鉛酸電池回收技術(shù)與實現(xiàn)

陳 宏

（深圳市雄韜電源科技股份有限公司，廣東 深圳518120）

0 引 言

鉛酸電池對于我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了主導(dǎo)作用，在很大的程度上，在短時間內(nèi)沒有其他的產(chǎn)品能夠取代它。但是在最近幾年，頻繁發(fā)生鉛中毒和血鉛事件，引起了國家、媒介以及生產(chǎn)廠家的高度重視。因此，為避免此類事件的發(fā)生，做好回收是解決問題的首要工作。

1 鉛酸電池簡介

1．1 使用情況

日常生活中大容量的蓄電池主要有鎳氫電池、鉛酸電池、鋰電池。其中，鎳氫電池的價格昂貴在市場中用得較少。鋰電池更適合地去取代鉛酸電池，但是由于它本身價格昂貴，而且安全系數(shù)不達(dá)標(biāo)，也難以普及應(yīng)用。目前的市場上閥控鉛酸蓄電池應(yīng)用很廣泛，因閥控鉛酸蓄電池的價格適宜，做工精良，所以在今后的市場中鉛酸電池還會占領(lǐng)主導(dǎo)市場，而不會被其他電池的完全代替掉。

1．2 對環(huán)境造成的污染分析

鉛酸電池包含的化學(xué)成分為：硫酸、塑料、鉛、以及部分其他金屬。鉛酸電池里面有硫酸這一化學(xué)成分，其濃度可以和純度的硫酸相當(dāng)，具有很強的溶解作用，里面含有很多的無機(jī)鹽和鉛成分。為此在廢棄的電池中鉛對于環(huán)境的污染是最嚴(yán)重的。鉛本身屬于重金屬類，它會變成粉塵或者灰塵融入到環(huán)境空氣當(dāng)中。對于很微小的鉛煙塵一般會在500℃以上才能產(chǎn)生，所以說大顆粒的鉛粉塵才是罪魁禍?zhǔn)?，是造成空氣污染的主要因素。如果人體大量的攝入100μg／L的鉛，那么人就會產(chǎn)生脈搏減弱、貧血、腹痛，還會產(chǎn)生生殖系統(tǒng)的紊亂，代謝異常，最為嚴(yán)重的情況還會致人死亡。如果這些因素處理不當(dāng)，不慎流入農(nóng)民的農(nóng)田中就會促使農(nóng)作物的死亡。廢棄的鉛酸電池已經(jīng)列入國家的危險廢棄物品的名列當(dāng)中。據(jù)資料的統(tǒng)計電動車上的廢舊電池足足地可以將水流域污染的很嚴(yán)重。

2 鉛酸電池回收處理工藝

鉛酸電池主要由固態(tài)的有機(jī)物（占百分之二十二至百分之三十的膠木，聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等）、鉛膏（大概占據(jù)的比例為百分之三十至百分之四十）、渣泥、金屬鉛（占百分之二十四至百分之三十的連接件、板柵）組合而成的，還有以液態(tài)形式出現(xiàn)的電解液（大概占據(jù)百分之十一至百分之三十的H2SO4溶液）。鉛酸電池的回收處理工藝主要是將硫酸、聚丙烯塑料外殼以及鉛分離后待有效地利用。

2．1 分選待處理

通常采用機(jī)械的方式來進(jìn)行分選，也要考慮其環(huán)境的因素和勞動的強度，主要分為濕法分選和干法分選兩大類。濕法的分選不是那么的注重設(shè)備的要求，所以應(yīng)用性還是很普遍的。現(xiàn)在的系統(tǒng)選擇主要是美國M．A公司開發(fā)的M．A破碎分選系統(tǒng)和意大利Engitec公司開發(fā)的CX破碎分選系統(tǒng)。M．A破碎分選系統(tǒng)的傳送過程是把完整的廢棄電池放在自動的放酸機(jī)構(gòu)當(dāng)中，促使電解液倒至在下設(shè)的儲酸槽中。廢棄的電池要完全的進(jìn)行放酸處理，然后送入到鱷式破碎倉中，在經(jīng)過不銹鋼擺錘的處理，壓制成不能超過50 mm的碎片即可。與此同時，還需要經(jīng)過震動和水的處理來進(jìn)入下一個環(huán)節(jié)進(jìn)行一級、二級的滾筒沖洗篩分。末了，在經(jīng)過一定流量的上溢水流和物料間的顆粒差別、密度的不同性，將其隔板、鉛膏、板柵、聚丙烯塑料分開富集。通過板框式壓濾機(jī)或者真空連續(xù)過濾機(jī)來對分選所產(chǎn)生的鉛膏流體進(jìn)行過濾，形成待處理的濾餅狀堆積，然而酸性液體就通過水泵來傳送的方式進(jìn)入廢水處理的循環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行有效的處理并回用。這種使用工藝不僅沒有任何污染的產(chǎn)生而且回收利用率也是很高的。

2．2 處理廢鉛合金板的策略

處理廢鉛合金板的策略主要通過四大部分組成：（1）溶解的有效處理（是氧化鉛轉(zhuǎn)化生成純鉛）、（2）進(jìn)行活化的有效處理（讓廢棄電池中的硫酸鉛變?yōu)檠趸U和金屬鉛的形式）（3）電解的有效處理（讓電解液轉(zhuǎn)化得到純鉛金屬）（4）拆散的有效護(hù)理（采用的方式是以機(jī)械破碎分選為主）。廢鉛合金板先要經(jīng)過熱度的溶解熔化形成合金鉛錠，然后通過專業(yè)的制作來完成蓄電池合金板柵。主要通過（1）鉛銻合金板（2）熔化鑄錠（3）柵鉛銻合金來完成工藝。這樣一個質(zhì)量優(yōu)的鉛合金板柵稍微經(jīng)過清洗處理就可以直接拿來供使用部門使用了。其余的板柵再拿到鉛處理的公司再進(jìn)行多重的處理將其鉛還原出來。在整體的工藝流程中不單單只加還原劑還需要加上碳酸鈉、石英、鐵屑、螢石和石灰石等其他溶劑。

2．2．1 通過火的處理工藝冶金

通過火的處理工藝冶金主要通過預(yù)處理單獨冶煉、無預(yù)處理混煉、無預(yù)處理單獨冶煉這三種方式來處理的。

（1）無預(yù)處理混煉：廢鉛酸蓄電池首先要將自身帶的殼去掉，把酸倒去進(jìn)行最基本的處理，然后再用火進(jìn)行雙重的冶煉，從而冶煉出鉛銻合金。會有百分之八十五至百分之九十的金屬會被回收出來。如果沒有進(jìn)行有效合理的利用銻、廢酸以及塑料的話就會對環(huán)境造成很大的影響。

（2）無預(yù)處理單獨冶煉：將破碎后的廢蓄電池分解成為兩個部分，分別為鉛膏和金屬部分，這兩個部分分別運用火法進(jìn)行冶煉，將精鉛和鉛銻合金分解出來。有百分之九十至百分之九十五會被回收，在很大的程度上將污染的比例降低了。

（3）預(yù)處理單獨冶煉工藝：將破碎后的廢蓄電池分解成為兩個部分，分別為鉛膏和金屬部分，鉛膏經(jīng)過分脫硫轉(zhuǎn)化后，兩個部分再分別用火法進(jìn)行冶煉，將軟鉛和鉛銻合金分別的冶煉出來，會有百分之九十五以上的金屬會被回收回來。

有兩種脫硫轉(zhuǎn)化的工藝：分別為強堿做脫硫劑和可溶性碳酸鹽。在用火法進(jìn)行提煉的話溫度一定要掌握好，其溫度要比未處理的溫度低100℃至150℃。

2．2．2 如何還原固相電解

將鉛泥抹到陰極的部位將其電解完成，只有正離子型鉛離子在得到了電子后才能被還原成為金屬鉛。然后陽極板釋放出來的氧氣會攜帶伴隨著堿液。然后通過電解槽加上蓋子，利用管道將其吸允出來，在經(jīng)過水部分吸收以后釋放出來。有少許的鉛化合物在堿性的溶液中將其首先溶解為HPbO3，隨后將其金屬鉛還原出來。運用的電解裝置為立式電極方式。通過（1）廢鉛污泥（2）固相點解（3）低溫熔化鑄錠（4）金屬鉛的工藝流程來完成。

2．2．3 采用濕法的方式進(jìn)行電解

廢的電池需要多層的加工處理，例如切割、拆分后將石灰活化添加進(jìn)去，將蓄電池中的SO4變?yōu)镃aSO4，直流電通過氟硼酸的作用之下將Pb和PbO進(jìn)行溶解，在進(jìn)行電解沉積。這項手段不僅僅可以解決高溫下鋁的污染，還可以解決鉛膏火法在進(jìn)行處理過程中SO2的污染。但是這項手段只適用于較大規(guī)模的回收企業(yè)，而且投入也是很大的。結(jié)合其特點因素分為非電積法、直接電積法、間接電積法三種。

2．3 電解液的處理技巧

河南豫光金鉛股份有限公司引進(jìn)了一項CX集成處理系統(tǒng)，它主要是處理廢舊鉛酸電池，而且該公司還設(shè)計了一項先進(jìn)的技術(shù)來替代工業(yè)補水。該技術(shù)就是將廢舊電解質(zhì)溶液通過深層的過濾后將原生鉛制酸體進(jìn)行返回，制造成為工業(yè)硫酸的新廢電解液的處理手段。通過液壓六瓣抓斗行車在地倉中對鉛蓄電池進(jìn)行倒料和翻料，然后將電池拾起在摔下去，其殼就會被弄裂或者是弄破，其電解質(zhì)溶液也會隨之在地倉上料過程中流出。對于那些沒有流出的液體而言，會隨著震動給料機(jī)的作用下又會隨之流出一些，這些液體會結(jié)合流入到皮帶機(jī)下部的接液盤中，再流到機(jī)器尾部，交匯到地倉之中。本身這種設(shè)計就要求有一定的斜度，交匯到集液的坑中，隨之用過濾器對其進(jìn)行過濾，稀酸儲槽中匯集了很多的濾液，然后通過電解液輸送泵傳送到原生鉛制酸系統(tǒng)的稀酸儲存中間槽里，然后結(jié)合酸制的需求將其放入制酸的系統(tǒng)機(jī)器中加工生產(chǎn)成為工業(yè)硫酸或者將其作為原材料生產(chǎn)。

2．4 一體化處理含鉛廢水工藝

在破碎分選之前將酸液集中下放，將廢棄的酸液匯集到儲備的酸池中，水和廢酸液體的比例是四比一，在進(jìn)行溶解稀釋以后分多個進(jìn)行來中和，按照一定的比例參雜堿性鉛渣，隨后在通過機(jī)械攪拌機(jī)來進(jìn)行攪拌，讓酸堿度中和（過程中應(yīng)保持pH值在6至8．5）。在一定時間內(nèi)靜置隨后沉淀，再進(jìn)行離心脫水之后，出來的渣子進(jìn)行二次提煉。其液體在進(jìn)行破碎分選的過程中水的補充由于被物料給帶走了，是一種循環(huán)漸進(jìn)的過程，所達(dá)到的排放指數(shù)為零。如今含鉛的廢水出來了一種新的工藝為“SF型一步凈化器”。它主要是將每個生產(chǎn)流程中的廢水污水通過管道交匯在一起，先通過污水池對其水的質(zhì)量進(jìn)行分解，然后匯集至反應(yīng)池，將凝聚劑放入其中，更好地將懸浮物排解出去。再將一定的堿劑加入其中，來將硫酸中和在廢水當(dāng)中，將其pH的值達(dá)到7至8的標(biāo)準(zhǔn)，并與廢水中離子態(tài)鉛反應(yīng)－沉淀－澄清－輕質(zhì)濾料過濾，將水中的一些雜質(zhì)清除掉，例如，氧化鋁粉、懸浮物、氫氧化物。

2．5 廢氣的有效處理

對于廢棄的處理主要是通過吸塵罩將其集中灰塵后放入冷卻的煙道進(jìn)行冷卻，然后倒入防塵的地方，運用不帶有除塵器的過濾。隨后進(jìn)行有效處理，將處理以后的氣體通過風(fēng)機(jī)吸允SF型符合式水膜除塵器及加堿脫硫高度凈化設(shè)備來解決，合理凈化后將氣體排放出去。

3 結(jié)束語

如今鉛酸電池在生活中不可缺少，生產(chǎn)的產(chǎn)量也在呈現(xiàn)增長的趨勢，廢舊鉛酸電池的數(shù)量也越來越多了。對于電動車使用過后的電池回收利用，當(dāng)今形勢非常不樂觀，影響到了生存的環(huán)境。為此，要考慮如何增強力度來解決現(xiàn)有的成本問題，從回收的過程初期開始嚴(yán)格把控，保證各個環(huán)節(jié)的合理有效，規(guī)范回收鉛酸電池。此外，對于更好地取代鉛酸電池并且可以降低成本的方案需要我們共同努力去探索。

［1］ 郭自強．電動自行車電池用閥控鉛酸蓄電池的進(jìn)展［J］．蓄電池，2006（3）：118－121．

［2］ 畢道治．大容量高功率鋰離子電池研究進(jìn)展［J］．電池工業(yè)，2008，13（2）：114－119．