[发明专利]铅类和锡类材料的回收

说明书

本发明涉及使用低共熔溶剂由铅类和/或锡类材料获得铅(Pb)和/或锡(Sn)的方法。

技术领域

本发明涉及由铅类和/或锡类材料获得铅(Pb)和/或锡(Sn)的方法。本发明对于回收源自能量产生过程的铅类材料、例如来自铅酸电池的废品，特别有用。

背景技术

铅和铅化合物主要用于能源应用，传统的铅酸电池(LAB)是汽车行业最受欢迎的电源。2015年，全球铅酸电池市场价值466亿美元，由于化石燃料驱动车辆的持续增长，以及智能电网技术对能源的需求不断增长，因此见证了显著的增长。下一代铅酸电池在这一领域正变得极其重要，该领域包括混合动力和电动车辆以及可再生能源的储能。

尽管有广泛且新兴的应用，但铅酸技术面临的主要挑战是其毒性和铅对环境的影响。对LAB的需求不断增加，至关重要的是通过有效的回收系统将在其寿命结束时对环境的污染最小化。

当前，有两种工艺主宰铅酸电池中铅和铅化合物的工业回收。传统的高温冶金工艺以非常高的比率(高达98％)回收Pb，但是由于高温运行、大量产生CO₂以及需要消除所有铅对空气的排放，因此非常耗能。第二种工艺，即湿法冶金途径，通过基于溶液的方法并在接近室温的温度下，通过电解沉积(也称为电积)从废电池中生产金属Pb。该工艺显著减少了SO₂和铅粉尘排放，但是与高温冶金工艺相比，电积的总能量效率较低，这是因为铅化合物在多种不同溶剂中的溶解度较低。

硫酸铅(II)(PbSO₄)和氧化铅(IV)(PbO₂)在铅酸电池中至关重要。充电的铅酸电池具有一个Pb电极和一个PbO₂电极，而放电的电池具有两个PbSO₄电极。因此，期望能够从废铅酸电池中回收PbSO₄和PbO₂。

而且，不仅铅酸电池中的铅需要新的回收方法。碲化铅热电材料和铅钙钛矿太阳能电池的新兴技术在发展中的可再生能源领域作为关键的铅类材料显示出潜力。但是，由于这些技术依赖于有毒的铅，并且当这些设备达到其使用寿命终点时随后有环境破坏的风险，因此通常被认为是受限制的。目前，对于这些材料还没有明确的回收技术。对于铅钙钛矿光伏，这通常被认为是其扩大规模和引入市场的关键限制因素之一。由于铅是有毒的，因此铅钙钛矿太阳能电池的寿命终点问题是相关的。铅钙钛矿光伏领域中的三种最常用的且有前途的材料是CH₃NH₃PbI₃(MAPbI₃)、HC(NH₂)₂PbI₃(FAPbI₃)和CH₃NH₃PbI_3-nCl_n(MAPbI_3-nCl_n)，其中n是0至3的值。通过安全环保地回收铅钙钛矿太阳能电池，可以解决其使用寿命结束时有关毒性和污染的问题，并且这些材料将能够在市场上得到更广泛的应用。

随着我们面临不断增长的能源需求，我们需要开发新的工艺来从废铅酸电池和太阳能电池中回收铅。至关重要的是开发与传统的冶炼和湿法冶金途径相比污染最小且能耗低的更加可持续的方法。

发明内容

本发明提供了一种可以用于从铅类材料中提取铅的低能耗低污染的化学方法。该方法还可以用于从锡类材料中提取锡。

在第一方面，本发明提供了一种方法，其包括：

在低共熔溶剂的存在下将铅类和/或锡类材料或其混合物与包含羧酸部分的化合物组合；和

沉淀出铅和/或锡羧酸盐；