988)以及國內(nèi)湖南大學(xué)陳維平教授研制的NaOH-FeS0₄-KNaG₄H₄O₆三段式濕法電積工藝(陳維平等，1996)。這些工藝雖然能夠制備出高純度的再生鉛，但再生鉛的附加值低，需要二次加工才能應(yīng)用到特定行業(yè)。對于廢舊鉛酸電池的高值化回收，專利“從廢舊鉛酸電池制備四氧化三鉛的方法及應(yīng)用（CN103022593B）”和專利“一種基于原子經(jīng)濟途徑回收廢舊鉛酸電池生產(chǎn)氧化鉛的方法（CN103146923B）”分別利用廢舊鉛酸電池制備四氧化三鉛和一氧化鉛材料，這些回收方法都要進(jìn)行脫硫過程，沒能充分利用硫元素，并且操作流程長而復(fù)雜；專利“一種使用廢鉛膏制備高純度乙酸鉛和納米鉛粉的方法（CN103880630 B）”通過濕法脫硫和還原過程將鉛膏制備成高純度三水合乙酸鉛晶體，并把獲得的乙酸鉛置于管式爐和馬弗爐中焙燒得到納米鉛粉，但所得鉛粉是混有氧化鉛粉混合粉體，而且乙酸鉛置于管式爐和馬弗爐中焙燒得到納米鉛粉的控制過程沒有詳細(xì)描述。

然而，對于直接利用廢舊鉛酸電池鉛膏制備硫化鉛超細(xì)粉卻少有研究。盡管Jan Weijma等成功利用微生物將廢舊鉛酸電池中的硫酸鉛轉(zhuǎn)化成硫化鉛（Biotechnology Progress, 2002,18,770-775），但該方法控制條件苛刻，且不易于工業(yè)化應(yīng)用。硫化鉛是一種具有立方鹽結(jié)構(gòu)的Ⅳ~Ⅵ族半導(dǎo)體材料。由于較小的能帶間隙(0.41eV,300K) 和較大的激子半徑(18nm)，納米尺度的硫化鉛能從近紅外藍(lán)移到可見光區(qū)域；此外，研究表明納米硫化鉛的三階非線性效應(yīng)分別是同尺寸砷化鎵和硒化鎘的30倍和100倍。這些特有的光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)使得硫化鉛很好的應(yīng)用于非線性光學(xué)裝置、紅外探測器、太陽能接收器和固態(tài)激光器等。隨著社會對高性能光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)儀器的發(fā)展，具有獨特光學(xué)性能和電學(xué)性能的半導(dǎo)體材料硫化鉛超細(xì)粉將會受到廣泛重視，并且未來市場需求廣闊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有回收廢舊鉛酸蓄電池技術(shù)不足，回收產(chǎn)品附加值低的現(xiàn)狀，以解決廢舊鉛酸蓄電池所造成的資源浪費和環(huán)境污染問題為目的，提出了一種簡單高效、無污染的利用廢舊鉛酸蓄電池鉛膏制備硫化鉛超細(xì)粉的方法。以廢舊鉛酸電池鉛膏為原料，在真空條件下，采用加熱碳還原、蒸發(fā)氣化同時硫化，通入惰性氣體驟冷的方法制備高純度高分散的立方體狀超細(xì)硫化鉛粉。本發(fā)明所確立的方法在封閉系統(tǒng)中進(jìn)行，無雜質(zhì)引入，得到的產(chǎn)品純度高；無污染物排放，不會造成環(huán)境污染，實現(xiàn)廢舊鉛酸電池高效、無污染、高值化回收。

本發(fā)明利用廢舊鉛酸電池鉛膏制備硫化鉛超細(xì)粉的方法中，在真空條件下，采用加熱碳還原、蒸發(fā)氣化同時硫化，通入惰性氣體驟冷的方法處理與碳粉充分混合的鉛膏，制備硫化鉛超細(xì)粉。所述方法具體包括以下步驟：

步驟1：將廢舊鉛酸蓄電池經(jīng)破碎、分離得到鉛膏；并用電子調(diào)溫電爐將得到的鉛膏低溫烘干；

步驟2：將步驟1中得到的干燥鉛膏用粉碎機進(jìn)行粉碎，并進(jìn)一步用研磨器研磨成更細(xì)粉狀顆粒；