废铅酸蓄电池铅膏的湿法处置技术
文摘
财经
2024-11-19 13:10
山东
![]()
在当前“双碳”目标的时代背景下，研究、探索具有针对性的铅膏高效、稳定且经济的资源化处置新工艺对有价金属的回收具有重要的意义。湿法冶金具有操作温度低，含铅粉尘和SO2排放量少、灵活性高等优点，被认为是废铅膏回收的有效手段。近 20 年来 , 国内外广泛研究废蓄电池的湿法处理并提出了一系列工艺方法 ， 其中某些方法已获工业应用。针对废铅膏回收制取金属铅的湿法冶金工艺，根据工艺流程的繁简分为: 铅膏转化-浸出-电解法、铅膏直接浸出-电解法及铅膏直接电解法。在该法的湿法冶金工艺主要包括RSR工艺、CX-EW工艺、USBM工艺等，废铅膏主要包括三个步骤：（1） 将 PbSO4 脱硫成可溶性硫酸盐，用碳酸盐或碱将 PbO2 还原成Pb2+。脱硫剂包括：(NH4)2CO3 、Na2CO3 、热的HCl-NaCl溶液等。还原剂包括：SO2 、NaSO3 、H2O2、铅粉等。（2）将转化炉渣溶解在HBF4 和 H2SiF6 等浸出试剂中 ;该湿法冶金回收工艺虽然具有更高的效率，更低的温度，更快的反应速度和更好的可操作性， 但仍存在许多缺点，如高耗电量，高毒性六氟硅酸电解质的使用和金属组件的严重腐蚀。该法采用能使铅膏中大部分铅化合物溶解的溶液作电解液 , 不经转化过程 , 直接用废电解液浸出铅膏。近年来国外开发的AAS ( 氨性硫酸铵 )法即属于此类流程。AAS ( 氨性硫酸铵 )法是将已排去酸液并经破碎的废蓄电池用氨性硫酸铵溶液直接处理 。由下往上流动的 AAS 溶液将电池壳体和隔板等塑料碎块浮出浸出柱外 , 铅金属部分下沉 ; 此两部分分别收集处理回收。铅膏则悬浮于溶液中 ,不溶解的PbO2 被分离后 , 用热浓 H2SO4 (浓度>50% ,温度> 80℃) 转化为PbSO4 , 再返回浸出作业。所得浸出液加入阶梯式电解槽中电解沉积 , 在阴极上析出的海绵铅落入槽底后被收集。废电解液返回浸出过程 , 也可抽出部分供制取副产品硫酸铵。该法特点为直接处理经排酸破碎的废蓄电池 , 并在浸出柱中同时进行蓄电池各组成部分的分选及铅膏的浸出过程。但采用浓热硫酸将PbO2 转化为 PbSO 4 , 整个过程还要设法防止 NH 3外逸 , 故需在设备、工艺上进一步完善。转化+浸出/浸出均是把化合物中铅转化为Pb2+，再进行电解。直接电解法指省去铅膏转化及浸出作业，铅膏中的固相铅化合物在阴极上直接还原为金属铅 。该法又分铅膏浆液直接电解法和固相直接电解法。铅膏浆液直接电解法为英国发明 ,该法设备复杂，仅完成实验室试验。所用电解槽借助选择性离子交换膜分隔阴极室和阳极室。阴极液由H2SO4、Na2SO4等及络合剂 ( 如 EDTA、腈基三乙酸盐、醋酸、草酸等) 组成。阳极液为稀H2SO4。铅膏加入阴极室中，当其浆液中的固态PbSO4、PbO质点与流态化床阴极接触时 , 即直接被还原为金属铅 , SO4 2-则转入溶液中。在阳极室中水被电化学氧化形成O2及H+ , 后者与从阴极室通过选择性离子交换膜进入阳极室的SO4 2- 结合为H2SO 4。阴极室中未反应的 PbO2 ,则用 SO2 或Na2SO3 还原转化为PbSO4后再返回阴极室。固相直接电解法是上世界 80 年代，中国科学院过程工程研究所成功开发的回收处理废铅酸电池的工艺。马来西亚利用该工艺建成了首家固相电解法回收废铅酸蓄电池的再生铅厂。早期固相电解还原法以NaOH为电解液，废铅膏置于阴极，电解时废铅膏在阴极得到电子被还原为Pb，阳极放出O2。而电解液中可能含有少量铅化合物如 HPbO3- ，但电解时其在阴极会被还原成金属铅，当然也有可能在阳 极生产 PbO2。一般工艺流程为：废铅膏—固相电解—低温熔铸—金属铅。一般固相直接电解法是基于在碱性环境电解中进行固相电还原。有研究提出采用硫酸盐体系固相电还原回收废铅膏，可避免火法工艺的高温与湿法工艺中化学试剂消耗高等缺点，并使得在回收过程中脱硫与还原同时进行，简化了整个工艺流程。该研究采用铅基栅板涂覆废铅膏来还原得到的电解产物可直接进行精炼，无需剥铅等工艺。通过电化学测 试，得到了废铅膏中主要成分的还原过程及动力学参数，同 时，通过调 整不同 的实验条件如温度、电流密度、电解液等得到了废铅膏固相电还原的工艺参数。通过硫酸铅固相过程还原示意图来看，Pb 的还原过程主要是基于 PbSO4 溶解的 Pb2+自颗粒内径扩散至已生成的铅层表面上进行还原，所以硫酸铅还原为铅的过程属于电化学-扩散混合控制下的三维形核，而扩散作用发挥主要贡献。进高质量铅产业群
【原创声明】本文为上海有色网原创文章，转载支持开白。作者:SMM;部分内容有改动，如有疑问请文末咨询编辑。如需开白、投稿或商务合作，请在后台留言。
