废铅蓄电池铅膏湿法回收制取氯化铅技术的研究.pdf

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第36卷,第6期
安微化工
Vol 36. No6
2010年12月
ANHUI CHEMICAL INDUSTRY
Dec.2010
科研与开发
废铅蓄电池铅膏湿法回收制取氟化铅技术的研究
王玉",王刚',马成兵2,刘树军3,于少明,黄宪法2
(1.合肥工业大学化工学院,安微合肥230009;2.安徽省冶金科学研究所,安徽合肥230011
3.太和县长江金属材料有限公司,安徽太和236621)
摘要:研究了一种由废铅蓄电池铅膏湿法制取氯化铅的工艺技术。采用HCl-Na混合溶液将铅膏中的铅浸出制备氯化铅,考查了冷析
滤液的处理方法及循环使用效果。结果表明:采用该工艺技术,铅浸出率达9.3%以上,冷析滤液循环使用4次,铅回收率达到98.2%,制
取的氯化铅产品纯度达到了试剂化学纯的要求。
关键词:铅衡;湿法工艺;循环;氯化铅
doi:10.39696jssn.1008-553X.2010.06.006
中图分类号:X705文献标识码:A文章编号:1008-553X(2010)06-0024-04
1前言
2.1实验原理6明
铅的用途非常广泛,是人类常用的金属之一,其
铅蓄电池中铅膏主要由PbSO4、PbO、PbO2和P等
量在有色金属中仅次于铝、铜、锌,居第4位叫。据报道,组成。在盐酸和氯化钠混合溶液中,在加热条件下发生
2008年全球精铅的生产量和消耗量分别为868.95万吨以下反应
和870.47万吨,我国2008年精铅消费量达到313.49万
Pbo,+2]Cl+Na,S0
吨叫。目前铅主要用于铅蓄电池。据不完全统计,全世界
Pb+2HCl→PbCl2+H21
消费的铅中大约有80%~85%用于铅蓄电池門。随着现代
PbO+2HCI→PbCl2+H20
(3)
通讯及交通运输行业的飞速发展,人类对铅蓄电池的需
PbO2+4HC』→PCL2+2H20+C12t
求还将继续增长。然而按照目前铅矿资源的储采比,在
Pb+Pb0,4 HCH-*2pbc)2+2H20
2003年时世界铅储量和储量基础静态保证年限分别为
Cl2+nCI-→PbCI(2)-
(6)
21年和43年門倒。铅矿资源日益枯竭,再牛铅的回收已经
浸取液冷析结晶过滤,滤饼干燥后即为氯化铅产品,
成为实现铅工业可持续发展的必由之路。
滤液中含有大量未析出的氯化铅,需循环使用。为避免滤
由废铅蓄电池铅膏湿法回收铅的工艺研究是当前液循环过程中S02的富集对浸取反应效果及产品氯化
再生铅回收的重要研究方向。目前研究利用铅湿法制铅纯度的影响,实验采用加人钙离子将其中的S02沉淀
备氯化铅的工艺主要有氯盐法,即在HCI-NaC!、出来,从而保证循环过程的正常进行。
HCl-CaCl2或HCI-NaCl-CaC2体系中将铅膏中的铅以2.2实验原料
氯化铅的形态浸取出来,滤液冷析过滤后得到氯化铅产
本实验所用铅膏取自企业。经破碎、酸洗、干燥、研
品?。该工艺制取氯化铅具有工艺过程简单,能量消耗磨、过筛后得到粒径小于200目的原料铅膏,该铅膏为
低,产品质量好等特点,且CaCl2的加入可增大氯化铅红褐色,其组分分析结果如表1所示。
的溶解度?,但由于没有对冷析滤液进行循环使用,从而
表1铅膏的化学组成
导致铅回收率低,废液处理量大且易造成铅污染等问物相PhOo一
Pbo
Pbso
总铬
题。本文研究了铅膏在HCl-NaCl体系中制取氯化铅的
含量/%15.894.8633.7434.0376.05
工艺,确定了最佳工艺条件,同时对滤液的处理方法及
循环使用进行考査,有效地提高了铅回收率。
2.3工艺流程
2实验部分
实验所用工艺流程如图1所示。
收稿日期:2010-05-31
作者简介:王玉(1985-),男,硕土研究生,研究方向:化工新技术开发,13721050661,wgue126.com;通讯联系入:于少明(1962-),男,教授,硕导,研究方
向:资源化学工程与工艺,13856089423, shiyu@hfut.edun
王玉,等:废铅蓄电池铅膏湿法回收制取氯化铅技术的研究
废渣处理
铅膏、盐酸
浸取反应
过滤洗涤
干燥
氯化钠溶液
过滤洗涤沉淀转化-CaCl2
废液处理
干燥
Caso
图1工艺流程示意图
3结果与讨论
由图3可知,随着氯化钠浓度的增加,铅浸出率不
3.1铅膏的浸取
断增大。当氯化钠浓度为4%时,铅的浸出率只有52%
通过单因素实验法,以铅浸出率为考核指标,分析左右,当氯化钠浓度达到24%时,铅浸出率增大到98%
研究各因素对铅膏中铅的浸出效果的影响,进而确定最以上,原因是随着氯化钠浓度增加,有利于硫酸铅向氯
佳工艺条件。
化铅转化,使反应进行得完全,同时氯化钠浓度增大,提
3.1.1盐酸配比对铅浸出率的影响
高了氯化铅的溶解度,保证了氯化铅的持续转化。当氯
实验条件:NaC溶液质量百分浓度为4%,液間比化钠的质量浓度达到24%时,氯化钠溶液接近饱和,无
质量比)为15:1,反应时间为2h,反应温度为70℃。法通过继绫提高氯化钠浓度来增加铅的浸出率。因此
盐酸配比是指盐酸用量与理论用量之比,其对铅膏中铅氯化钠最佳浓度为24%
浸出率的影响结果如图2所示。
3.1.3液固比对铅漫出率的影响
实验条件:盐酸配比为4:1,NaCl溶液质量百分浓
度为24%,反应时间为2h,反应温度为70℃。液固比对
铅膏中铅浸出率的影响结果如图4所示。
t.
配ビ
图2盐酸配比对铅浸出率的影响
由图2可知,铅膏中铅的浸出率随着盐酸用量的增
加而不断提高。当盐酸配比为1:1时,铅浸出率只有
液
31%左右,当盐酸配比为4:1时,铅的浸出率增大到
图4液固比对铅浸出率的影响
52%左右,继续增大盐酸用量,铅浸出率增长较小。因
由图4可知,随着液固比的增大,铅膏中铅的浸出
此,选择最优盐酸配比为4:1
率不断增大。当液固比为3:1时,铅浸出率只有57%左
3.1.2氯化钠浓度对铅漫出率的影响
右,当液固比为13:1时,铅浸出率达到98%左右。这是
实验条件;盐酸配比为4:1,液固比为15:1,反应因为氯化铅的溶解度较小,需要足够的氯化钠溶液来溶
时间为2h,反应温度为70℃。氯化钠浓度对铅膏中铅浸解;但当液固比大于13:I时,浸出的铅全部能够溶解,
出率的影响结果如图3所示。
浸出效果增长不明显。故为了减少液体用量,选择最佳
液固比为13:1。
3.1.4反应时间对铅浸出率的影响
实验条件:盐酸配比为4:1,NaCl溶液质量百分浓
度为24%,液固比为13:1,反应温度为70℃。其对铅膏
中铅浸出率的影响结果如图5所示。
由图5可知,随着反应时间的延长,铅膏中铅的浸
图3氯化钠浓度对铅浸出率的影响
出率随之增大。当反应时间为0.5h时,铅浸出率只有