CN108754129A - 一种废旧铅膏分段式脱硫的方法 - Google Patents

一种废旧铅膏分段式脱硫的方法 Download PDF

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Abstract

一种废旧铅膏分段式脱硫的方法，将铅膏、脱硫剂、水加入一次脱硫反应***，混合浆液进行压滤得到一次滤液和一次脱硫铅膏；检测一次滤液浓度和脱硫铅膏硫含量。对一次滤液浓度进行判定，浓度大于25~40%进入结晶***进行回收，浓度小于25~40%返回一次脱硫***；一次脱硫铅膏、脱硫剂、水加入二次脱硫反应***；反应完成后，混合浆液进行压滤得到二次滤液和二次脱硫铅膏；二次滤液进入一次脱硫反应***；对二次脱硫铅膏硫含量进行判定，硫含量小于0.1~0.5%进入转炉熔炼***，硫含量大于0.1~0.5%返回二次脱硫***。本发明脱硫剂利用率可达99%以上，铅膏脱硫率可达98%以上，远高于行业平均水平。

Description

一种废旧铅膏分段式脱硫的方法
技术领域
本发明涉及一种再生铅的回收方法，属于废旧铅酸蓄电池回收再生领域。
背景技术
铅酸蓄电池已经发展了160多年，现广泛应用在乘用车、通信、军事等领域，我国每年报废的铅酸蓄电池达到3亿只，含铅量350多万吨。废旧铅酸蓄电池资源回收循环利用是循环经济发展的重要内容，不仅可以回收金属铅、塑料、硫酸等资源，而且也是环境保护的需要，因为铅、硫酸如果没有得到有效的回收，将对环境造成严重的影响。废旧铅酸蓄电池收集后破碎分选得到塑料、硫酸、铅栅、铅膏等都需要回收利用，铅膏是主要成分，占到电池回收重量的30~50%。其中铅膏的主要成分包括：PbSO4（50-60%）、PbO2（20-30%）、PbO（10-15%）和其他物质（0 .5-1%）。硫酸铅在其中占主要部分，同时还含有部分其他硫化物及铅、锑、砷、锌等重金属物质。铅膏的回收方法主要有高温火法熔炼和脱硫—转炉低温熔炼两种，高温火法回收工艺需要在1100℃以上的高温中进行，因为其主要原理是将铅膏中的硫酸铅在焦炭、铁屑等还原剂的作用下转化为铅，这种传统的铅膏冶炼工艺存在以下问题：（1）要求温度高，天然气、氧气量消耗大，生产成本较高；（2）高温下铅挥发量增加，导致铅膏中铅的回收率降低；（3）铅膏中的硫与氧气反应产生大量的SO2气体进入烟气中，排入大气中将产生严重环境污染，如果采用碱吸收的方法进行脱硫处理，将消耗大量的碱，成本较高，同时，产生的脱硫废水杂质含量高，无法回收，导致了废水二次污染。现阶段国内外较为推崇的方法就是在碳酸盐作用下将铅膏中硫酸铅转化为碳酸铅，然后将反应后的碳酸铅在低温下进行冶炼，该法得到的碳酸铅分解温度很低，相比高温火法冶炼可以很大程度上节省能耗。同时，进入熔炼炉的固体物料不含硫，产出的烟气中也不含或含有很少的二氧化硫。脱硫反应产生的硫酸盐副产物可采用蒸发结晶的方法进行回收利用，产生一定经济价值，该工艺有很好的节能效益和经济效益。
目前国内推崇使用脱硫—转炉低温熔炼工艺对铅膏进行回收，国内大型铅酸蓄电池回收企业大多进口了国外先进的铅膏脱硫及脱硫副产物回收设备，但并未得到实际运用，设备都处于闲置状态，造成了巨大的浪费。主要存在的问题有：（1）脱硫率低，脱硫后铅膏硫含量在1~2%，存在大量硫酸铅未完全反应，导致低温熔炼无法对铅膏全部回收，铅回收率低；（2）脱硫滤液浓度低，平均15~20%左右，导致结晶回收过程需要蒸发大量的水，能耗高，生产效率低；（3）脱硫剂不能充分反应，导致脱硫率低，同时脱硫剂进入脱硫滤液中，脱硫滤液不能纯净回收，并造成脱硫剂浪费，生产成本升高。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种高效的废旧铅膏分段式脱硫的方法，通过采用分段式脱硫方式提高铅膏脱硫率，同时，脱硫滤液循环利用，提高了滤液浓度和脱硫剂利用率，大大降低了生产过程的能耗成本和材料成本，使脱硫技术可进行实际推广运用。
本发明的技术方案在于该方法包含以下步骤：
（1）废旧铅酸蓄电池通过破碎分选得到铅膏，进行取样检测硫含量；
（2）将所述铅膏、脱硫剂、水加入一次脱硫反应***；所述脱硫剂中阳离子与铅膏中硫元素的摩尔比为1.5~2:1，脱硫反应液固比质量比为1~2:1，加入顺序为水、铅膏、脱硫剂，脱硫反应温度为20~30℃，反应时间为30~60min；
所述脱硫剂为NH4HCO3、Na2CO3、(NH4)2 CO3、NaHCO3；
（3）步骤（2）中一次脱硫反应***包括：铅膏、脱硫剂、 水进行固液反应；反应完成后，将混合浆液进行压滤得到一次滤液和一次脱硫铅膏；
（4）对一次滤液浓度进行判定，浓度大于30%~40%进入结晶***进行回收，浓度小于30%~40%返回一次脱硫反应***；
（5）将所述一次脱硫铅膏、脱硫剂、水加入二次脱硫反应***；所述脱硫剂中阳离子与一次脱硫铅膏中硫元素的摩尔比为7.5~10:1，脱硫反应液固比质量比为1~2:1，加入顺序为水、铅膏、脱硫剂，脱硫反应温度为20~30℃，反应时间为10-30min；所述脱硫剂为NH4HCO3、Na2CO3、(NH4)2 CO3、NaHCO3，；
（6）步骤（5）中二次脱硫反应***包括：一次脱硫铅膏、脱硫剂、纯水进行固液反应；反应完成后，混合浆液进行压滤得到二次滤液和二次脱硫铅膏；
（7）二次滤液进入一次脱硫反应***；
（8）对二次脱硫铅膏硫含量进行判定，硫含量小于0.1%~0.5%进入转炉熔炼***，硫含量大于0.1%~0.5%返回二次脱硫反应***。
本发明所述步骤（1）中，铅膏需在105℃下干燥12h，充分研磨后过140目标准筛，取筛下物检测硫含量，检测仪器为高频红外碳硫分析仪。
本发明所述步骤（3）中，一次滤液检测滤液中硫酸盐的浓度，一次脱硫铅膏检测硫含量。
本发明所述步骤（6）中二次滤液检测滤液中硫酸盐的浓度，二次脱硫铅膏检测硫含量。
本发明所述步骤（2）中的水为纯水、一次滤液、或二次滤液中的一种或组合。
本发明所述步骤（4）中对一次滤液浓度进行判定，一次滤液检测的浓度是滤液中硫酸盐的浓度，硫酸盐的浓度的判定标准是根据滤液所对应的硫酸盐的溶解度制定的。
本发明所述步骤（8）中对二次滤液浓度进行判定，二次滤液检测的浓度是滤液中硫酸盐的浓度，硫酸盐的浓度的判定标准是根据滤液所对应的硫酸盐的溶解度制定的。
本发明所述步骤（8）中，二次脱硫铅膏硫含量的判定标准是根据转炉熔炼***对原料的硫含量要求所制定的。
本发明的有益效果是：（1）一次滤液在一次脱硫反应***中进行循环，提高滤液浓度，可降低滤液回收成本；（2）一次脱硫***中铅膏处于过量状态，脱硫剂可进行完全反应，不会引入一次滤液中，脱硫利用率高，同时一次滤液纯净回收；（3）铅膏进行多段脱硫反应，同时，二次脱硫***中，脱硫剂处于过量状态，可提高铅膏中硫的反应率，大大提高脱硫率；（4）二次脱硫滤液含有大量脱硫剂，进入一次脱硫***再次利用，提高了脱硫剂的利用率。本发明脱硫剂利用率可达99%以上，铅膏脱硫率可达98%以上，远高于行业平均水平。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
先将废旧铅酸蓄电池通过破碎分选得到铅膏，进行取样检测硫含量，检测铅膏硫含量为6.5%。本实施例按照图1工艺流程，取铅膏10t进行脱硫反应，检测铅膏硫含量为6.5%，脱硫剂采用NH4HCO3，其中铵根离子与铅膏中硫元素摩尔比为1.5:1，反应液固比（质量比）为1.5，反应温度为20℃，反应时间40min，完成一次脱硫反应后，检测铅膏中硫含量为1.6%，进入二次脱硫***，一次滤液中(NH4)2SO4含量为19.5%，设定浓度判定标准为35%，一次滤液返回一次脱硫***，再次反应后检测滤液中(NH4)2SO4含量为37.8%，判定合格，可进入结晶***。
二次脱硫***脱硫剂也为NH4HCO3，铵根离子与一次脱硫铅膏中硫含量的摩尔比为7.5:1，反应液固比（质量比）为1，反应温度为20℃，反应时间20min，完成二次脱硫反应后，检测铅膏中硫含量为0.15%，判定合格，可进入转炉熔炼***。
实施例2
本实施例按照图1工艺流程，取铅膏10t进行脱硫反应，检测铅膏硫含量为6.5%，脱硫剂采用NH4HCO3，其中铵根离子与铅膏中硫元素摩尔比为1.7:1，反应液固比（质量比）为1.7，反应温度为20℃，反应时间35min，完成一次脱硫反应后，检测铅膏中硫含量为1.3%，进入二次脱硫***，一次滤液中(NH4)2SO4含量为20.3%，设定浓度判定标准为35%，滤液返回一次脱硫***，再次反应后检测滤液中(NH4)2SO4含量为39.5%，判定合格，可进入结晶***。
二次脱硫***脱硫剂也为NH4HCO3，铵根离子与一次脱硫铅膏中硫含量的摩尔比为8.5:1，反应液固比（质量比）为1，反应温度为20℃，反应时间15min，完成二次脱硫反应后，检测铅膏中硫含量为0.13%，判定合格，可进入转炉熔炼***。
实施例3
本实施例按照图1工艺流程，取铅膏10t进行脱硫反应，检测铅膏硫含量为6.5%，脱硫剂采用Na2CO3，钠离子与铅膏中硫元素摩尔比为1.5:1，反应液固比（质量比）为2，反应温度为30℃，反应时间40min，完成一次脱硫反应后，检测铅膏中硫含量为1.1%，进入二次脱硫***，一次滤液中Na2SO4含量为19.4%，设定浓度判定标准为28%，滤液返回一次脱硫***，再次反应后检测滤液中Na2SO4含量为29.1%，判定合格，可进入结晶***。
二次脱硫***脱硫剂也为Na2CO3，钠离子与一次脱硫铅膏中硫含量的摩尔比为7.5:1，反应液固比（质量比）为1，反应温度为30℃，反应时间15min，完成二次脱硫反应后，检测铅膏中硫含量为0.11%，判定合格，可进入转炉熔炼***。
实施例4
本实施例按照图1工艺流程，取铅膏10t进行脱硫反应，检测铅膏硫含量为6.6%，脱硫剂采用Na2CO3，钠离子与铅膏中硫元素摩尔比为1.7:1，反应液固比（质量比）为2，反应温度为30℃，反应时间35min，完成一次脱硫反应后，检测铅膏中硫含量为0.9%，进入二次脱硫***，一次滤液中Na2SO4含量为19.8%，设定浓度判定标准为28%，滤液返回一次脱硫***，再次反应后检测滤液中Na2SO4含量为30.5%，判定合格，可进入结晶***。
二次脱硫***脱硫剂也为Na2CO3，钠离子与一次脱硫铅膏中硫含量的摩尔比为8.5:1，反应液固比（质量比）为1，反应温度为30℃，反应时间15min，完成二次脱硫反应后，检测铅膏中硫含量为0.1%，判定合格，可进入转炉熔炼***。

Claims (5)

1.一种废旧铅膏分段式脱硫的方法，其特征在于该方法包含以下步骤：
（1）废旧铅酸蓄电池通过破碎分选得到铅膏，进行取样检测硫含量；
（2）将所述铅膏、脱硫剂、水加入一次脱硫反应***；所述脱硫剂中阳离子与铅膏中硫元素的摩尔比为1.5~2:1，脱硫反应液固比质量比为1~2:1，加入顺序为水、铅膏、脱硫剂，脱硫反应温度为20~30℃，反应时间为30~60min；
所述脱硫剂为NH4HCO3、Na2CO3、(NH4)2 CO3、NaHCO3；
（3）步骤（2）中一次脱硫反应***包括：铅膏、脱硫剂、 水进行固液反应；反应完成后，将混合浆液进行压滤得到一次滤液和一次脱硫铅膏；
（4）对一次滤液浓度进行判定，浓度大于30%~40%进入结晶***进行回收，浓度小于30%~40%返回一次脱硫反应***；
（5）将所述一次脱硫铅膏、脱硫剂、水加入二次脱硫反应***；所述脱硫剂中阳离子与一次脱硫铅膏中硫元素的摩尔比为7.5~10:1，脱硫反应液固比质量比为1~2:1，加入顺序为水、铅膏、脱硫剂，脱硫反应温度为20~30℃，反应时间为10-30min；所述脱硫剂为NH4HCO3、Na2CO3、(NH4)2 CO3、NaHCO3，；
（6）步骤（5）中二次脱硫反应***包括：一次脱硫铅膏、脱硫剂、纯水进行固液反应；反应完成后，混合浆液进行压滤得到二次滤液和二次脱硫铅膏；
（7）二次滤液进入一次脱硫反应***；
（8）对二次脱硫铅膏硫含量进行判定，硫含量小于0.1%~0.5%进入转炉熔炼***，硫含量大于0.1%~0.5%返回二次脱硫反应***。
2.根据权利要求1所述废旧铅膏循环脱硫的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，铅膏需在105℃下干燥12h，充分研磨后过140目标准筛，取筛下物检测硫含量，检测仪器为高频红外碳硫分析仪。
3.根据权利要求1所述废旧铅膏循环脱硫的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，一次滤液检测滤液中硫酸盐的浓度，一次脱硫铅膏检测硫含量。
4.根据权利要求1所述废旧铅膏循环脱硫的方法，其特征在于：所述步骤（6）中二次滤液检测滤液中硫酸盐的浓度，二次脱硫铅膏检测硫含量。
5.根据权利要求1所述废旧铅膏循环脱硫的方法，其特征在于：所述步骤（2）中的水为纯水、一次滤液、或二次滤液中的一种或组合。
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