用于废铅蓄电池铅膏三元体系湿法铅回收电解液、系统及方法

摘要

本发明涉及一种废铅蓄电池中铅的回收系统及回收方法，具体涉及一种用于废铅蓄电池铅膏三元体系湿法铅回收电解液、系统及方法。本发明的目的是解决现有废铅酸蓄电池中铅膏的处理方法存在污染环境、设备腐蚀大、回收率低和成本高的技术问题，提供一种用于废铅蓄电池铅膏三元体系湿法铅回收电解液、系统及方法。该铅回收系统采用的电解液体系为硫酸加硫酸钠加硫酸亚铁的三元体系，使得阳极选择铅和钛基镀二氧化铅变得可行，回收率高，有效抑制了阳极副反应的发生，避免了氧气的产生，抑制了因氧气溢出导致的电解液挥发，改善了生产操作环境。采用的硫酸的浓度小于10g/L，使得设备腐蚀小，有效节约了成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种废铅蓄电池中铅的回收系统及回收方法，具体涉及一种用于废铅蓄电池铅膏三元体系湿法铅回收电解液、系统及方法。

背景技术

现有废铅蓄电池中铅膏的处理方法一般有以下几种：

1、火法处理

火法处理的典型工艺为侧吹炉还原熔炼-硅氟酸电解精炼工艺，此工艺的缺点是需用碳质还原剂，故不可避免地会产生含铅烟尘、二氧化硫和二氧化碳等废气，易造成严重的环境污染以及损害操作者的身体健康。

2、湿法回收处理

1)铅膏转化-浸出-电积法：该法是将铅膏进行脱硫转化，使铅膏中的硫酸铅和氧化铅溶于酸性(或碱性)溶液中，制成铅盐电解液，采用石墨或钛板做不溶性阳极，不锈钢板做阴极，在电解槽中电解沉积，在阴极得到铅粉。该工艺存在回收率低和设备腐蚀大等问题。

2)铅膏浸出-电积法：该法是将铅膏在热的氯化钠溶液中浸出，产生可溶性的氯化铅溶液，氯化铅溶液经净化后送入采用阳离子交换膜分隔的电解槽阴极室内，使得铅在阴极上析出，生成的电解铅落入槽底被收集。这种铅粉可用于制造新的蓄电池的铅膏或熔铸成铅锭。该技术操作简单，但电解过程中会产生大量氯气，造成设备腐蚀和环境污染。

3)铅膏直接电解法：该法是将铅膏以氢氧化钠浆化后，涂布于不锈钢质的阴极网格框架中，在15％的氢氧化钠溶液中进行电解，阴极生成电解铅，经熔铸后获得纯铅锭。该工艺需消耗大量的硫酸和氢氧化钠，并且会产生大量低附加值的硫酸钠，使得生产成本上升。

4)氢氧化钠固相电解：该法是将铅膏涂于不锈钢框中，不锈钢做阳极，质量分数为5％-20％氢氧化钠溶液做电解液，在40-60℃温度下电解，电解铅压团后熔铸生产铅锭。此法的缺点是氢氧化钠挥发造成环境污染，同时氢氧化钠和硫酸钠分离时造成氢氧化钠单耗高。

发明内容

本发明的目的是解决现有废铅酸蓄电池中铅膏的处理方法存在污染环境、设备腐蚀大、回收率低和成本高的技术问题，提供一种用于废铅蓄电池铅膏三元体系湿法铅回收电解液、系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术解决方案如下：

本发明提供一种用于废铅蓄电池铅膏三元体系湿法铅回收电解液，其特殊之处在于：电解液为硫酸、硫酸钠和硫酸亚铁的混合溶液。

进一步地，所述硫酸的浓度为0.05～10g/L，硫酸钠的浓度为71-300g/L，硫酸亚铁的浓度为0.1-5g/L。

本发明还提供一种用于废铅蓄电池铅膏三元体系湿法回收铅系统，包括电解槽；其特殊之处在于：

还包括设置于电解槽内的多个阴极框和多个阳极板；所述阴极框为百叶窗式阴极框，由四根板条围成封闭框，封闭框内设有多条相互平行且均与封闭框平面呈相同夹角的板条；

多个阴极框和多个阳极板相互平行且间隔设置，并安装于电解槽内；

多个阴极框内均涂有铅膏；

所述阴极框为不锈钢材质；

所述阳极板为铅板或钛基镀二氧化铅板材质；

所述电解槽内盛有电解液，电解液为硫酸、硫酸钠和硫酸亚铁的混合溶液。

进一步地，所述硫酸的浓度为0.05～10g/L，硫酸钠的浓度为71-300g/L，硫酸亚铁的浓度为0.1-5g/L。

进一步地，所述铅膏直接涂覆于阴极框内或者造粒后涂放于阴极框内。

进一步地，所述铅膏的涂覆厚度为8～12mm。

本发明还提供一种用于废铅蓄电池铅膏三元体系湿法回收铅方法，其特殊之处在于，基于上述废铅蓄电池铅膏三元体系湿法回收铅系统，包括以下步骤：

1)将阴极框和阳极板通直流电，控制电流密度为60～250A/m

2)电解结束后，将电解铅由阴极框中取出用40～80℃的热水洗涤并压成铅团；

3)将铅团熔铸，得到铅锭。

进一步地，步骤2)之后还包括以下步骤：

A1)用碳酸钠将电解后液中和至pH＝5～6.5后，开路其中一部分制取硫酸钠。

进一步地，步骤A1)之后还包括以下步骤：

A2)将剩余中和后的电解后液返回至电解槽的电解液中，用于继续电解。

本发明相比现有技术具有的有益效果如下：

1、本发明提供的用于废铅蓄电池铅膏三元体系湿法铅回收电解液、系统及方法，采用的电解液体系为硫酸加硫酸钠加硫酸亚铁的三元体系，使得阳极选择铅和钛基镀二氧化铅变得可行，回收率高，有效抑制了阳极副反应的发生，避免了氧气的产生，抑制了因氧气溢出导致的电解液挥发，改善了生产操作环境。

2、本发明提供的用于废铅蓄电池铅膏三元体系湿法铅回收电解液、系统及方法，硫酸的浓度小于10g/L，属于弱酸性，腐蚀性较小，硫酸钠盐的腐蚀性也较小，使得设备腐蚀小，有效节约了成本。

3、本发明提供的用于废铅蓄电池铅膏三元体系湿法铅回收电解液、系统及方法，在直流电的作用下，固相中的硫酸根以硫酸的形式进入液相而被富集，再以硫酸钠副产品的形式由体系中分离出来，以此实现电解脱硫的目的，是一种电解脱硫的新工艺。

4、本发明提供的用于废铅蓄电池铅膏三元体系湿法铅回收电解液、系统及方法，应用范围广，可处理废硅胶电池、废铅蓄电池中的有酸电池和阀控电池等。

5、现有湿法处理废铅蓄电池尚无规模化的工厂，废硅胶电池中的硅胶富集后使槽压升高，电解效率差，成本高，因此一直停留在研发阶段。而本发明提供的用于废铅蓄电池铅膏三元体系湿法铅回收电解液、系统及方法，电解溶液酸度低，硅的溶解率低，不会影响电解效率，成本是工业化可以承受的，因此使工业化变得可行，使得湿法回收硅胶电池变得可行。

附图说明

图1为本发明废铅蓄电池铅膏三元体系湿法铅回收系统的结构示意图；

附图标记说明：

1-电解槽、2-阴极框、3-阳极板、4-铅膏、5-电解液。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地说明。

实施例1

废铅蓄电池采用硅胶电池，其铅膏4含铅成分76.94％，其铅基物相组成成分(％)：

1、在25L的电解槽1中配置电解液5共22.5L，电解液5中硫酸浓度为0.1g/L，硫酸钠浓度为183g/L，硫酸亚铁浓度为0.89g/L；

2、在不锈钢阴极框2中涂铅膏4为1392g(干重)后，阴极框2尺寸为200*200*10mm，所述阴极框2为百叶窗式阴极框，由四根板条围成封闭框，封闭框内设有多条相互平行且均与封闭框平面呈相同夹角的板条；

3、将陈化1小时的涂铅阴极框2装入电解槽1中，在阴极框2的两边装入200*200*3mm钛基镀二氧化铅阳极板3各一片，保持同极距100mm；

4、连接导线，加载直流电，采取恒流模式，保持电流密度125A/m

电解结束后，电解后液含硫酸7.26g/l，加入碳酸钠173.63g，调整溶液pH至6.5，开路其中一部分用于制取硫酸钠，剩余部分返回至电解液5中，用于继续电解(继续循环)。

实施例2

废铅蓄电池采用硅胶电池，其铅膏4含铅成分76.94％，其铅基物相组成成分(％)：

1、在25L的电解槽1中配置电解液5共22.5L，电解液5中硫酸浓度为0.05g/L，硫酸钠浓度为217g/L，硫酸亚铁浓度为3g/L；

2、在不锈钢阴极框2中涂铅膏4为1292g(干重)后，阴极框2尺寸为200*200*9mm，所述阴极框2为百叶窗式阴极框，由四根板条围成封闭框，封闭框内设有多条相互平行且均与封闭框平面呈相同夹角的板条；

3、将成化1小时的涂板阴极框2装入电解槽1中，在阴极框2的两边装入200*200*3mm阳极板3两片，阳极为金属阳极，保持同极距100mm；

4、连接导线，加载直流电，采取恒流模式，保持电流密度150A/m

5、电解结束后，电解后液含硫酸浓度为6.29g/L，加入碳酸钠156.3g，调整溶液pH至6.0，开路其中一部分返回至电解液5中，用于继续电解，剩余部分回收，用于制取硫酸钠。

实施例3

铅膏(4)为有酸废铅电池物料，含铅成分74.43％，其铅基物相组成成分(％)：

1、在25L的电解槽1中配置电解液5共22.5L，电解液5中硫酸浓度为5g/L，硫酸钠浓度为296g/L，硫酸亚铁浓度为0.1g/L；

2、在不锈钢阴极框2中涂铅膏2为1392g(干重)后，阴极框2尺寸为200*200*9mm，所述阴极框2为百叶窗式阴极框，由四根板条围成封闭框，封闭框内设有多条相互平行且均与封闭框平面呈相同夹角的板条；

3、将陈化1小时的涂铅阴极框2装入电解槽1中，在阴极框2的两边装入200*200*3mm阳极板3两片，阳极为钛基涂铱钽，保持同极距100mm；

4、连接导线，加载直流电，采取恒流模式，保持电流密度60A/m

5、电解结束后，电解后液含硫酸浓度为15.25g/L，加入碳酸钠444g，调整溶液pH至6.0，开路其中一部分用于制取硫酸钠，剩余部分返回至电解液5中，用于继续电解(继续循环)。

实施例4

铅膏(4)为有酸废铅电池物料，含铅成分74.43％，其铅基物相组成成分(％)：

1、在25L的电解槽1中配置电解液5共22.5L，电解液5中硫酸浓度为10g/L，硫酸钠浓度为71g/L，硫酸亚铁浓度为5g/L；

2、在不锈钢阴极框2中涂铅膏4为1531g(干重)后，阴极框2尺寸为200*200*12mm，所述阴极框2为百叶窗式阴极框，由四根板条围成封闭框，封闭框内设有多条相互平行且均与封闭框平面呈相同夹角的板条；

3、将陈化1小时的涂铅阴极框,2装入电解槽1中，在阴极框2的两边装入200*200*3mm阳极板3两片，阳极为金属铅阳极，保持同极距100mm；

4、连接导线，加载直流电，采取恒流模式，保持电流密度250A/m

5、电解结束后，电解后液含硫酸21.28g/L，加入碳酸钠520g，调整溶液pH至5.0，开路其中一部分用于制取硫酸钠，剩余部分返回至电解液5中，用于继续电解(继续循环)。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。