[發明專利]一種協同還原熔煉廢鉛膏生產鉛合金的方法

在審

• 申請號: 202110623530.1
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113293303A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 張忠堂;聶華平;嚴康;陳清;王瑞祥;劉志樓;李玉虎;徐志峰
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B5/10;C22C1/02;C22C11/00
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

一種協同還原熔煉廢鉛膏生產鉛合金的方法，將廢鉛膏與廢舊電路板混合，加入還原劑，協同還原熔煉，得到還原渣和鉛合金。本發明巧妙地利用廢舊電路板中的含鐵物相對廢鉛膏中硫進行固硫，生成的硫化亞鐵還可作為煉鐵原料，并利用廢舊電路板中有機物熱解產生的還原氣體，在減少碳質還原劑添加量的同時，實現一步低溫還原熔煉直接得到鉛合金，達到固廢資源循環利用的目的，降低了還原過程的污染。

技術領域

本發明屬于廢礦物的回收處理領域，尤其涉及一種協同還原熔煉廢鉛膏生產鉛合金的方法。

背景技術

隨著人們對鉛需求的增長及單一鉛礦資源的不斷匱乏，從二次鉛資源中回收鉛是煉鉛行業可持續發展的必由之路。鉛酸蓄電池作為鉛的主要消費領域，每年有大量的廢舊鉛酸蓄電池產生，若不加以回收處理，將成為環境的主要污染源。廢舊鉛酸蓄電池中，廢電解液約占11～30％，鉛極柱及鉛合金板柵占24～30％，有機物占22％～30％，鉛膏占30～40％。鉛膏的主要成分是PbSO₄、PbO₂、PbO和Pb等，是生產再生鉛的重要原料和主要來源。

目前，鉛膏的處理工藝主要包括濕法和火法。采用濕法工藝處理鉛膏回收金屬鉛一直是國內外學者的主要研究方向。常用工藝主要包括廢極板固相電解法、鉛膏浸出-電沉積法及鉛膏還原轉化脫硫-浸出-電沉積法。濕法工藝處理鉛膏雖然能有效防治鉛污染，環境效益好，但其設備環節多，投入大，技術還不成熟，還不具備工業推廣條件。火法工藝具有流程簡潔，設備投資少，處理能力大，可實現大規模生產等優點。采用直接還原的方法處理鉛膏是目前工業上最常用的火法工藝，但還原過程溫度較高，可達1250℃以上，能耗較高，同時，由于還原溫度高，導致還原熔煉過程主金屬Pb及其化合物揮發損失較大，金屬直收率較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，采用轉化脫硫-低溫還原熔煉法，提供一種協同還原熔煉廢鉛膏生產鉛合金的方法，該法可部分消除鉛及SO₂污染，提高鉛直收率，降低能耗等。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種協同還原熔煉廢鉛膏生產鉛合金的方法，將廢鉛膏與廢舊電路板混合，加入還原劑，協同還原熔煉，得到還原渣和鉛合金。

廢舊電路板中的含鐵物相可使廢鉛膏中含鉛化合物(硫酸鹽、高價氧化物)在較低溫度下發生分解轉化為相應的氧化物(氧化鉛)，并利用廢舊電路板中有機物熱解產生還原性氣體(如苯酚等)與添加還原劑的情況下，反應生成鉛合金；還原過程中硫主要以硫化亞鐵的形式固定在還原渣中，減少了對環境的污染，而廢舊電路板中的其他有價金屬Cu、Sn、Ni等則在還原過程與鉛形成低熔點合金富集在金屬相中，同時還原過程產生的硫化亞鐵還可作為煉鐵原料，實現了固廢的資源循環利用，還原過程主要發生的化學反應如下：

PbSO₄+Fe+C→Pb+FeS+CO₂(g)，

PbO+C→Pb+CO₂(g)。

上述的協同還原熔煉廢鉛膏生產鉛合金的方法，優選的，所述還原熔煉過程還原溫度為600℃～900℃，還原熔煉的時間為60min～180min。

上述的協同還原熔煉廢鉛膏生產鉛合金的方法，優選的，所述廢鉛膏與廢舊電路板的質量比為(1-1.6):(0.8-1.2)。

上述的協同還原熔煉廢鉛膏生產鉛合金的方法，優選的，所述還原劑為碳含量不低于85％的碳質還原劑。

上述的協同還原熔煉廢鉛膏生產鉛合金的方法，優選的，所述還原劑的加入量占廢鉛膏與廢舊電路板總質量的3％～9％。利用廢舊電路板中有機物熱解產生還原性氣體，可以減少碳質還原劑加入量，提高還原過程金屬還原效率及合理還原劑用量。