一种废铅膏中铅与二氧化铅的自耦合反应方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113481374A(43)申请公布日2021.10.08(21)申请号202110787821.4(22)申请日2021.07.13(71)申请人湘潭大学地址411105湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘27号(72)发明人张俊丰陈彪曹靖黄妍(74)专利代理机构湘潭市汇智专利事务所(普通合伙)43108代理人冷玉萍(51)Int.Cl.C22B7/00(2006.01)C22B7/02(2006.01)C22B13/00(2006.01)H01M10/54(2006.01)C01G21/20(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种废铅膏中铅与二氧化铅的自耦合反应方法(57)摘要本发明公开一种废铅膏中铅与二氧化铅的自耦合反应方法，属于废铅蓄电池资源循环利用领域。在添加了硝酸和乙二胺四乙酸的反应体系中，废铅膏中的单质铅被硝酸氧化成二价铅离子，同时生成溶解态的一氧化氮，一氧化氮与废铅膏中的二氧化铅反应得到硝酸铅，再用硫酸与硝酸铅反应得到硫酸铅和硝酸。本发明通过向反应体系添加助剂实现了废铅膏中铅单质和二氧化铅的自耦合氧化还原反应，助剂可循环使用，工艺简单、反应强度大，克服了传统做法需要消耗大量氧化还原药剂的问题。CN113481374ACN113481374A权利要求书1/1页1.一种废铅膏中铅与二氧化铅的自耦合反应方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将废铅蓄电池破碎分选得到的含铅与二氧化铅的废铅膏加水制成浆液，向浆液中添加硝酸与乙二胺四乙酸即EDTA作为助剂，充分搅拌；（2）补充加入适量单质铅至步骤（1）反应体系中，加热并充分搅拌，反应完成后进行固液分离，得到硝酸铅混合溶液；（3）加入硫酸至步骤（2）得到的硝酸铅混合溶液中，搅拌反应后进行固液分离，得到硫酸铅固体和硝酸混合溶液，硝酸混合溶液回用到步骤（1）。2.根据权利要求1所述的废铅膏中铅与二氧化铅的自耦合反应方法，其特征在于，步骤（1）中，所述浆液的液固质量比为1‑10:1；硝酸与二氧化铅的摩尔比为1‑3:1；EDTA浓度为0‑100mmol/L。3.根据权利要求1所述的废铅膏中铅与二氧化铅的自耦合反应方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的单质铅为铅栅、铅粒和烟道灰中的一种或两种以上；单质铅即步骤（1）废铅膏中的铅与步骤（2）补充的单质铅总和与二氧化铅的摩尔比为0.9‑1.1:1；反应温度为20‑90℃，反应时间为10‑100min。4.根据权利要求1所述的废铅膏中铅与二氧化铅的自耦合反应方法，其特征在于，步骤（3）中，所述的硫酸为工业硫酸或废铅蓄电池中的废硫酸，硫酸与硝酸铅的摩尔比为0.7‑1:1。2CN113481374A说明书1/3页一种废铅膏中铅与二氧化铅的自耦合反应方法技术领域[0001]本发明涉及一种废铅膏中铅与二氧化铅的自耦合反应方法，属于废铅蓄电池资源循环利用领域。背景技术[0002]根据中国有色金属工业协会数据统计，中国2020年产生的废铅蓄电池达到了600多万吨，其中含废铅膏近350万吨。我国废铅膏的回收以直接高温熔炼为主，有过程简单、产能大等优点，但不够清洁，重金属污染物排放仍然可观，一直是全国重金属污染防治的重要内容，也是社会各界关切的焦点。废铅膏免冶炼清洁转化将是行业的发展要求和必然趋势。[0003]废铅膏的成分复杂，铅以多种形态存在，包括Pb（2‑6%）、PbO2（25‑35%）、PbO（4‑10%）和PbSO（454‑65%）等。在废铅膏免冶炼转化过程中，将四价铅（PbO2）转化为二价铅，往往需要消耗较多的H2O2、草酸等还原剂，成本较高。从原子经济性的角度分析，采用单质铅还原二氧化铅是最经济的，也是理论可行的。但是，在常规条件下，单质铅与二氧化铅的固相‑固相之间的反应效率非常低，需要在300℃以上的加热条件下进行，能耗较大。因此，开发一种经济高效的铅与二氧化铅的自耦合反应方法，对铅资源循环和环境保护的意义重大。发明内容[0004]本发明提供了一种废铅膏中铅与二氧化铅的自耦合反应方法，低成本、高效率地将铅膏中的铅和二氧化铅转化为高纯度硫酸铅。废铅膏中铅与二氧化铅的自耦合反应历程为：（1）Pb+HNO3→Pb(NO3)2+NO+H2O（2）2NO+3PbO2+4HNO3→3Pb(NO3)2+2H2O（3）Pb2++EDTA→Pb‑EDTA（4）Pb‑EDTA+NO→Pb‑EDTA(NO)（5）Pb‑EDTA(NO)+PbO2+HNO3→Pb(NO3)2+H2O+Pb‑EDTA（6）Pb(NO3)2+H2SO4→PbSO4+HNO30ⅣⅡ总反应：Pb+PbO2+H2SO4→PbSO4+H2O在添加了硝酸和乙二胺四乙酸的反应体系中，废铅膏中的单质铅被硝酸氧化成二价