一种采用机械活化还原法从废旧含铅玻璃中回收金属铅的工艺

摘要

本发明公开了一种采用机械活化还原法从废旧含铅玻璃中回收金属铅的工艺。首先，将含铅玻璃粉碎到1-2mm，按玻璃：球磨介质的质量比为1:（5～20），还原剂：原料中铅的质量比为（0.05～0.3）:1量取玻璃、球磨介质和还原剂，在行星球磨机中以转速300～550r/min球磨活化30～180min。再将还原活化后的含铅玻璃粉于在氢氧化钠溶液中浸出，含铅玻璃中的铅被溶解后，经过过滤，使固液分离后，用传统的电沉积等方法提取浸出液金属铅。本发明实现了常压下对含铅玻璃中金属铅的直接碱性湿法冶炼回收，其工艺流程简单、成本低，在对废旧含铅玻璃资源化处理的同时达到了无害化处理要求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种从废旧含铅玻璃中回收金属铅的工艺，属于有色金属回收和固体废物资源化技术领域。

背景技术

在玻璃制品当中, 含铅玻璃由于具备许多特殊的性能，例如良好的防辐射、导电性能、光学性能和可加工性能等，这些性能是其他玻璃一时还无法替代的，所以含铅玻璃的生产在现阶段甚至今后更长的时间内还有较大的存在价值，被主要应用于阴极射线管（CRT）、电光源产品、电子电路的封接及晶质玻璃等领域。 

随着电子产品的快速淘汰和更新，大量含铅玻璃成为废物被直接堆放或混入生活垃圾填埋场，含铅玻璃为危险废物，如果处理处置不当，将对环境产生严重的危害并危及人类的身体健康。另一方面，目前铅的生产原料主要高品位的方铅矿，由于受资源条件限制，每年需要大量进口铅精矿原料，而且铅冶炼一般采用烧结-鼓风炉传统冶炼工艺，在生产过程中会产生大量的二氧化硫及铅尘，对环境污染严重。

针对废旧含铅玻璃的处理，如直接采用采用高温熔融法或烧结法制备玻璃陶瓷、泡沫玻璃，存在不能有效回收金属铅，铅污染危害依然存在的问题，且因制备的制备玻璃陶瓷、泡沫玻璃中含铅，影响其产品的使用；如氢氟酸法等方法回收处理含铅玻璃，则存在污染严重等问题。由于铅为两性金属，可以溶于烧碱溶液中，碱性浸出具有设备腐蚀少、杂质净化成本低等优点，中国专利CN100400683C公布了一种含铅锌废渣或氧化铅矿生产金属铅和锌的方法，即用强碱浸出，然后电解生产金属铅和金属锌。但是含铅玻璃中的元素铅被包裹在玻璃的二氧化硅网状结构中，较为稳定，碱溶液难于直接浸出。中国专利CN100400683C公布了一种回收废旧含铅玻璃中金属铅的方法，即在行星球磨的过程中加入强碱溶液，边活化边浸出，可使含铅玻璃中的铅得以浸出，但是浸出后溶液因和活化介质混合，固液分离操作复杂，并且边活化边浸出对设备的腐蚀及烧碱的损耗较为严重。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种工艺简单、绿色环保、成本低廉的利用碱液从含铅玻璃中浸出回收金属铅的工艺。该工艺对铅的浸出率高，后续分离、处理工艺简单。

本发明人经过研究发现：在机械活化的条件下，通过加入还原剂，含铅玻璃的结构能够被破坏，其中的铅可以溶解于碱溶液中。根据这一发现，本发明采用如下技术方案。

一种采用机械活化还原法从废旧含铅玻璃中回收金属铅的工艺，具体步骤如下：

（1）以含铅玻璃为原料，使用鄂式破碎机粉碎到1－2mm；

（2）将粉碎后的原料和还原剂加入到行星球磨机的球磨罐中，还原活化0.5-180 min；其中所述原料和球磨介质的质量比为1:（5～20），所述还原剂和原料中铅的质量比为（0.05～0.3）:1； 

（3）将还原活化后的含铅玻璃粉用摩尔浓度为3～7 mol/L的氢氧化钠溶液浸出30-120min后，过滤分离，得到浸出渣和浸出液；用电沉积方法从浸出液提取金属铅。

本发明中，步骤（1）中所述还原剂为铁粉、锌粉或者任意比例的两者混合物。

本发明中，步骤（2）中所述球磨介质为氧化锆球或不锈钢球，球磨介质在在球磨罐中高速运动、相互碰撞，增加比表面积，降低反应活化能，既有磨细作用又有活化作用，促使含铅玻璃中包裹在二氧化硅网状结构中的氧化铅还原，进而易于溶于强碱溶液中。

本发明中，步骤（3）中过滤得的浸出渣为一般工业固体废物，可用于制作泡沫玻璃。

本发明具有如下的优点：

1. 本发明采用先还原活化后浸出的方法，后处理工艺简单，易于操作，同时也避免了边活化边浸出对设备的腐蚀及碱的损耗，绿色环保。

2.  本发明工艺中，碱液对废旧含铅玻璃中金属铅的浸出率高，回收效果好，浸出率达到90-95%。 

3. 本发明通过预先机械还原活化的作用，使得含铅玻璃中的铅在常温常压下能溶解于氢氧化钠溶液，再将氢氧化钠溶液浸出的浸出液通过电沉积生产得到高纯度金属铅，提铅后废液返回浸出循环利用；整个工艺不需要高温、真空或者强腐蚀性酸溶液等苛刻条件，其在温和和处理条件下，实现了常温常压下对含铅玻璃中金属铅的直接湿法冶炼回收。 

4．本发明的工艺可以处理各类含铅的废旧玻璃，浸出渣经毒性浸取试验分析，可作为一般固体废物进行处理，可用于制备泡沫玻璃，属于清洁生产工艺，实现了废旧含铅玻璃的无害化和资源化处理。

具体实施方式

实施例1

以废旧阴极射线管（CRT）锥玻璃为原料，其含铅量为24.5wt%。将50g该玻璃原料粉碎到1－2mm，加入到行星球磨机的球磨罐中，再加入3.5g铁粉，并控制原料和球磨介质（不锈钢球）的质量比为1: 8，在400转/min的转速条件下球磨120min；然后将球磨活化后的玻璃粉取出，加入到1.0 L浓度为3 mol/L的工业烧碱溶液中，浸出反应90min。玻璃中铅的浸出率为94.8%过滤。浸出液经常规的电沉积提取金属铅后可直接循环于下一个浸取流程，浸出渣可用于制备泡沫玻璃。

实施例2

以废旧荧光灯芯柱玻璃为原料，其含铅量为26.7wt%。将100g该玻璃原料粉碎到1－2mm，加入到行星球磨机的球磨罐中，再加入5g铁粉，并控制原料和球磨介质（氧化锆球）的质量比为1: 10，在450转/min的转速条件下球磨120min；然后将球磨活化后的玻璃粉取出，加入到2.0 L浓度为5 mol/L的工业烧碱溶液中，浸出反应90min。玻璃中铅的浸出率为93.7％。过滤，浸出液经常规的电沉积提取金属铅后可直接循环于下一个浸取流程，浸出渣可用于制备泡沫玻璃。

实施例3

以废旧水晶玻璃为原料，其含铅量为21.9wt%。将100g该玻璃原料粉碎到1－2mm，加入到行星球磨机的球磨罐中，再加入2.2g锌粉，并控制原料：活化介质（氧化锆球）的质量比为1: 10，在500/min的转速条件下球磨120min；然后将球磨活化后的玻璃粉取出，加入到2.0 L浓度为7 mol/L的工业烧碱溶液中，浸出反应90min。玻璃中铅的浸出率为91.5％。过滤，浸出液经常规的电沉积提取金属铅后可直接循环于下一个浸取流程，浸出渣可用于制备泡沫玻璃。