[发明专利]一种废铅蓄电池直接低温熔炼的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种再生铅的生产方法，特别是涉及一种采用火法炼铅工艺从废铅蓄电池中回收金属铅的废铅蓄电池直接低温熔炼的方法，属于再生铅生产技术领域。

背景技术

随着汽车数量的增加，铅蓄电池工业得到迅速发展，每年产生的废铅蓄电池数量在不断增加。在这种形势下，各国政府都大力支持从废铅蓄电池中回收铅的再生铅生产和再生铅生产新技术的研究。

废铅蓄电池中含铅物料包括板栅和膏泥两部分。板栅的成份是铅合金，含铅高达90％～95％；膏泥成分复杂，主要由PbO、PbSO₄、PbO₂、Pb和少量杂质组成，含铅60％～80％。目前各国广泛采用火法冶金工艺处理废铅蓄电池，主要工艺有以下三种。

(1)传统熔炼技术

传统熔炼技术包括反射炉熔炼、鼓风炉熔炼和电炉熔炼等几种熔炼铅方法。

(2)现代熔炼技术

现代熔炼技术包括Kivcet、QSL、SKS、Isasmelt、Ausmelt、Kaldo等一系列新发展起来的炼铅方法。这些新方法主要用于硫化铅精矿的处理，近年来也逐步在处理废铅蓄电池的生产中得到应用。

(3)回转短窑熔炼技术

回转短窑熔炼技术是六、七十年代开发出来的，专门用于处理废铅蓄电池的火法炼铅方法。这种短窑熔炼技术在欧美国家得到较为广泛的应用。

上述三种处理废铅蓄电池的火法熔炼过程通常是在1200℃以上的高温下进行的。在高温下熔炼必然导致废铅蓄电池中铅及其化合物的挥发。由于铅及其化合物的挥发而引起的操作人员铅中毒是很严重的，引起的烟尘量增大也必然导致炼铅直收率的降低和含铅烟尘对环境的污染。高温下熔炼的另一个问题是废铅蓄电池膏泥中硫酸铅的分解：PbSO₄→PbO+SO₂↑+1/2O₂↑。通常认为，硫酸铅在850℃开始分解，随温度的升高，硫酸铅分解程度越大。试验结果表明，当熔炼温度达到1100℃时，硫酸铅在20分钟之内就可以分解完全。由此可以看出，废铅蓄电池在高温下熔炼产生二氧化硫烟气是不要避免的。也就是说，目前广泛应用的三种处理废铅蓄电池的火法冶金过程都不可避免地会产生二氧化硫烟气。这种含二氧化硫烟气如不加回收或处理，则必然造成严重的环境污染。

上述三种火法熔炼技术中的传统熔炼技术由于高温下铅的挥发和硫酸铅分解而造成的铅中毒，二氧化硫烟气和含铅烟尘的污染问题无法解决而逐步被禁止使用。

用现代熔炼技术处理废铅蓄电池是当前一种新的发展趋势。现代熔炼技术采用氧气或富氧空气熔炼，效率高，密闭性好，能将膏泥中的硫完全转变成二氧化硫并制成硫酸，消除了二氧化硫烟气对环境的污染问题。应该指出的是，采用现代熔炼技术处理废铅蓄电池通常需要将废蓄电池与硫化铅精矿搭配在一起进行熔炼，生产规模要大，工程投资高。另外，有些现代熔炼技术尚不太成熟，还存在一些问题有待解决。

与传统熔炼技术相比，回转短窑熔炼技术的密闭性好，且不用人工搅拌，高温下挥发的铅蒸气造成的铅中毒现象基本上被消除，表现出一定的优势。然而，短窑熔炼技术与传统熔炼一样，都无法消除低二氧化硫烟气对环境的污染。为了减少二氧化硫的排放，这种熔炼技术通常采用的措施是在熔炼过程中加入铁屑和/或苏打，将膏泥中的一部分硫固定在炉渣中。但这种作法产生的炉渣含硫、钠太高，不能直接排放，需要采用后续工序加以处理。这势必会导致工艺流程过长，操作成本过高等问题。

近年来，回转短窑熔炼技术得到了改进。其作法是先用碳酸铵或碳酸钠溶液将膏泥中的硫脱除，然后脱硫膏泥加入到短窑进行熔炼。这种工艺上的改进基本上消除了二氧化硫对环境的污染，而且还可以实现在1000℃下的低温熔炼。然而，这种改进的短窑熔炼存在以下不足之处：

(1)需增设复杂的废电池分解设备，以将膏泥和板栅分开；

(2)需增设体积庞大的膏泥脱硫设备；

(3)脱硫后液中硫酸钠浓度太低，回收硫酸钠过程的能耗过高；

(4)脱硫膏泥在1000℃下的低温熔炼，还需造钠渣，这种钠渣也是环境不能接受的，还必须进一步加以处理。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的上述不足，针对现有废铅蓄电池处理方法存在的问题，提出一种节能、减排、消除污染的废铅蓄电池直接低温熔炼的方法。该方法与现有经过改进的短窑熔炼技术、先脱硫后低温熔炼技术相比，不需要复杂的废电池分解设备，脱硫设备体积小，工业芒硝结晶过程能耗低，具有明显优势。

本发明给出的技术解决方案是，这种废铅蓄电池直接低温熔炼的方法由以下步骤构成：