[发明专利]一种废铅酸蓄电池铅膏水热深度转化脱硫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色冶金领域中湿法冶金过程，特别是废铅酸蓄电池铅膏水热深度转化脱硫的湿法冶金方法。

背景技术

铅是银白色重有色金属，基于其特殊的物理化学性质主要被用于制造合金，其中铅酸蓄电池是最主要的消费领域，其占全球总铅消耗量的80.0%以上。虽然铅酸蓄电池重量能量比低于MH-Ni电池和Li-ion电池，但由于其性价比高、技术成熟和安全性能好等优点，广泛应用于国民经济的各个领域，铅酸蓄电池使用量占全球二次电池市场份额的70.0%以上。近些年我国汽车工业的快速发展刺激了铅酸蓄电池工业的飞速发展，我国已经成为世界上最大的铅酸蓄电池制造国、消费国和出口国，铅酸蓄电池的大量使用势必会产生相当数量的废铅酸蓄电池，使得废旧铅酸蓄电池已经变成最重要的铅再生资源（代少振等.废铅酸蓄电池回收技术现状[J].世界有色金属, 2015, 9, 15-17.）。根据国家统计局和中国有色金属工业协会数据，2014年中国精炼铅产量达到421.8万吨，其中再生铅产量为160.0万吨，占全年铅产量的37.9%，并有进一步增加的趋势。

废铅酸蓄电池的回收利用过程通常是先拆解后再分别回收（高倩等.废旧铅酸蓄电池破碎分选系统研究与探讨[J]. 蓄电池, 2013, 50(1), 3-7），拆解产物有四种，一是废电解液，成分为硫酸溶液，通常送废水处理；二是板栅，主要成分为铅锑合金，通常重新熔铸成合金；三是塑料，通常返回塑料厂家重新利用；四是废铅膏，主要成分为硫酸铅和铅氧化物，通常用于炼铅原料，这四种产物的重量分别占蓄电池总重量的10-20%、20-30%、10-15%和35-50%。废铅膏的成分由于电池生产厂家不同和报废程度差异，各组分含量有所波动，分别为PbSO₄(40-60%)、PbO₂(25-35%)、PbO(5-10%)和Pb(1-5%)及少量Sb(0.5%)。

由于废铅膏中含有大量的硫酸铅和铅多种价态氧化物，处理难度大，使其成为废铅酸蓄电池回收利用的瓶颈。废铅膏处理分为火法工艺和湿法工艺，这两种工艺通常都是以阴极铅为目标产物，各有利弊，其中火法工艺获得了广泛应用。

火法工艺是废铅膏经过还原熔炼得到粗铅，然后电解精炼产出阴极铅，有单独熔炼和混合熔炼两类。单独熔炼方法包括直接和间接两种方式（李卫锋等.废铅酸蓄电池前再生技术现状及进展[J].中国有色冶金, 2011, (6): 53-57.），直接单独熔炼法是指废铅膏直接在反射炉、鼓风炉、短窑、底吹炉和侧吹炉等熔炼炉中还原熔炼，熔炼烟气经过淋洗后排放，具有流程短的优点并获得广泛应用，但存在熔炼能耗高、高温铅粉尘危害和烟气污染治理难度大等缺点，普遍认为这是由于废铅膏中硫酸铅的存在引起的。为了克服此缺点，研究人员提出间接单独熔炼方法（吴广龙等.废铅膏冶炼工艺比较分析研究[J].蓄电池, 2015,152(5): 209-211.），即废铅膏在熔炼前采用预处理方法脱除硫酸根，中间产物再单独还原熔炼产出粗铅，该方法似乎克服了直接单独熔炼方法的缺点，但是预处理过程往往存在脱硫不彻底的问题。混合熔炼方法是将废铅膏与铅精矿搭配后熔炼，利用铅精矿的化学反应热，使两者同步熔炼产出粗铅。该方法在原生铅冶炼厂获得了广泛应用，表面上解决了废铅膏熔炼过程对温度和尾气治理的要求，但是将杂质含量低的高品位铅膏与铅精矿混合熔炼，产出的粗铅质量差，增加了提纯的难度，此外，铅膏的配入导致原生铅冶炼系统炉况恶化和污酸产量增加。