一種基于節(jié)流自碰撞的鉛膏脫硫方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于廢舊鉛酸蓄電池資源再生領域，用于廢舊鉛酸蓄電池再生過程中的鉛膏脫硫。
【背景技術】
[0002]隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，中國汽車、摩托車、電動助力車、通信、信息、電力等基礎產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速，這些行業(yè)在我國處于一個高速成長期，對鉛酸蓄電池的需求日益增長，鉛酸蓄電池工業(yè)呈持續(xù)、快速增長趨勢。據(jù)統(tǒng)計，目前我國鉛酸蓄電池制造廠家已達到1151家，生產(chǎn)量平均以每年約20%的速度快速增長，鉛酸蓄電池產(chǎn)量約占世界產(chǎn)量的1/3，出口量、出口額分別以每年高達29%和34%左右的速度遞增，在國際市場上具有舉足輕重的地位，成為全球鉛酸蓄電池的生產(chǎn)和消費大國。
[0003]廢舊鉛酸蓄電池中鉛膏的主要成分包括:PbS04 (50-60%)、Pb02 ( 30-35%), PbO(10-15%)和其他物質(0.2-0.7%)ο硫酸鉛在其中占主要部分，同時還含有部分其他硫化物及鉛、銻、砷、鋅等重金屬物質。如果廢舊鉛酸蓄電池不加以回收利用，會對環(huán)境和人體健康造成不利的影響。所以開展廢鉛酸電池的再生利用意義重大。
[0004]在傳統(tǒng)火法回收工藝需要在1000°C以上的高溫中進行，因為其主要是將鉛膏中的硫酸鉛分解為氧化鉛。但是，在火法冶煉過程中會產(chǎn)生大量的S02，如果后續(xù)不進行脫硫處理會對環(huán)境造成很大的破壞。而目前在研究階段的檸檬酸和檸檬酸鈉浸出的方法因其價格較高、反應緩慢也沒有應用于工業(yè)實際。
[0005]現(xiàn)階段國內(nèi)外較為推崇的方法就是在碳酸鹽作用下將鉛膏中硫酸鉛轉化為碳酸鉛，然后將反應后的碳酸鉛在低溫下進行冶煉。該法得到的碳酸鉛分解溫度很低，相比高溫火法冶煉可以很大程度上節(jié)省能耗。同時，進入熔煉爐的固體物料不含硫，產(chǎn)出的煙氣中也不含或含有很少的二氧化硫，該工藝有很好的節(jié)能效益和經(jīng)濟效益。
[0006]鉛膏脫硫過程硫酸鉛與脫硫劑反應生成的碳酸鉛等固體含鉛物質通常會包裹在反應物鉛膏顆粒的表面，從而阻斷硫酸鉛與脫硫劑的進一步反應，因而，脫硫反應技術與裝備需在高度分散反應物料的同時還必須具備使反應物表面及時更新的功能。國內(nèi)鉛蓄電池種類繁雜，使用程度不一，許多電池在達到使用壽命后仍然繼續(xù)使用，造成電池內(nèi)鉛膏顆粒成倍增大，致使脫硫過程中反應物被產(chǎn)物包裹阻止脫硫反應進行的現(xiàn)象尤其明顯，造成鉛膏脫硫反應緩慢，終了物料含硫率居高不下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種基于節(jié)流自碰撞的鉛膏脫硫方法。
[0008]本發(fā)明的技術方案為:
一種基于節(jié)流自碰撞的鉛膏脫硫方法，包括如下步驟:
(1)將廢鉛酸蓄電池破碎后的鉛膏配成質量分數(shù)為20-70%漿液與脫硫劑按摩爾比1-1.2:1混合加入攪拌罐中，開啟攪拌栗，控制反應溫度為20-80°C ; (2)在鉛膏漿液和脫硫劑充分攪拌后開啟循環(huán)栗，將攪拌罐中的漿液栗入節(jié)流裝置，通過在節(jié)流裝置中的自碰撞作用，使鉛膏顆粒破碎并且及時清除生成的反應物，漿液在節(jié)流裝置與攪拌罐間循環(huán)反應；
(3)反應30-100min后關閉循環(huán)栗，將漿液排入壓濾裝置，濾餅送入冶煉爐進行低溫冶煉，濾液回收再生。
[0009]進一步地，所述的脫硫劑為碳酸鈉、碳酸銨、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、碳酸氫鈉中的一種或兩種以上。
[0010]進一步地，所述的節(jié)流裝置為流體通道上設置的一個或多個縮徑管，或流體通道上使流體通道斷面縮小的元件；所述楽液通過節(jié)流裝置的流速控制在15m/s~80m/s。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明在不過多增加能耗的基礎上，通過改進原有脫硫裝置，通過節(jié)流造成反應漿液中顆粒間的劇烈自碰撞，在鉛膏顆粒自碰撞的作用下及時清除包裹在鉛膏顆粒表面的產(chǎn)物，使鉛膏充分與脫硫劑接觸，加快反應速率，也使反應進行的更徹底，從而大幅提高脫硫效率，終了物料含硫率低于0.5%，與改進前沒有節(jié)流裝置的工藝相比，本發(fā)明處理后的鉛膏含硫率顯著降低。同時，本發(fā)明運行穩(wěn)定，操作簡單，能耗低，適合我國現(xiàn)有鉛膏脫硫裝置的改造與運用。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的工藝流程不意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明，鉛膏的主要成分包括:PbS04 ( 50-60%)、Pb02 ( 30-35%)、PbO (10-15%)和其他物質(0.2-0.7%)。。
[0014]實施例1
本發(fā)明提供的基于節(jié)流自碰撞的鉛膏脫硫工藝，具體步驟如下:首先將廢鉛酸電池破碎后所得鉛膏加水配成質量百分數(shù)為30%的漿液，然后栗入脫硫攪拌罐1，栗入量為10 m3，以Na2C03作為脫硫劑，按Na 20)3與PbSO 4的摩爾比為1.1:1進行添加，然后通過蒸汽加熱控制反應溫度為30°C，開啟攪拌5min后，將攪拌罐內(nèi)的漿液通過循環(huán)栗2栗入節(jié)流裝置3，漿液在攪拌罐與節(jié)流裝置之間循環(huán)，循環(huán)栗流量為20 m3/h，脫硫器的節(jié)流部位的漿液流速為20m/s。原始鉛膏含硫率為5.6%，經(jīng)此脫硫工藝脫硫50min，脫硫后鉛膏含硫率為0.46%。
[0015]在關閉循環(huán)栗2和節(jié)流裝置3，只開啟攪拌罐1的情況下，按照以上相同條件進行脫硫反應，50min后得到鉛膏含硫率為0.87%。
[0016]實施例2
本發(fā)明提供的基于節(jié)流自碰撞的鉛膏脫硫工藝，具體步驟如下:首先將廢鉛酸電池破碎后所得鉛膏加水配成質量百分數(shù)為60%的漿液，然后栗入脫硫攪拌罐1，栗入量為10 m3，以Na2C03作為脫硫劑，按Na 20)3與PbSO 4的摩爾比為1.1:1進行添加，然后通過蒸汽加熱控制反應溫度為40°C，開啟攪拌5min后，將攪拌罐內(nèi)的漿液通過循環(huán)栗2栗入節(jié)流裝置3，漿液在攪拌罐與節(jié)流裝置之間循環(huán)，循環(huán)栗流量為30 m3/h，脫硫器的節(jié)流部位的漿液流速為30m/s。原始鉛膏含硫率為5.7%，經(jīng)此脫硫工藝脫硫40min，脫硫后鉛膏含硫率為0.23%。
[0017]在關閉循環(huán)栗2和節(jié)流裝置3，只開啟攪拌罐1的情況下，按照以上相同條件進行脫硫反應，40min后得到鉛膏含硫率為1.35%。
[0018]實施例3
本發(fā)明提供的基于節(jié)流自碰撞的鉛膏脫硫工藝，具體步驟如下:首先將廢鉛酸電池破碎后所得鉛膏加水配成質量百分數(shù)為70%的漿液，然后栗入脫硫攪拌罐1，栗入量為10 m3，以Na2C03作為脫硫劑，按Na 20)3與PbSO 4的摩爾比為1.1:1進行添加，然后通過蒸汽加熱控制反應溫度為50°C，開啟攪拌5min后，將攪拌罐內(nèi)的漿液通過循環(huán)栗2栗入節(jié)流裝置3，漿液在攪拌罐與節(jié)流裝置之間循環(huán)，循環(huán)栗流量為50 m3/h，脫硫器的節(jié)流部位的漿液流速為50m/s。原始鉛膏含硫率為5.3%，經(jīng)此脫硫工藝脫硫30min，脫硫后鉛膏含硫率為0.14%。
[0019]在關閉循環(huán)栗2和節(jié)流裝置3，只開啟攪拌罐1的情況下，按照以上相同條件進行脫硫反應，30min后得到鉛膏含硫率為2.13%。
【主權項】
1.一種基于節(jié)流自碰撞的鉛膏脫硫方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將鉛膏漿液與脫硫劑按比例混合加入攪拌罐中進行反應； (2)開啟循環(huán)栗，將攪拌罐中的漿液栗入節(jié)流裝置，使?jié){液在節(jié)流裝置與攪拌罐間循環(huán)反應; (3)反應后關閉循環(huán)栗，將漿液排入后續(xù)處理裝置。2.根據(jù)權利要求1所述的基于節(jié)流自碰撞的鉛膏脫硫方法，其特征在于:所述的鉛膏漿液的質量分數(shù)為20%-70%，脫硫劑與鉛膏漿液中的硫酸鉛的摩爾比為1-1.2:1，反應溫度為20-80°C，反應總時間為30-100min。3.根據(jù)權利要求1所述的基于節(jié)流自碰撞的鉛膏脫硫方法，其特征在于:所述的節(jié)流裝置為流體通道上設置的一個或多個縮徑管，或流體通道上使流體通道斷面縮小的元件。4.根據(jù)權利要求1所述的基于節(jié)流自碰撞的鉛膏脫硫方法，其特征在于:所述漿液通過節(jié)流裝置的流速控制在15 ~80m/so5.根據(jù)權利要求1所述的基于節(jié)流自碰撞的鉛膏脫硫方法，所述脫硫劑為碳酸鈉、碳酸銨、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、碳酸氫鈉中的一種或兩種以上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于節(jié)流自碰撞的鉛膏脫硫方法，屬于廢舊鉛酸蓄電池資源再生領域。該方法主要包括：廢舊鉛酸蓄電池破碎后鉛膏制成漿液與脫硫劑在攪拌罐中攪拌混合，由泵輸送至脫硫反應器再返回攪拌罐。脫硫反應器中設置流體節(jié)流元件，鉛膏與脫硫劑的混合漿液在節(jié)流裝置的作用下產(chǎn)生節(jié)流效應，造成鉛膏顆粒發(fā)生劇烈的自碰撞，這種碰撞作用使鉛膏脫硫產(chǎn)物從鉛膏粒子團表面及時脫落，使鉛膏與脫硫劑充分接觸，達到高效脫硫的目的。本方法脫硫反應快，脫硫后物料含硫率低，運行穩(wěn)定，操作簡單，能耗低，適合我國現(xiàn)有鉛膏脫硫裝置的改造與升級。
【IPC分類】C22B13/02, H01M10/54, C22B7/00, C22B1/11
【公開號】CN105420489
【申請?zhí)枴緾N201510841686
【發(fā)明人】張俊豐, 易亮, 曹靖
【申請人】湘潭大學
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月28日