[发明专利]电解质需求减少的从铅酸电池水性回收铅的系统和方法

说明书

在连续电化学铅回收工艺中从铅酸电池的铅膏中回收铅。在特别优选的方面，将铅膏加工以去除残留硫酸盐，且将如此处理的铅膏进行去除残留水分并将二氧化铅还原为一氧化铅的热处理步骤。有利地，这种预处理将避免二氧化铅累积和电解质稀释。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年6月13日提交的美国临时申请No.62/860928的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明的领域是使用电解工艺从脱硫铅膏中回收铅的改进工艺，特别是本发明涉及在这种回收工艺中电解质和水平衡的保护。

背景技术

背景技术描述包括可用于理解本发明的信息。它不是承认本文提供的任何信息是现有技术或与当前要求保护的发明相关，或者任何具体或隐含引用的出版物是现有技术。

本文中确定的所有出版物均通过引用并入，其程度与每个单独出版物或专利申请明确地且单独指示通过引用并入的程度相同。在并入的引用文件中术语的定义或使用与本文中提供的该术语的定义不一致或相反时，本文中提供的该术语的定义适用而引用文件中该术语的定义不适用。

已经做出各种努力来摆脱回收铅酸电池(LAB)中的冶炼操作，并使用更环保的解决方案。例如，美国专利No.4927510教导在脱硫工艺后从电池污泥中回收基本上所有纯金属形式的铅。在另一个实例中，加拿大专利No.1310837还教导从脱硫膏中回收金属形式的铅。用适合电解沉积的酸将膏浸出，并使用过氧化氢将不溶的PbO₂还原。遗憾的是，‘510专利和‘837专利要求使用含氟电解质(例如氟硼酸或氟硅酸)，这同样存在问题。

为了克服与含氟电解质相关的一些困难，如在美国专利No.5262020和美国专利No.55520794中所述，将脱硫的铅活性材料溶解在甲磺酸中。另一方面，如国际专利公开No.WO2015/077227所述，也可以在甲磺酸中进行铅回收，而无需脱硫。在此，已发现螯合剂与诸如MSA的溶剂(例如EDTA)的包含物在酸性pH下提高铅氧化物和硫酸铅盐的溶解性，从而允许通过电沉积从此类溶剂中回收铅。如将理解的，二氧化铅在此类溶剂中保持不溶性。此外，在铅材料先前已脱硫(例如，使用氢氧化钠形成可溶性硫酸钠)时，则预处理的铅膏仍然含有大量残余硫酸盐和水性脱硫介质，其又导致铅回收中使用的下游电解质受到污染和稀释。

如在美国专利No.8409421中所述，可以使用过氧化氢还原二氧化铅，该专利教导了从脱硫铅膏中回收铅的电解工艺。在此，用含有氯化铵的溶液将铅膏浸出以形成两相反应产物。反应产物的固相用过氧化氢浸出以还原不溶的PbO₂并形成第二两相反应产物。两种反应产物的液相经过电解形成金属铅。然而，尽管在此类液体工艺中二氧化铅量显著减少，但需水量并非微不足道，且水的存在稀释了电解质，从而增加了电解质的需求和成本。在连续铅回收工艺中也会遇到类似问题并经常被放大，如申请US 2017/0352927、US 2018/0127852和US 2018/0355494所述。

因此，尽管本领域已知使用电解质回收铅的多种方法，但所有或几乎所有方法都存在一个或多个缺点。最值得注意的是，虽然这些方法避免了与冶炼操作相关的环境问题，但电解质管理和二氧化铅还原方面出现了新的困难。因此，仍然需要改进的用于铅酸电池的无熔炼回收方法，尤其是以避免二氧化铅累积、电解质污染和/或电解质稀释的方式。

发明内容

本发明主题涉及避免二氧化铅累积、电解质稀释和污染的各种系统和方法，特别是在无熔炼电化学铅回收工艺中。