[发明专利]将硫酸铅转化为四氧化三铅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铅酸蓄电池制作方法，特别是一种将废旧铅酸蓄电池中的硫酸铅转化成四氧化三铅的方法。

背景技术

铅酸蓄电池是目前最为广泛使用的二次电池，其特点是：廉价，性能可靠，在其寿命终止时仍可以回收冶炼出铅金属。铅酸蓄电池中的铅金属元素主要以铅合金、氧化铅、四氧化三铅以及硫酸铅的形式存在，在铅酸蓄电池的日常使用过程中，铅合金以及氧化铅和四氧化三铅中的铅会有很大一定比例不可逆地转化成了硫酸铅。因此当铅酸蓄电池寿命终止时，其中的铅元素约有20%左右转化成了硫酸铅，而硫酸铅不可以直接用于铅酸蓄电池的再制造。

目前处理废旧铅酸蓄电池中的硫酸铅往往是采用先将硫酸铅在碱性溶液中转化为分解温度较低的碳酸铅，然后再采用高温分解的方式将碳酸铅分解成铅的氧化物（一种复杂的混合物），再利用碳将其还原成粗铅。此方法一般需要800-1500℃的高温分解和还原，不但耗能高，而且在此高温下，铅元素将大量挥发，影响环境，影响操作员工的健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单实用的将硫酸铅转化为四氧化三铅的方法，该方法无需高温，耗能低，对环境污染小，所得最终产物四氧化三铅可作为铅酸蓄电池的活性物质之一重新用于电池的制造。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

将硫酸铅转化为四氧化三铅的方法是首先在硫酸铅中加入过量的可溶性硫化物将硫酸铅转化为硫化铅；其次将所得的硫化铅通过热的稀硝酸氧化脱硫，得到硝酸铅；最后将硝酸铅热分解，并在通氧氮混合气的搅拌球磨机中球磨氧化，得到最终产物四氧化三铅。

进一步的方案是：所述硫化物为硫化钠、硫化铵、硫化锂中的任一种或任意比例的两到三种的混合物，所用硫化物的质量为被处理的硫酸铅的质量的1.00～3.00倍；所用的稀硝酸为质量百分比浓度为10～25%的硝酸溶液，硫化物与稀硝酸反应的温度为55～100℃，反应时间0.3～1h；硝酸铅热分解温度为150℃～300℃，所用的氧氮混合气体中的氧气的体积百分比为35～70%，球磨氧化时间0.1～25h。

硫酸铅性质稳定，很难被还原成铅或者其它有用铅化合物。而废旧铅酸蓄电池中的铅很大程度是以硫酸铅的形似存在，常规的处理方法是高温还原，由于铅元素的易挥发性，导致环境污染问题严重。

本发明利用一定的溶液相中的简单化学反应，最终在不超过300℃的温度下，将硫酸铅转化成四氧化三铅，使得一部分铅在铅酸电池中循环利用。本方法简单，实用，无需高温，耗能低，污染小，不失为硫酸铅的一种的很好的处理方法。

具体实施方式

实施例1

称3.03kg的硫酸铅，1kg硫化钠，加入到10kg的去离子水中，加入一定量的氨水，调节pH至14左右，搅拌反应0.5h，得到白色（微黄）固体沉淀硫化铅2.4kg，滤出沉淀物，洗涤。

将以上2.4kg的硫化铅加入到8L的质量百分比浓度为15%的硝酸溶液中，加热，保持溶液温度为70℃左右，持续搅拌反应1h，硫化铅完全溶解。

蒸干以上溶液，沙浴加热（温度280℃），得到2.6kg的白色（微黄）固体硝酸铅。

将以上2.6kg硝酸铅加入到搅拌球磨机中，持续通入氧含量35%（体积百分比）的氮氧混合气体，球磨机转速80转/min，持续球磨2h。最终产物即为红色的氧化铅粉末。

实施例2.

称3.03kg的硫酸铅，0.5kg硫化钠和0.5kg硫化铵，加入到10kg的去离子水中，加入一定量的氨水，调节pH至14左右，搅拌反应1h，得到白色（微黄）固体沉淀约2.4kg，滤出沉淀物，洗涤。

将以上2.4kg的硫化铅加入到5L的质量百分比浓度为25%的硝酸溶液中，加热，保持溶液温度为70℃左右，持续搅拌反应0.6h，硫化铅完全溶解。

蒸干以上溶液，沙浴加热（温度250℃），得到2.6kg的白色（微黄）固体。

将以上2.6kg固体加入到搅拌球磨机中，持续通入氧含量55%（体积百分比）的氮氧混合气体，球磨机转速120转/min，持续球磨0.6h，最终产物即为红色的氧化铅粉末。