[发明专利]一种由废铅酸蓄电池的铅泥制备高质量红丹的方法

说明书

技术领域

本发明涉及由废铅酸蓄电池的铅泥通过湿法冶炼制备高质量红丹的方法。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，铅需求量在继续增大，铅制品的生产过程以及废弃所带来的铅资源浪费和环境污染等问题也在加剧。铅酸蓄电池是铅的最大用户，在发达国家用于制造铅酸蓄电池的铅用量占总铅用量的80％以上，我国也已超过50％，并且其比例还在不断提高。随着工业及交通运输业的发展，我国铅酸蓄电池的用量越来越大，同时废铅酸蓄电池的数量也随之增加。目前我国每年有近100万吨废铅酸蓄电池产生，然而其回收利用率尚不足90％，而发达国家一般都已达到100％，废铅蓄电池已成为再生铅和产生铅污染的主要来源，科学地进行铅的再生循环利用，一方面可以减少铅矿的开采量、有效缓解铅资源短缺和控制铅污染，另一方面生产再生铅，而其能耗仅为生产原生铅能耗的25.1％～31.4％，可以显著降低铅的生产成本。目前发达国家再生铅占铅总量的80％以上，而我国尚不到30％。

废铅酸蓄电池由塑料外壳、废硫酸、铅电极板、铅格栅、铅接线头、废铅泥组成，其中前五种组分均可以通过简单的物理过程进行回收利用，而铅泥的回收利用则难度较大，已成为废铅酸蓄电池有效回收综合利用的技术关键和难点。铅泥占废铅酸蓄电池总重量的30-35％，主要成分为硫酸铅及少量铅粉、一氧化铅和二氧化铅，其中铅含量达75％。目前有关铅泥的回收利用主要有三种工艺，即：火法冶炼、湿法处理以及干-湿法联合处理，其最终产品均为金属铅。火法冶炼是目前大多数国家所采用的方法，工艺流程以苏打、铁屑法为主。该法突出的缺点是冶炼温度高达1350℃以上，能耗大，铅挥发严重，铅回收率低(70-90％)，资源浪费大，同时还有SO₂排放问题。因此，经济效益较低，并且带来环境污染。改进的火法处理技术是采用多熔炉联合火法处理，铅的回收率得到了较大提高。如美国RSR公司采用二次反射炉/一次鼓风炉联合流程，采用分选技术和富氧鼓风，铅回收率提高到90％，但SO₂及铅污染没能得到彻底解决；湿法处理目前只有少数几个国家采用，其中以意大利吉拉塔厂为代表，该厂是世界上首次采用全湿法处理废铅电池的工厂。湿法处理技术的实质是一种电化学方法。优点在于铅回收率高，可接近95％，能有效消除铅和SO₂等对环境的污染，但耗电量大；干-湿联合处理法是目前世界上较先进的技术，为德国鲁奇公司布劳巴赫厂所采用。其工艺过程为首先对铅泥进行湿法脱硫，脱硫后的固体物再在1350℃以上的温度进行火法精炼。该法在各种方法中，铅回收率最高，达到了95％，也解决了SO₂的排放污染问题，但仍然存在着能耗高以及铅尘和铅蒸汽污染问题。目前，国内一些企业也采用了上述工艺进行铅泥的回收利用，但铅的回收率仅有80％左右，明显低于国外先进水平。

除上述工艺之外，也有专利报道可以通过将铅泥制备成红丹而加以回收利用。红丹是一种桔红色重质粉末，为四价铅的氧化物，具有高度的抗腐蚀性能，在油脂中扩散性很好，遮盖力强，可耐500℃高温，对大气稳定性好，附着力强，因而广泛用作防腐涂料的颜料。其它用途包括，用于光学玻璃、陶瓷、搪瓷、鞭炮等，以及作为精密机床的平面研磨剂和用于膏药的原料。在红丹的上述应用过程中，红丹的四氧化三铅的含量和颗粒大小对其性能具有极为重要的影响，含量越高以及颗粒越小，则性能越佳。中国专利CN 1285753A报道，根据阳极和阴极铅泥成分的不同，采用不同处理工艺，分别制备不同的产品。其中，阳极铅极铅泥添加1.5倍的碳酸钠，进行硫、Fe²⁺和挥发物的脱除，然后在400-480℃下焙烧20-24h制成纯度97％的红丹，阴极铅泥则制备成Pb(NO₃)₂。但是该工艺由于涉及了阴、阳极铅泥的分离，流程复杂，且碳酸钠的用量过高，煅烧时保温时间过长，导致红丹生产成本较高，另外，所得红丹的颗粒也较大。中国专利CN2337495报道，在旋转式加热炉中进行焙烧制备红丹。该旋转加热炉由焙烧罐和加热灶组成，以75％的氧化铅为原料，经过二次氧化后得到的红丹质量分数高达99％左右。该技术虽然克服了现有技术中利用自然通风进行氧化，易造成铅尘外逸所带来的环境污染以及利用人力搅拌所造成的劳动强度大的不足，但设备投资较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种由废铅酸蓄电池的铅泥制备高质量红丹的方法，它制备成本低、生产流程简单，铅回收率和质量高、降低能耗和减少环境污染效果明显。