废铅蓄电池的处理及资源化——黄丹红丹生产新工艺

1、废铅蓄电池的处理及资源化黄丹红丹生产新工艺48环境工程2003年lO月第2l卷第5期废铭蓄电沾的处理厦资源簧丹丹生产崭互宋剑飞李丹陈昭宜(湖南大学环境科学与工程系,长沙410082)摘要就废铅蓄电池的回收利用,提出一种用废铅蓄电池生产再生铅,同时生产黄丹红丹的湿法一火法联合冶金_T-艺,此工艺中加入氧化剂,反应效率高.同时降低了原料消耗,产品优质稳定,大大减轻了劳动强度,除尘效果好.红丹连续氧化炉及整个生产红丹的其它操作装置全部密封,减小了环境污染,既节约能源,又经济可靠.关键词废铅蓄电池回收铅黄丹连续氧化红丹1前言全世界金属铅总产量中现有60%左右用于生产铅蓄电池,每年废铅蓄电池的生产量与蓄

2、电池制造量基本相当,大量的废铅蓄电池留存于环境中,造成环境污染.废铅蓄电池主要组成物质为铅或铅合金及铅的化合物,回收利用废铅蓄电池,不仅可以节约大量的铅资源,减少环境污染,而且可以节约大量的加工及能源费用;同时废铅蓄电池的再生费用只相当由原生矿开采的1/3,是扩大铅资源及增加铅产量的有效途径之一,以致目前废铅蓄电池的回收到再生引起了世界各国的重视.就我国而言,面对如此巨大的蓄电池生产与消费,再生铅的产量占总铅产量的17.48%,远低于世界发达国家水平,因此,采用切实可行的废蓄电池综合回收利用工艺,建立符合国家要求的加工工厂,以及一整套健全管理实施细则,是刻不容缓,势在必行.为此就针对铅蓄电池的

3、处理及资源化进行了新表3中和渣镧砖经济效益分析金隆公司I砖厂金融金额减少费用主要内容增加效益主要内容,万元?a.,万元?a减少渣场征地,配套节约土方4.5设藏及等(年平均分摊)节省用水1.0减少渣场维护,平整减免税收2.0等管理费用中和渣运输17.O减少费用合计47.0增加效益合计24.55结束语中和渣由土地处置到用于制砖,真正实现了无害的研究,不仅提出回收铅的技术,同时提出及介绍黄丹红丹生产的新工艺.就废铅蓄电池中的格栅利用,价值会更高.而废铅蓄电池中的膏泥可通过加热,转化制得黄丹,即一氧化铅,再进而生产红丹,利润也较高.红丹,黄丹都是重要的化工产品,主要用于油漆,陶瓷,玻璃,电子等工业,市

4、场需求量较大.采用湿法冶金的技术方法可将废铅蓄电池中的铅分离回收以及制取黄丹,然后再用火法冶金的方法生产出适应市场需求的红丹,技术可靠,设备投资少,不造成二次污染,具有显着的经济效益和社会效益,值得大力推广.2处理工艺的方法及原理废铅蓄电池主要有板栅,接线柱联板,膏泥及塑料外壳组成,膏泥约占47%,板栅,接线柱联板约占50%,塑料外壳约占3%.废铅蓄电池在处理前,将其拆解破碎,然后机械分离和人工分选,板栅,接线柱连板经熔铸后制得铅锑合金,通过电解精炼进而提取化,减量化和资源化,具有积极的经济效益,社会效益和环境效益,也为在市场经济条件下,如何用双赢手段实施固体废弃物的交换,转移和利用提供有益的

5、参考.参考文献1周振兴.石灰铁盐法除砷中和渣的综合处置.硫酸工业.2003.1.作者通讯处周振联244021安徽省铜陵市金山路金隆铜业有限公司菊:磊环境工程2003年lO月第2l卷第5期49纯铅;膏泥经加热,活化,氧化转化后生产黄丹;红丹生产工艺采用负压密闭操作,经过两段氧化,破碎,用气流输送,尾气采用除尘装置.总的来说,整个工艺流程分为3个部分,第一:铅蓄电池再生铅;第二:黄丹制取;第三:红丹冶炼.整个处理工艺的流程见附图.废铅蓄电池匦匝十匝一匝L匦一匝附图废铅蓄电池的处理工艺流程图2.1铅蓄电池再生铅此处理过程为:首先脱壳除酸即对废电池进行拆解,电池底壳同主体部分分离,除去硫酸;接着,机械

6、分离及人工分选格栅,接线柱联板和铅膏,然后将板栅,接线柱联板加入一种特殊的熔剂熔铸后,得铅锑合金,这种熔剂可提高铅直收率l5%20%左右,降低熔炼温度250C左右,从而降低了铅的挥发损失,节约了能源,降低了对熔炼炉腐蚀,并延长其寿命.同时,熔炉烟气经处理后达标排放.最后电解精炼,即可有效地回收高纯度的铅.这是一种提高资源利用效率的极有效方法(反应方程式为:pb2+2ePb).2.2黄丹制取生产原理:对于膏泥,将其主体部分进行活化,使硫酸铅转化为二氧化铅和高纯度海绵铅.活化中充放电反应可以用下面方程式来表示(控制一定的条件,可以使反应向逆反应方向进行).由由PbO2+H2SO4+Pb署PbSO.

7、+H20+PbSO4?廿PbO:是一种两性氧化物,不溶解于氧化酸或碱,但溶于还原酸,碱和还原剂中.此反应进行中,自动操作系统定期分别取出PbO:,Pb及H2SO,以保证操作连续进行.此外,在泥膏的填料中,也含有一定比例的二氧化铅及铅.然后,将以前操作中所得的二氧化铅再与铅在一定条件下加入氧化剂反应制得氧化铅,即黄丹.此处理过程不仅消除了二氧化硫的污染,同时,得到了重要化工产品黄丹.制得的黄丹送至雷蒙机内粉碎,经分离器,贮料斗,捕集器后,分离出来的细粉末即为黄丹成品.事实上,铅膏中的硫酸铅,约占膏泥量的一半,根据需要可以生产碳酸铵(化肥),也可以生产三盐基硫酸铅(塑料工业的重要原料),还可以生产

8、硝酸铅.碳酸铵,硝酸铅,三盐基硫酸铅均可成为单一符合一级部颁标准产品,故副产品生产的应变能力极强.由于这种铅盐的传统工艺生产均为纯金属铅,本工艺的原料为废蓄电池,既有利于成本的降低,又有利于同类产品的竞争.此方法为湿法制取氧化铅,避免了火法冶炼带来的污染,且氧化铅纯度较高.2.3红丹冶炼目前,国内红丹主要采用单体机械炉,梯形机械炉和单体手工反射炉进行生产.手工炉能耗高,效率低,铅尘飞扬,劳动强度大,操作环境差,铅中毒现象严重;机械炉虽然摆脱了繁重的手工操作,但仍然为间歇生产,设备庞大,泄漏点较多,未能有效解决铅尘危害的问题.以下介绍的红丹连续氧化工艺,有效的解决了以上的问题.制得的黄丹粉末进入

9、一段红丹氧化炉,与此同时,加入一定量的氧化剂,在460到490的温度下与空气氧化,Pb0含量可达到75%.物料出炉后经粉碎机粉碎随气流输送到扩散式旋风除尘器及脉冲除尘器,并经给料机后进二段红丹氧化炉.再加入一定量的氧化剂,在480左右的温度下,被空气中的氧进一步氧化,使二段红丹氧化炉出炉后的Pb0含量达到98%以上,成品红丹经第二次粉碎,再经扩散式旋风分离器,脉冲除尘器及给料机后进入成品贮斗.最后用螺旋输送机送人包装机,用塑料袋和牛皮纸袋按一定质量包装后,经计量,热合,缝包后进集装箱运输出厂.本操作过程技术要点:温度是影响红丹氧化的敏感因素,它必须控制在500以下的一个适宜的温度区域,温度太低

10、,氧化速度则慢;温度太高,红丹又会分解成为PbO.因此要实现红丹连续氧化必须合理控制温度,并使物料能够很好的翻动,而且能与足够环境工程2003年lO月第2l卷第5期的空气充分接触.氧化炉主要参数:常压,操作温度<490(变温控制),搅拌转速为9r/min左右,单炉停留时间为3h左右,产品Pb()4均达到97.44%(国家标准为97%).此红丹连续氧化过程,使得生产操作状况简单易行,设备全部封闭,负压操作,主要生产自动控制,铅尘处理效果好.3经济效益分析据国家环保局政策规定,再生铅企业生产规模最低应为年产8000t以上.如果按年处理3.3万t废铅蓄电池来计算,可回收再生铅约1.2万

11、ffa,同时开发副产品黄丹或红丹约1.5万t/a.3.1投资概算(1)回收再生铅及生产黄丹,红丹的生产设备(含环保)投资总计40O万元;(2)工程运行投资预算(不含厂房,水,电,土地);(a)回收金属铅投资70万元,(b)利用废渣生产黄丹投资60万元,(c)利用副产品黄丹进一步加工生产红丹投资55万元.(d)环保总投资(处理水,气,渣)90万元,合计总投资275万元.综合(1),(2)总计投资达400+275=675万元3.2成本概算:3.2.1回收金属铅成本概算(1)主要原材料,能源消耗,工资,管理及设备折旧等成本投资(以生产1t铅计)3100元/t;(2)预计销售价3700元/t;(3)年

12、税利息:37003100=60O元/t;总计:60O元/t×1.2万t/a=720万元,a格栅回收处理后,再制成铅蓄电池的格栅利用,价值会较高.3.2.2利用废铅蓄电池中的膏泥生产工业级黄丹成本估算(a)主要消耗定额(以生产1t黄丹计)2300元/t:(b)预计销售价为3500元,t(c)年利税(35002300)元/t×1.5万t/a:l800万元,a3.2.3利用黄丹进一步生产工业级红丹成本估算(a)主要消费定额:(以生产/t红丹计)3300元/t(b)预计销售价为4500元,t(c)年利税(45003300)元/t×1.5万t/a:l800万元,a1._.一

13、一综合以上,可知生产铅及黄丹或红丹年利税总计720万元,a+1800万元/a=2500万元,a3.3效益分析综合以上:第一年总计投资达675万元,年利税总共达2520万元,a.4结论本工艺采用湿法.火法联合工艺流程,在回收再生铅的同时,还将废铅蓄电池转化为化工产品,不仅解决了铅蓄电池的污染,而且节约了能源,又变废为宝,使产品增值.同时,”三废”处理比较彻底,避免了生产环境恶劣及铅中毒的现象.最终达到更加合理的综合利用资源,是生产黄丹,红丹的一种新途径,具有广阔的应用前景.同时,本工艺技术可靠,设备投资少,操作费用低,生产操作简单,不造成二次污染,易于实现工业化,具有显着的经济效益及社会效益.参

14、考文献1魏先勋.环境工程设计手册.长沙:湖南科学技术出版社,2002:13191321.2张文阁.试论我国的再生铅生产.有色金属(冶),1986(6):3237.3林茂森.国外铅锌再生产工艺.金属再生,1987.(6):6165.4陈维平.从废铅蓄电池中湿法回收铅技术的述评.中国物资再生,1994(9):68.5苏永庆,刘频.废旧铅蓄电池中铅的湿法回收.云南化工,1997.(2):5556.6胡克勇.红丹连续氧化新工艺和铅尘原理.化学工程,2000.28(2):5961.7陈寿椿.重要无机化学反应.上海:上海科学技术出版社,1982.5OO511,913919.8乐颂光.再生有色金属生产.长沙:中南工业大学出版社,1991.200263.9A?Y.Leeetc.Electrolyticmethodforrecoveryofleadfromscrapbatteries.Burea