[发明专利]一种可实现废旧铅酸蓄电池全循环再生的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废旧铅酸蓄电池再生的工艺方法，特别是涉及一种可实现废旧铅酸蓄电池大规模工业化再生的、具有低能耗、低成本、高回收率特点的废旧铅酸蓄电池再生的工艺方法；该方法可实现废旧铅酸蓄电池的全循环再生，并达到环保要求。

背景技术

铅酸蓄电池是广泛应用于汽车、电信、铁路、船舶、电动车、风力、太阳能等发电用电能存储等多个领域的耗材产品，它包括由合金铅制成的极板、由硫酸铅、二氧化铅和一氧化铅组成的铅膏、主要成分为稀硫酸的电解液、由塑料制成的蓄电池外壳、上盖、隔板等，每年消耗量巨大，如果能使废旧蓄电池的各组成部分基本上都可以回收再利用，甚至使回收的产品基本用于铅酸蓄电池的生产，实现废旧铅酸蓄电池全循环再生，不但具有极高的经济效益，而且其所具有的节能降耗和环保的特点，更具有重大的社会效益。

但是，采用传统的再生工艺方法回收废铅酸蓄电池，不仅资源浪费巨大，能耗高，而且由于只是对废旧蓄电池中回收价值较高的极板和铅膏以及外壳塑料等进行回收处理，对于废旧蓄电池的其他组成部分，诸如塑料隔板和电解液只经简单处理甚至不处理就予以直接的废弃，不能做到废旧铅酸蓄电池全循环再生，因此，造成环境污染严重，一是所述的废弃物本身就是一种极大的污染源，造成第一次污染；二是再生工艺本身的缺陷又会带来二次污染，致使废旧铅酸蓄电池成为世界环保的公害和难题。

目前对废旧蓄电池常用的再生方法主要有火法冶炼还原的工艺方法和湿法电解还原技术：

1.火法冶炼还原工艺

火法冶炼还原工艺仅是对铅膏进行回收处理的再生方法，它具有如下不足之处：

(1)火法冶炼过程中因加入还原剂而产出大量炉渣，造成二次污染，一般未经转化脱硫的火法冶炼产渣率为25％～30％，经转化脱硫的转炉冶炼产渣率为10％～15％，这些炉渣均为系统无法回收的废物。

(2)火法冶炼过程中不可避免产出大量高温的CO₂、氮化物气体及微量的PbO、SO₂、二恶英气体，污染环境，尽管在冶炼过程中采用富氧，最环保的液化气体或天然气作燃料及最完善的收尘设备，但PbO及少量残留的PbSO₄在高温直接还原过程中，仍不可避免地产出空气污染问题。

(3)火法还原冶炼金属回收率低，通常火法冶炼水平较高的渣含铅1～2％，冶炼状况较差的渣含铅为3％～8％，由于产出的炉渣夹带走的金属较多，既浪费资源又加重二次污染。无论是火法冶炼还原工艺方法，还是湿法电解还原技术，大部分都需要对废旧蓄电池的铅膏中的硫酸铅(PbSO₄)进行脱硫处理，目前常用的脱硫方法主要有如下两种：

(一)原料混合高温熔炼法

该方法是目前国内占90％以上的废旧蓄电池反射炉直接燃煤的冶炼回收方法，该方法废旧蓄电池极板不用分离出金属铅与铅膏，而是将铅膏直接混合一起与加入的铁屑、碳酸钠、还原煤等在高温下进行置换反应。由于无对废旧蓄电池极板进行破碎分离，极片中的铅膏与加入的铁屑、碳酸钠、还原煤等与硫酸铅形态的铅膏接触不理想，在直接燃煤高温作用下(大于1000摄氏度)，硫酸铅部分被分离出来，产出三氧化硫(SO₃)气体，部分的PbSO₄与铁屑等置换反应还原成金属铅和产出大量的硫化铁炉渣。由于燃烧过程中有大量空气进入，因此产出的SO₃气体含量低，难以回收用于制造硫酸，只能作为废气排放，加上无特殊的除硫中和装置，使SO₃废气造成严重的二次污染，产出的炉渣量占料量的25～30％，又造成严重的固体废物污染，且生产成本高、资源浪费严重，耗用大量铁屑转变成为废渣。

(二)废旧蓄电池破碎预处理常温置换法

该方法通过对废电池进行破碎预处理，分离出金属铅和氧化物铅膏，铅膏中的PbSO₄采用加入Na₂CO₃或NaOH在常温下置换反应，其反应如下：

PbSO₄+Na₂CO₃＝PbCO₃+Na₂SO₄

PbSO₄+NaOH＝PbO+Na₂SO₄