權(quán)利要求書: 1.一種利用廢舊
鉛蓄電池制備鉛基合金的方法,其特征在于,包括如下步驟:步驟S1:拆解廢舊鉛蓄電池留取正極網(wǎng)柵、負極網(wǎng)柵和鉛膏備用;
步驟S2:在正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵的表面涂覆轉(zhuǎn)化膏,在25?30℃的恒溫溫室中轉(zhuǎn)化反應(yīng)
24?36h,將硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛;
步驟S3:將轉(zhuǎn)化反應(yīng)后的網(wǎng)柵水洗去除轉(zhuǎn)化膏,之后在315?325℃下焙燒20?50min,清理并收集表面橘皮層,得到轉(zhuǎn)化料,正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵分別進行粉碎,得到正極粉碎料和負極粉碎料;
步驟S4:將鉛膏與碳酸氫銨溶液攪拌反應(yīng),之后抽濾取濾餅干燥,得到轉(zhuǎn)化鉛渣;
步驟S5:取正極粉碎料、轉(zhuǎn)化料和轉(zhuǎn)化鉛渣在895±5℃熔煉至全部熔融,之后加入脫氧劑對分解的氧氣吸附造渣并扒渣,得到脫氧鉛液,之后加入還原鐵粉和負極粉碎料進行還原造渣并扒渣,得到還原鉛液,還原鉛液的溫度降低至660±20℃時,依次向還原鉛液中加入銅粉和錫粉,之后澆鑄成鑄錠,得到鉛基合金;
轉(zhuǎn)化膏的制備方法為:取羧甲基纖維素鈉溶解于水中,之后加入碳酸氫銨混合制成;
步驟S4中鉛膏與碳酸氫銨溶液的反應(yīng)溫度控制為10?20℃,控制反應(yīng)時間為10?15min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用廢舊鉛蓄電池制備鉛基合金的方法,其特征在于,羧甲基纖維素鈉、水和碳酸氫銨的用量比為:100g:1L:320?360g。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用廢舊鉛蓄電池制備鉛基合金的方法,其特征在于,轉(zhuǎn)化膏的涂覆厚度為3?5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用廢舊鉛蓄電池制備鉛基合金的方法,其特征在于,鉛膏中的含固量為50?70%,碳酸氫銨溶液的質(zhì)量分數(shù)為18%,鉛膏和碳酸氫銨溶液的用量質(zhì)量比為1:2.8?3.7。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用廢舊鉛蓄電池制備鉛基合金的方法,其特征在于,脫氧劑為硅鋇鈣系吸氧型造渣劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用廢舊鉛蓄電池制備鉛基合金的方法,其特征在于,錫粉加入量為還原鉛液質(zhì)量的6.5?8.2%,銅粉的加入量為還原鉛液質(zhì)量的1.2?1.6%。
說明書: 一種利用廢舊鉛蓄電池制備鉛基合金的方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于鉛回收技術(shù)領(lǐng)域,具體地,涉及一種利用廢舊鉛蓄電池制備鉛基合金的方法。背景技術(shù)[0002]
鉛酸蓄電池是一種電解液為硫酸溶液、正負極主要用鉛及鉛氧化物制成的蓄電池,是當今電池行業(yè)中使用最廣、效率最高的一類電池。[0003] 鉛酸蓄電池使用一定時間后就會充放電異常,導(dǎo)致電池報廢,其主要機理為:鉛酸蓄電池使用過程中,放電產(chǎn)生的PbSO4沒有被及時還原而保留在電解液中,而PbSO4極易結(jié)晶,隨著濃度的增大或靜置時間的延長,PbSO4會不斷聚集并逐漸形成堅硬、大顆粒的惰性晶體,附著在極板表面形成厚膜,使極板變成不可逆變的物質(zhì),電池容量將大幅下降,嚴重時將導(dǎo)致充電困難、放電迅速等問題,最終導(dǎo)致電池徹底報廢。[0004] 電池中的鉛為有毒有害物質(zhì),泄露到環(huán)境中不可被生物降解,通過在生態(tài)系統(tǒng)中的遷移,最終危害人類的身體健康,嚴重情況下甚至造成死亡,因此,必須對廢鉛酸蓄電池進行回收利用,現(xiàn)有技術(shù)中,對于鉛酸蓄電池的回收主要有兩種工藝:[0005] 1)火法工藝:將極板和鉛膏與還原劑在1200?1300℃下進行熔煉,將鉛化物還原為鉛,該種方法能耗高,且鉛液在高溫下長時間熔煉,晶粒充分生長,制得的鉛基合金品質(zhì)不佳,只能作為低品質(zhì)的原料;[0006] 2)電解工藝:采用固相電解還原,將鉛化物還原為鉛,該種方法得到的回收鉛品質(zhì)高且回收率高,但是電耗高,只有陰電極發(fā)生還原反應(yīng),還原效率低,且產(chǎn)生大量的污水。發(fā)明內(nèi)容[0007] 為了解決背景技術(shù)提到的技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種利用廢舊鉛蓄電池制備鉛基合金的方法。[0008] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):[0009] 一種利用廢舊鉛蓄電池制備鉛基合金的方法,包括如下步驟:[0010] 步驟S1:將廢舊鉛蓄電池拆解倒酸,分別收集正極網(wǎng)柵、負極網(wǎng)柵和鉛膏,其中,正極網(wǎng)柵的芯部為二氧化鉛,表層為硫酸鉛,負極網(wǎng)柵的芯部為鉛,表層為硫酸鉛,鉛膏中主要為硫酸鉛、二氧化鉛和一氧化鉛;[0011] 步驟S2:取羧甲基纖維素鈉加入水中攪拌溶解,向溶解液中加入碳酸氫銨攪拌混合,得到轉(zhuǎn)化膏,羧甲基纖維素鈉的水溶液具有增稠作用,初始加入的碳酸氫銨部分被溶解,使得混合物呈現(xiàn)堿性,使得羧甲基纖維素鈉的粘度進一步增加,后加入的碳酸氫銨以羧甲基纖維素鈉為粘接劑相互粘接,因此,轉(zhuǎn)化膏為一種含有大量碳酸氫銨且粘度較大的膏狀物;[0012] 步驟S3:將轉(zhuǎn)化膏涂覆在正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵的表面,之后將涂覆有轉(zhuǎn)化膏的正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵置于25?30℃的恒溫溫室中轉(zhuǎn)化反應(yīng)24?36h,正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵表面的硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛,同時轉(zhuǎn)化產(chǎn)物中含有硫酸銨,之后對正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵水洗去除表面的殘留轉(zhuǎn)化膏,洗滌液中含有碳酸氫銨、硫酸銨和少量羧甲基纖維素鈉,該洗滌液為一種保水性良好的水溶液肥料;[0013] 步驟S4:將步驟S3處理后的正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵放入焙燒爐中,升溫至315?325℃,保溫焙燒20?50min,在該溫度下,表層的碳酸鉛先分解為一氧化鉛并產(chǎn)生二氧化碳,使得表層成為疏松的橘皮狀,之后被氧化為四氧化三鉛,冷卻后鏟除表面的橘皮層并收集,得到轉(zhuǎn)化料,鏟除清理后的正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵分別進行粉碎,得到正極粉碎料和負極粉碎料;[0014] 步驟S5:將鉛膏與碳酸氫銨溶液在15?20℃下攪拌反應(yīng)10?15min,之后抽濾取濾餅,得到轉(zhuǎn)化鉛渣,鉛膏中的硫酸鉛為細小顆粒,采用共混反應(yīng)使得鉛膏中的硫酸鉛迅速轉(zhuǎn)化為碳酸鉛,低溫短時間反應(yīng)避免鉛膏中的二氧化鉛反應(yīng)生成鉛酸鹽,造成后續(xù)難處理以及氨的流失;[0015] 步驟S6:將正極粉碎料、轉(zhuǎn)化料和轉(zhuǎn)化鉛渣加入精煉爐中,升溫至895±5℃,直至所有原料全部熔融,保溫8?12min,在此熔煉過程中,原料中四氧化三鉛和二氧化鉛分解為一氧化鉛并釋放氧氣,少量碳酸鉛分解為一氧化鉛并釋放少量二氧化碳,向熔融液中加入脫氧劑進行脫氧造渣,扒渣后再次升溫至895±5℃,得到脫氧鉛液,之后向脫氧鉛液中加入還原鐵粉和負極粉碎料并采用陶瓷攪拌器進行攪拌,同時停止加熱并進行扒渣,得到還原鉛液,直至還原鉛液的溫度降低至660±20℃時,依次向還原鉛液中加入銅粉和錫粉,攪拌5?8min,之后澆鑄成鑄錠,得到鉛基合金。
[0016] 進一步地,步驟S2中羧甲基纖維素鈉、水和碳酸氫銨的用量比為:100g:1L:320?360g。
[0017] 進一步地,轉(zhuǎn)化膏的涂覆厚度為3?5mm。[0018] 進一步地,鉛膏中的含固量為50?70%,碳酸氫銨溶液的質(zhì)量分數(shù)為18%,鉛膏和碳酸氫銨溶液的用量質(zhì)量比為1:2.8?3.7。[0019] 進一步地,脫氧劑為硅鋇鈣系吸氧型造渣劑。[0020] 進一步地,還原鐵粉和脫氧鉛液的用量質(zhì)量比為18.5?22:100。[0021] 進一步地,錫粉加入量為還原鉛液質(zhì)量的6.5?8.2%,銅粉的加入量為還原鉛液質(zhì)量的1.2?1.6%。[0022] 本發(fā)明的有益效果:[0023] 1.本發(fā)明針對鉛蓄電池失效的原理對電池中的各部件針對處理,使得廢舊鉛蓄電池中的鉛被充分回收,具體包括如下:[0024] 1)正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵失效后表層附著致密且熔點較高的硫酸鉛,本發(fā)明中采用含碳酸氫銨的轉(zhuǎn)化膏,將其轉(zhuǎn)化為碳酸鉛,再通過焙燒分解,使得變成疏松的橘皮狀,采用簡單的方法解決網(wǎng)柵表層難處理的問題;[0025] 2)鉛膏顆粒細小,采用碳酸氫銨溶液在低溫下短時間轉(zhuǎn)化,將硫酸鉛迅速轉(zhuǎn)化為碳酸鉛,避免鉛膏中的二氧化鉛反應(yīng)生成鉛酸鹽,造成后續(xù)難處理。[0026] 2.本發(fā)明中采用簡單的方法將回收原料中的硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛以及鉛的氧化物,再依次通過脫氧熔煉、還原熔煉和復(fù)合熔煉將回收料熔煉為鉛基合金,該種鉛基合金為一種巴氏合金的基材,后續(xù)通過調(diào)整組分精煉,得到不同牌號的鉛基巴氏合金。[0027] 3.本發(fā)明中均在較低的溫度下進行熔煉,相較于現(xiàn)有的火法熔煉,能耗更低,且原料不會長時間在高溫下熔煉,制備的鉛基合金晶粒較小,屬于優(yōu)質(zhì)原料,相較于現(xiàn)有的電解法回收工藝,無大量的電解污水產(chǎn)生,反而可以得到含有硫酸銨的液體肥料原料。附圖說明[0028] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案,下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0029] 圖1為本發(fā)明一種利用廢舊鉛蓄電池制備鉛基合金的方法的工藝流程圖。具體實施方式[0030] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。[0031] 實施例1[0032] 本實施例對廢舊鉛蓄電池進行拆解,取制備鉛基合金原料,請參閱圖1所示,具體實施過程如下:[0033] 步驟1:將廢舊的鉛蓄電池頂蓋拆除,倒出內(nèi)部的電解液,分別取出內(nèi)部的正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵分類擺放,將表面的電解液瀝干備用,正極網(wǎng)柵的芯部為二氧化鉛,表層為硫酸鉛,負極網(wǎng)柵的芯部為鉛,表層為硫酸鉛;[0034] 步驟2:拆除廢舊的鉛蓄電池的外殼,取出內(nèi)部的鉛膏,對鉛膏進行壓濾,直至鉛膏的固含量達到50%?70%之間備用,完成廢舊蓄電池的分解回收。[0035] 實施例2[0036] 本實施例對拆解出的正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵去除表面致密層,請參閱圖1所示,具體實施過程如下:[0037] 步驟1:取300g羧甲基纖維素鈉加入3L水中充分攪拌至羧甲基纖維素鈉完全溶解,之后加960g碳酸氫銨攪拌成膏狀,得到轉(zhuǎn)化膏;[0038] 步驟2:將轉(zhuǎn)化膏均勻地涂覆在拆解下來的正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵的表面,控制涂覆厚度為3mm;[0039] 步驟3:將涂覆有轉(zhuǎn)化膏的網(wǎng)柵按照極性擺放在25℃的恒溫溫室,放置36h進行轉(zhuǎn)化反應(yīng),將表面的硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛,對網(wǎng)柵水洗除去表面的轉(zhuǎn)化膏,洗滌液中含有碳酸氫銨、硫酸銨和少量羧甲基纖維素鈉,可作為水溶液肥料;[0040] 步驟4:將水洗后的正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵放入焙燒爐中,升溫至315℃,保溫焙燒50min,表層的碳酸鉛先分解為一氧化鉛并產(chǎn)生二氧化碳,使得表層成為疏松的橘皮狀,之后被氧化為四氧化三鉛,冷卻后鏟除表面的橘皮層并收集,得到轉(zhuǎn)化料,鏟除清理后的正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵分別進行粉碎,得到正極粉碎料和負極粉碎料。
[0041] 實施例3[0042] 本實施例對拆解出的正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵去除表面致密層,請參閱圖1所示,具體實施過程如下:[0043] 步驟1:與實施例2采用相同的方法制備轉(zhuǎn)化膏;[0044] 步驟2:將轉(zhuǎn)化膏均勻地涂覆在拆解下來的正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵的表面,控制涂覆厚度為5mm;[0045] 步驟3:將涂覆有轉(zhuǎn)化膏的網(wǎng)柵按照極性擺放在30℃的恒溫溫室,放置24h進行轉(zhuǎn)化反應(yīng),將表面的硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛,對網(wǎng)柵水洗除去表面的轉(zhuǎn)化膏,洗滌液中含有碳酸氫銨、硫酸銨和少量羧甲基纖維素鈉,可作為水溶液肥料;[0046] 步驟4:將水洗后的正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵放入焙燒爐中,升溫至325℃,保溫焙燒20min,表層的碳酸鉛先分解為一氧化鉛并產(chǎn)生二氧化碳,使得表層成為疏松的橘皮狀,之后被氧化為四氧化三鉛,冷卻后鏟除表面的橘皮層并收集,得到轉(zhuǎn)化料,鏟除清理后的正極網(wǎng)柵和負極網(wǎng)柵分別進行粉碎,得到正極粉碎料和負極粉碎料。
[0047] 實施例4[0048] 本實施例對拆解出的鉛膏進行處理,具體的處理實施過程為:[0049] 步驟1:取碳酸氫銨攪拌溶解于水中,制備成質(zhì)量分數(shù)為18%的碳酸氫銨溶液;[0050] 步驟2:將鉛膏和碳酸氫銨溶液先在15℃的恒溫室內(nèi)放置至溫度接近15℃,之后將鉛膏和碳酸氫銨溶液按照質(zhì)量比為1:2.8加入攪拌器中,控制攪拌速率為360rmp,攪拌反應(yīng)15min,采用低溫短時間反應(yīng)避免鉛膏中的二氧化鉛反應(yīng)生成鉛酸鹽,造成后續(xù)難處理以及氨的流失,處理后進行抽濾取濾餅,得到轉(zhuǎn)化鉛渣。
[0051] 實施例5[0052] 本實施例對拆解出的鉛膏進行處理,具體的處理實施過程為:[0053] 步驟1:取碳酸氫銨攪拌溶解于水中,制備成質(zhì)量分數(shù)為18%的碳酸氫銨溶液;[0054] 步驟2:將鉛膏和碳酸氫銨溶液先在20℃的恒溫室內(nèi)放置至溫度接近20℃,之后將鉛膏和碳酸氫銨溶液按照質(zhì)量比為1:3.7加入攪拌器中,控制攪拌速率為360rmp,攪拌反應(yīng)10min,采用低溫短時間反應(yīng)避免鉛膏中的二氧化鉛反應(yīng)生成鉛酸鹽,造成后續(xù)難處理以及氨的流失,處理后進行抽濾取濾餅,得到轉(zhuǎn)化鉛渣。
[0055] 實施例6[0056] 本實施例對拆解處理后的各原料熔煉制備鉛基合金,請參閱圖1所示,具體實施過程如下:[0057] 配料:取實施例2處理后正極粉碎料、轉(zhuǎn)化料以及實施例4處理得到的轉(zhuǎn)化鉛渣混合成配合料,取實施例2處理后的負極粉碎料備用;[0058] 脫氧熔煉:將配合料投加到精煉爐中,升溫至895±5℃,直至所有原料全部熔融,再保溫8min,使得配合料中四氧化三鉛和二氧化鉛分解為一氧化鉛并釋放氧氣,少量碳酸鉛分解為一氧化鉛并釋放少量二氧化碳,之后加入硅鋇鈣系吸氧型造渣劑(牌號為:Si50Ba15Ca10),采用陶瓷攪拌器進行攪拌,不斷進行扒渣,直至熔融液中無明顯新增浮渣,由于造渣劑的加入爐溫略微下降,再次升溫至895±5℃,得到脫氧鉛液;
[0059] 還原熔煉:對脫氧鉛液進行稱重,向脫氧鉛液投加還原鐵粉和同一批次制備的負極粉碎料,控制還原鐵粉和脫氧鉛液的用量質(zhì)量比為18.5:100,停止加熱采用陶瓷攪拌器進行攪拌,不斷進行扒渣,還原鐵粉將脫氧鉛液中的一氧化鉛還原為鉛,同時還原鐵粉被氧化為氧化鐵,形成浮渣,得到還原鉛液;[0060] 復(fù)合熔煉:直至還原鉛液的溫度降低至660±20℃時,依次向還原鉛液中加入銅粉和錫粉,其中錫粉加入量為還原鉛液質(zhì)量的6.5%,銅粉的加入量為還原鉛液質(zhì)量的1.6%,攪拌5min,之后澆鑄成鑄錠,得到鉛基合金。[0061] 實施例7[0062] 本實施例對拆解處理后的各原料熔煉制備鉛基合金,請參閱圖1所示,具體實施過程如下:[0063] 配料:取實施例3處理后正極粉碎料、轉(zhuǎn)化料以及實施例5處理得到的轉(zhuǎn)化鉛渣混合成配合料,取實施例3處理后的負極粉碎料備用;[0064] 脫氧熔煉:將配合料投加到精煉爐中,升溫至895±5℃,直至所有原料全部熔融,再保溫12min,使得配合料中四氧化三鉛和二氧化鉛分解為一氧化鉛并釋放氧氣,少量碳酸鉛分解為一氧化鉛并釋放少量二氧化碳,之后加入硅鋇鈣系吸氧型造渣劑(牌號為:Si45Ba15Ca10),采用陶瓷攪拌器進行攪拌,不斷進行扒渣,直至熔融液中無明顯新增浮渣,由于造渣劑的加入爐溫略微下降,再次升溫至895±5℃,得到脫氧鉛液;
[0065] 還原熔煉:對脫氧鉛液進行稱重,向脫氧鉛液投加還原鐵粉和同一批次制備的負極粉碎料,控制還原鐵粉和脫氧鉛液的用量質(zhì)量比為22:100,停止加熱采用陶瓷攪拌器進行攪拌,不斷進行扒渣,還原鐵粉將脫氧鉛液中的一氧化鉛還原為鉛,同時還原鐵粉被氧化為氧化鐵,形成浮渣,得到還原鉛液;[0066] 復(fù)合熔煉:直至還原鉛液的溫度降低至660±20℃時,依次向還原鉛液中加入銅粉和錫粉,其中錫粉加入量為還原鉛液質(zhì)量的8.2%,銅粉的加入量為還原鉛液質(zhì)量的1.2%,攪拌8min,之后澆鑄成鑄錠,得到鉛基合金。[0067] 在說明書的描述中,參考術(shù)語“一個實施例”、“示例”、“具體示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中,對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且,描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。[0068] 以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明的構(gòu)思所作的舉例和說明,所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代,只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍,均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
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