[发明专利]废铅酸蓄电池生产再生铅、红丹和硝酸铅

说明书

本发明涉及一种用废铅酸蓄电池生产再生铅和铅化合物的火法——湿法联合冶炼工艺。

目前的现有技术中，国外将废蓄电池破碎，经风选或水选把金属、铅膏和有机物分开，使用不同的火法冶炼设备，例如：反射炉、鼓风炉、电炉、短回转窑、长回转窑、顶吹炉、艾萨炉、SB炉、BBU炉、卡尔多炉，从金属和铅膏中得到再生铅[1-7]。国内大多数再生铅厂使用反射炉火法冶炼，设备和流程比较简单，缺点十分明显[4]，第一，金属回收率低，炉渣损失的铅占总加入量的9％左右，锑损失占总加入量40％左右；烟尘中铅占总加入量约10％，锑占总加入量约5％，大多数再生铅厂没有烟尘回收装置，金属回收率为80％左右，少数厂能达到86％左右。按现在再生铅年产量约15万顿计，我国一年损失掉的铅约2万顿。第二，环境污染严重，按现在再生铅年产量计算，从烟气排入大气中的二氧化硫约1.3万顿；烟气中铅含量超过国家标准几十倍。第三，能耗较高，一般为400～600公斤标煤/顿铅。第四，综合利用率低。

上述的国内、国外火法冶炼设备和工艺虽各不相同，但有一个共同点，要从含铅化合物为主的铅膏中还原出铅，因此，不得不采用1000℃以上的还原过程，而不能采用400℃低温冶炼工艺。

除火法冶炼外，还有湿法冶炼。制造铅化合物法是湿法冶炼方法之一，英国试验用硝酸和废蓄电池来生产硝酸铅[4]，先把铅膏中的P_bSO₄经Na₂CO₃或NaOH溶液处理，转变成PbCO₃或Pb(OH)₂，即去硫或脱硫；用Pb作还原剂把PbO₂转变成PbO，溶於HNO₃溶液，形成Pb(NO₃)₂溶液，去除Fe和Cu，浓缩结晶出Pb(NO₃)₂，用於制造铬黄颜料。另一种工艺流程是用H₂SO₄浸泡废蓄电池极板群，在装有NaOH的滚筒中脱框，使铅膏中的Pb和PbSO₄转化成Pb(OH)₂，去除碱液，铅膏经600℃加热，Pb(OH)₂和PbO₂转化成PbO，浸在HNO₃溶液中，得Pb(NO₃)₂溶液，去除Fe和Cu，浓缩结晶得Pb(NO₃)₂，供铬黄颜料厂用或烘烧成PbO。再一种工艺流程是将废蓄电池破碎分选后，用NH₄AC或EDTA与铅膏中的PbSO₄反应，形成Pb²⁺盐溶液，经碳酸化生成PbCO₃，加热分解得PbO。利用上述三种工艺流程所得的PbO来生产防锈涂料用的红丹Pb₃O₄，技术上是可行的，但增加了红丹的生产成本。文献[4]指出，湿法冶炼得到人们的重视，虽然技术上可行，但在经济上的合理程度仍待工业实践验证。

目前，没有一种现有技术是根据阳极和阴极铅膏成份不同采用不同处理工艺，直接把一部分铅膏转变成红丹。

本发明的目的是提供一种废铅酸蓄电池利用的新工艺。通过对铅膏成分分析，火法——湿法联合冶炼、400℃低温冶炼再生铅、一部分铅膏直接转变成红丹、一部分铅膏转变成硝酸铅，来提高金属回收率、综合利用率和经济效益，降低能耗，减少环境污染。

为了达到上述目的，首先对废蓄电池阳极和阴极铅膏成分进行定性分析，然后进行定量分析。

铅：阳极充电时，Pb²⁺→Pb⁴⁺；放电时Pb⁴⁺→Pb²⁺，故阳极铅膏中含PbO₂、PbO和PbSO₄。阴极充电时Pb²⁺→Pb；放电时Pb→Pb²⁺，故阴极铅膏中含Pb、PbO和PbSO₄。

银：电解液中，Ag、PbO₂和H₂SO₄发生反应，，Ag¹⁺迁往阴极，获得电子后沉积在阴极表面，使阴极铅膏含银。