[發(fā)明專利]一種脫硫劑及其脫除廢鉛膏中硫制備零碳冶煉前驅(qū)體的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110393534.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113215413B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱能武;李飛;沈薇卿;陳怡君;衛(wèi)曉蓉;毛扶林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C22B13/00
• 分類號(hào): C22B13/00;C22B3/44;C22B7/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛(ài)鵬

本發(fā)明公開(kāi)了一種脫硫劑及其脫除廢鉛膏中硫制備零碳冶煉前驅(qū)體的方法，所述脫硫劑為可溶性鉬酸鹽，對(duì)廢鉛膏進(jìn)行脫硫。稀酸酸浸?pH控制化學(xué)沉淀聯(lián)合工藝法制備零碳冶煉前驅(qū)體，包括以下步驟：(1)硝酸對(duì)脫硫鉛膏進(jìn)行酸浸，得到浸出液與不溶性的PbO₂；(2)堿液對(duì)浸出液pH進(jìn)行調(diào)控，發(fā)生化學(xué)沉淀反應(yīng)，生成PbMoO₄。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、無(wú)環(huán)境污染，廢鉛膏的脫硫效率為99.13wt％，鉛以高純PbO₂(純度93.7％)和高純PbMoO₄(純度98.3％)的形式回收，總回收率為99.97wt％，解決了傳統(tǒng)高含碳冶煉前驅(qū)體(草酸鉛，檸檬酸鉛，碳酸鉛)在后續(xù)冶煉過(guò)程中帶來(lái)碳排放的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢鉛酸蓄電池資源再生領(lǐng)域，具體涉及一種廢鉛膏脫硫劑和濕法制備零碳排放冶煉前驅(qū)體的方法。

背景技術(shù)

鉛酸蓄電池是世界上各類電池中產(chǎn)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％。近年來(lái)，隨著電動(dòng)汽車、電動(dòng)車保有量的不斷增加，以及儲(chǔ)能等領(lǐng)域?qū)﹄姵氐男枨蟪掷m(xù)擴(kuò)大，我國(guó)鉛酸蓄電池報(bào)廢量隨之迅速增加。廢鉛酸蓄電池中的含鉛廢料主要包括板柵和廢鉛膏。其中廢鉛膏成分復(fù)雜，包含三種不同價(jià)態(tài)的含鉛物質(zhì)以及不同種類的金屬雜質(zhì)，是最難以高效清潔處理的部分。

迄今為止，火法和電沉積法都被用于回收廢鉛膏。在火法冶金過(guò)程中，由于PbSO₄(1000℃)的熱分解產(chǎn)生了嚴(yán)重的硫氧化物和危險(xiǎn)鉛微粒的排放，對(duì)回收工廠附近的操作人員和居民的人體健康造成嚴(yán)重的威脅。電沉積工藝也因高能耗和有毒成分(即HBF₄或H₂SiF₆)的排放而受到嚴(yán)厲的批評(píng)。為了解決上述這些問(wèn)題，近年來(lái)發(fā)展了從廢鉛膏中回收鉛化合物的環(huán)境友好的濕法冶金技術(shù)。濕法冶金工藝首先通過(guò)脫硫劑將廢鉛膏中的硫酸鉛進(jìn)行脫硫進(jìn)而轉(zhuǎn)化為含鉛化合物，從而降低后續(xù)冶煉過(guò)程中的SO₂排放和反應(yīng)溫度。

據(jù)報(bào)道，在濕法冶金過(guò)程中硫酸鉛轉(zhuǎn)化有多種脫硫劑可供選擇。目前使用較多的脫硫劑主要有氫氧化鈉、碳酸鈉、檸檬酸鈉、草酸鈉、碳酸銨、碳酸氫鈉等。如專利CN103880630A和CN103771459A等采用Na₂CO₃或NaHCO₃作為脫硫劑，但當(dāng)加入脫硫劑過(guò)多(pH≧10)時(shí)，會(huì)生成的Pb₃(CO₃)₂(OH)₂、NaPb₂(CO₃)₂OH等副產(chǎn)物；當(dāng)脫硫劑不足時(shí)，部分PbSO₄無(wú)法完成脫硫作用。為了實(shí)現(xiàn)較高的廢鉛膏脫硫效率，不可再生化學(xué)試劑往往會(huì)過(guò)量使用，這將給社會(huì)帶來(lái)大量的廢化學(xué)試劑和潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。此外，由于昂貴的藥劑的使用導(dǎo)致濕法冶金工藝的成本高于火法冶金工藝，削弱了濕法冶金工藝的環(huán)境效益，阻礙了濕法冶金工藝在工業(yè)上的應(yīng)用。

在脫硫鉛膏后續(xù)的鉛回收過(guò)程主要有酸浸和煅燒兩種方法，酸浸方法是通過(guò)將鉛從膏體轉(zhuǎn)化到液相，進(jìn)而通過(guò)其他化學(xué)試劑的作用實(shí)現(xiàn)鉛的回收，但消耗了大量的化學(xué)試劑，并存在潛在的環(huán)境污染問(wèn)題(例如，含鉛廢水的排放)。煅燒方法主要針對(duì)于碳酸鹽脫硫劑和有機(jī)脫硫劑(檸檬酸/檸檬酸鈉、草酸/草酸鈉)脫硫后冶煉前驅(qū)體煅燒制備氧化鉛的過(guò)程。然而，脫硫鉛膏中含有含碳冶煉前驅(qū)體(碳酸鉛，草酸鉛，檸檬酸鉛)，在制備氧化鉛電極的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w。

因此，開(kāi)發(fā)一種高效、綠色、經(jīng)濟(jì)的脫硫劑，來(lái)實(shí)現(xiàn)廢鉛膏的高效脫硫及無(wú)碳排放冶煉前驅(qū)體的制備，來(lái)克服傳統(tǒng)脫硫劑-鉛回收體系中碳排放、鉛流失、化學(xué)試劑大量消耗等問(wèn)題，成為當(dāng)前廢鉛膏回收亟待解決的難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，公開(kāi)了一種脫硫劑及其脫除廢鉛膏中硫制備零碳冶煉前驅(qū)體的方法，操作簡(jiǎn)單、無(wú)環(huán)境污染、脫硫效率高，通過(guò)廢鉛膏脫硫-稀酸酸浸純化-pH控制化學(xué)沉淀聯(lián)合工藝，制備零碳冶煉前驅(qū)體，實(shí)現(xiàn)了后續(xù)冶煉鉛回收過(guò)程中的無(wú)碳排放。