一种废铅膏资源化处理生产纳米高纯氧化铅的方法

技术领域

本发明涉及废铅膏回收转化技术领域，具体是涉及一种废铅膏资源化处理生产纳米高纯氧化铅的方法。

背景技术

随着我国工业化进程的快速推进，在庞大人口基数的需求下，促进了铅酸电池行业的迅速成长，我国对铅酸电池的年生产量是全球第一，这造成原料供应自给率不断降低，原料进口依赖度越来约大；另一方面铅酸电池对环境危害极大，造成铅污染；因此，对每年淘汰大批的铅酸电池如何高效回收二次利用便成为一个迫切待解决问题。

纳米级的氧化铅是一种新型精细无机材料，在光、电、敏感元件方面具有特殊用途；因此利用废旧铅酸电池回收废铅膏，并集中处理废铅膏，用于制备氧化铅实现二次利用的目的。

传统技术中通常采用火法煅烧废铅膏制备氧化铅，虽然其工艺相对简单，但是环境污染严重，并且得到的氧化铅纯度太低，产物粒径较大，导致后续处理工艺繁琐；现有技术中国专利文献CN10138692B通过将铅膏脱硫后组分与含有氧化剂的水溶液混合制备二氧化铅，但其为固相和液相的反应，产物颗粒粒度较大，并且最终得到的二氧化铅杂物较多。

发明内容

本发明解决的技术问题是：本发明提供了一种废铅膏资源化处理生产纳米高纯氧化铅的方法，本方法能够将废铅膏转化为粒度较小的碳酸铅，再通过热解碳酸铅制备粒径小的氧化铅。

本发明的技术方案是：一种废铅膏资源化处理生产纳米高纯氧化铅的方法，具体包括：

步骤一：废铅膏预处理

将废铅膏经过水洗至中性，在80～105℃条件下干燥1～2h，然后再将废铅膏依次经过粉碎、研磨、筛分，得到废铅膏粉体；

步骤二：热解脱硫处理

将废铅膏粉体放入熔炼室中，降压至0.1～1Pa后充入惰性保护气体至标准大气压，然后在800～1500℃的条件下热解20～35min得到含杂质氧化铅；

步骤三：浸出净化、过滤除杂

将含杂质氧化铅与质量浓度为30～50％的氢氧化钠溶液按照1～2g/ml的比例混合，在25～30℃条件下反应15～20min后得到混合物溶液A；然后将单质铅粉与混合物溶液A按照0.2～0.5g/ml的比例混合，搅拌20～30min后静置10～20min，过滤，得到Na

步骤四：微波照射合成微细PbCO

将Na

步骤五：制备纳米高纯氧化铅

将微细PbCO

在步骤二中废铅膏的主要成分PbSO

步骤三中将含杂质氧化铅与氢氧化钠反应能够得到包括Na

进一步地，所述步骤一采用球磨破碎机对废铅膏进行20～30min的粉碎、研磨处理，然后再利用筛网为100～150目的超声波振动筛对废铅膏进行筛分，得到废铅膏粉体；通过球磨破碎机、超声波振动筛能够得到粒度较小的废铅膏粉体，能够有效提高步骤二的处理效率，提高废铅膏中的PbSO

进一步地，步骤四所述微波辐射强度两次均为200～400μW/cm

进一步地，所述步骤四中Na

进一步地，所述步骤四中Na

进一步地，步骤四在向混合物溶液B中加入Na

进一步地，步骤五所述磁化研磨处理具体为：在磁场强度为1500～1800GS条件下处理30～40min；通过磁化能够有效提高纳米氧化铅的离散性。

进一步地，步骤五所述超声波频率为50～80kHz；通过50～80kHz的超声波能够阻止氧化铅颗粒增长和破坏氧化铅结块，确保最终生成的氧化铅粒径小、且分布均匀。

进一步地，所述步骤五在热解微细PbCO

进一步地，所述步骤五在热解微细PbCO

相较于现有技术，本发明的有益效果是：本发明采用废铅膏为原料，经过热解脱硫处理、浸出净化、过滤除杂、合成微细PbCO

本发明与传统火法冶炼流程工艺相比，能够彻底消除高温熔炼中产生铅尘、SO

本发明以碳酸铅为前驱体，高温条件下使碳酸铅晶体爆裂，分解出CO

具体实施方式

实施例1：一种废铅膏资源化处理生产纳米高纯氧化铅的方法，具体包括：

步骤一：废铅膏预处理

将废铅膏经过水洗至中性，在80℃条件下干燥1h，采用球磨破碎机对废铅膏进行20min的粉碎、研磨处理，然后再利用筛网为100目的超声波振动筛对废铅膏进行筛分，得到废铅膏粉体。

步骤二：热解脱硫处理

将废铅膏粉体放入熔炼室中，抽真空降压至0.1Pa后充入纯度为99.99％的氩气至标准大气压，然后在800℃的条件下热解20min，得到含杂质氧化铅；

步骤三：浸出净化、过滤除杂

将含杂质氧化铅与质量浓度为30％的氢氧化钠溶液按照1g/ml的比例混合，在25℃条件下反应15min后得到混合物溶液A；然后将单质铅粉与混合物溶液A按照0.2g/ml的比例混合，搅拌20min后静置10min，过滤，得到Na

步骤四：微波照射合成微细PbCO

将Na

步骤五：制备纳米高纯氧化铅

将微细PbCO

实施例2：一种废铅膏资源化处理生产纳米高纯氧化铅的方法，具体包括：

步骤一：废铅膏预处理

将废铅膏经过水洗至中性，在105℃条件下干燥2h，采用球磨破碎机对废铅膏进行30min的粉碎、研磨处理，然后再利用筛网为150目的超声波振动筛对废铅膏进行筛分，得到废铅膏粉体。

步骤二：热解脱硫处理

将废铅膏粉体放入熔炼室中，抽真空降压至1Pa后充入纯度为99.99％的氩气至标准大气压，然后在1500℃的条件下热解35min，得到含杂质氧化铅；

步骤三：浸出净化、过滤除杂

将含杂质氧化铅与质量浓度为50％的氢氧化钠溶液按照2g/ml的比例混合，在30℃条件下反应20min后得到混合物溶液A；然后将单质铅粉与混合物溶液A按照0.5g/ml的比例混合，搅拌30min后静置20min，过滤，得到Na

步骤四：微波照射合成微细PbCO

将Na

步骤五：制备纳米高纯氧化铅

将微细PbCO

实施例3：一种废铅膏资源化处理生产纳米高纯氧化铅的方法，具体包括：

步骤一：废铅膏预处理

将废铅膏经过水洗至中性，在95℃条件下干燥1.5h，采用球磨破碎机对废铅膏进行25min的粉碎、研磨处理，然后再利用筛网为130目的超声波振动筛对废铅膏进行筛分，得到废铅膏粉体。

步骤二：热解脱硫处理

将废铅膏粉体放入熔炼室中，抽真空降压至0.5Pa后充入纯度为99.99％的氩气至标准大气压，然后在1150℃的条件下热解27min，得到含杂质氧化铅；

步骤三：浸出净化、过滤除杂

将含杂质氧化铅与质量浓度为40％的氢氧化钠溶液按照1.5g/ml的比例混合，在27℃条件下反应18min后得到混合物溶液A；然后将单质铅粉与混合物溶液A按照0.3g/ml的比例混合，搅拌25min后静置15min，过滤，得到Na

步骤四：微波照射合成微细PbCO

将Na

步骤五：制备纳米高纯氧化铅

将微细PbCO

实施例4：与实施例1不同的是，步骤四在向混合物溶液B中加入Na

其中，表面活性剂由浓度为30g/L的聚乙二醇400、15g/L的聚乙二醇1000按照体积比1:2混合得到。

实施例5：与实施例1不同的是，步骤四具体为：将Na

其中，Na

实施例6：与实施例1不同的是，步骤五在热解微细PbCO

实施例7：与实施例1不同的是，步骤五在热解微细PbCO

实验例：利用实施例1～7所述方法对铅回收率、脱硫率进行实验；并且根据GB/T33714-2017《纳米颗粒尺寸测量原子力显微术》标准对实施例1～7前驱体PbCO

表1：实施例1～7的实验结果数据

结论：根据实施例1、2、3方法实验能够得到，通过微波辐射能够促进混合液中的碳酸根离子与铅离子快速运动摩擦释放热量，制得粒径在580～600纳米的前驱体碳酸铅颗粒；

在热解微细PbCO

根据实施例4方法实验能够得到加入30g/L的聚乙二醇400、15g/L的聚乙二醇1000表面活性剂能够在一定程度对碳酸铅的合成造成有利影响，能够使前驱体碳酸铅进一步降低至420纳米；

根据实施例5方法实验能够得到通过将HCl溶液替换为柠檬酸与有机醋酸，并且加入聚乙二醇400、聚乙二醇1000混合得到的表面活性剂，有利于减小前驱体碳酸铅的粒径，使前驱体碳酸铅平均粒径由420纳米缩减到350纳米；

再通过粒径缩小后的前驱体碳酸铅能够制得粒径更小纳米高纯氧化铅，使纳米高纯氧化铅平均粒径由3纳米缩减到2纳米；

根据实施例6、7方法实验通过对热解温度的控制使其能够分别得到α-PbO、β-PbO，结合对惰性气流速度的控制能够得到粒径小、纯度高的纳米氧化铅。