一种铅渣回收铅的方法
阅读说明：本技术 一种铅渣回收铅的方法 (Method for recovering lead from lead slag ) 是由 吴旭 王茜 易娟 袁笃 谢唯 吴怀德 于 2021-01-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种铅渣回收铅的方法,包括以下步骤：S1、将铅渣置于浸出剂中浸出,搅拌后得到浆料；其中,所述浸出剂为甲基磺酸溶液；S2、将所述浆料过滤后得到浸出液；S3、以浸出液作为阴极电解液,利用电解装置电解后回收得到铅。本发明的铅渣回收铅的方法,使用甲基磺酸溶液回收铅,是一种环境友好的铅回收方法,在铅回收过程中零污染,既能实现含铅废渣中铅的选择性浸出,同时可直接作为电解液进行电解,直接快速获得精铅；回收过程中各部分都能被回收利用,实现了含铅废渣回收的原子经济性,对环境不产生污染,产物具高附加值。(The invention provides a method for recovering lead from lead slag, which comprises the following steps: s1, putting the lead slag into a leaching agent for leaching, and stirring to obtain slurry; wherein the leaching agent is a methanesulfonic acid solution; s2, filtering the slurry to obtain a leaching solution; and S3, electrolyzing the leachate serving as a catholyte by using an electrolyzer, and recovering the lead. The method for recovering lead from lead slag uses the methanesulfonic acid solution to recover lead, is an environment-friendly lead recovery method, has zero pollution in the lead recovery process, can realize selective leaching of lead in lead-containing waste slag, and can be directly used as an electrolyte for electrolysis to directly and quickly obtain refined lead; all parts can be recycled in the recycling process, the atom economy of recycling the lead-containing waste residue is realized, no pollution is caused to the environment, and the product has high added value.)
技术领域
本发明涉及废渣处理技术领域，尤其涉及一种铅渣回收铅的方法。
背景技术
含铅废渣是有毒有害的工业固体废物，成分复杂，无害化处理难度大、处理成本较高。随着人类资源短缺的危机，含铅废渣作为二次铅资源利用从而实现铅的资源化-再生循环。
目前对铅渣的回收处理方法主要是制作建筑材料，此方法使废渣中铅等有价金属元素无法循环使用，且存在潜在的环境隐患，不能从根本上解决废渣的处理问题。从铅渣中提取有价金属元素的方法包括火法处理和湿法处理。再生铅生产企业主要采用火法处理方法，但其需在较高温度下进行，能耗较大，且在高温下会产生大量有害含铅烟尘及二氧化硫气体，生产过程存在严重的环境污染隐患。湿法处理炉渣相对于火法处理，无烟尘产生，降低了对环境的破坏。
现有报道利用双氧水、硫酸或硝酸浸出处理废渣，以铅化合物为回收形式处理含铅废渣。但存在工艺流程复杂、能耗高、各环节可能产生废水、废渣等问题。且浸出剂价格昂贵、回收利用难、浸出设备要求高。
基于目前的含铅废渣处理存在工艺复杂、废水废渣多以及产生二氧化硫气体等问题，有必要对现有的含铅废渣进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种铅渣回收铅的方法，以解决现有技术中锂资源的使用量过大的技术问题。
第一方面，本发明提供了一种铅渣回收铅的方法，包括以下步骤：
S1、将铅渣置于浸出剂中浸出，搅拌后得到浆料；其中，所述浸出剂为甲基磺酸溶液；
S2、将所述浆料过滤后得到浸出液；
S3、以浸出液作为阴极电解液，利用电解装置电解后回收得到铅。
可选的，所述的铅渣回收铅的方法，S3中电解装置包括阴极、阳极和隔膜，所述阴极为不锈钢或钛板，阳极为钛基氧化铱电极、石墨或铅板中的一种，隔膜为阴离子交换膜，阳极电解液为甲基磺酸溶液。
可选的，所述的铅渣回收铅的方法，S1中浸出温度为20～150℃，浸出时间为30～180min。
可选的，所述的铅渣回收铅的方法，S1中将铅渣置于浸出剂使得固液质量体积比为1g:5～20mL。
可选的，所述的铅渣回收铅的方法，将铅渣置于浸出剂中浸出之前还包括将铅渣置于球磨机中球磨，粉碎后烘干，然后除铁。
可选的，所述的铅渣回收铅的方法，球磨转速为200～400r/min，球磨时间为20～40min。
可选的，所述的铅渣回收铅的方法，所述除铁的方法为磁选除铁。
可选的，所述的铅渣回收铅的方法，所述阴离子交换膜包括均相阴离子交换膜或异相阴离子交换膜。
可选的，所述的铅渣回收铅的方法，还包括电解后收集阳极侧的溶液并返回至浸出剂。
可选的，所述的铅渣回收铅的方法，S3中电解过程中还在阴极电解液中加入添加剂，所述添加剂为乙酸丁酯、木质磺酸钠、精氨酸中的一种或多种。
本发明的一种铅渣回收铅的方法相对于现具有以下有益效果：
(1)本发明的铅渣回收铅的方法，使用甲基磺酸溶液回收铅，甲基磺酸，为非氧化性有机强酸，具有金属盐(Pb，Sn，Zn，Bi等)溶解度高，毒性低、导电率高等优点，且甲基磺酸可生物降解，可循环率达80％，甲基磺酸在环保方面具有很大的优势，本发明的铅渣回收铅的方法是一种环境友好的铅回收方法，在铅回收过程中零污染，既能实现含铅废渣中铅的选择性浸出，同时可直接作为电解液进行电解，直接快速获得精铅；回收过程中各部分都能被回收利用，实现了含铅废渣回收的原子经济性，对环境不产生污染，产物具高附加值；
(2)本发明的铅渣回收铅的方法，在阳极室中收集的甲基磺酸溶液，可回用于浸出过程，实现流程的闭路循环；
(3)本发明的铅渣回收铅的方法，可在实验室和工程实践应用，在实验室中进行，便于对产品的检验测试，在工程实践中可大量生产销售应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的电解装置的结构示意图；
图2为本申请实施例1中回收得到的精铅的电子显微镜示意图；
图3为本申请实施例1中回收得到的精铅的能谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本申请提供了一种铅渣回收铅的方法，包括以下步骤：
S1、将铅渣置于浸出剂中浸出，搅拌后得到浆料；其中，浸出剂为甲基磺酸溶液；
S2、将浆料过滤后得到浸出液；
S3、以浸出液作为阴极电解液，利用电解装置电解后回收得到铅。
需要说明的是，本申请中的铅渣来自于废旧铅酸电池处理中产生的各种含铅废渣，或者铜冶炼、锌冶炼、铅冶炼等有色金属冶炼过程中产生的废渣。
本申请中使用的浸出剂为甲基磺酸溶液，甲基磺酸(MSA)，为非氧化性有机强酸，具有金属盐(Pb，Sn，Zn，Bi等)溶解度高，毒性低、导电率高等优点，且甲基磺酸可生物降解，可循环率达80％，甲基磺酸在环保方面具有很大的优势。
具体的，本申请实施例中，S3中电解装置，如图1所示，包括阴极1、阳极2和隔膜3，还包括电解槽4，阴极1、阳极2和隔膜3均设置在电解槽4内，隔膜3将电解槽4分割成为阳极室和阴极室，阳极2位于阳极室内，阴极1位于阴极室内，阴极电解液位于阴极室内，阳极电解液位于阳极室内，阴极1为不锈钢或钛板，阳极2为钛基氧化铱电极(Ti/IrO2)、石墨或铅板中的一种，隔膜3为阴离子交换膜，阳极电解液为甲基磺酸溶液；在使用时，阳极2接电源正极、阴极1接电源负极，进行电化学反应，具体的反应为：
阳极反应：2H2O-4e-→4H++O2
阴极反应：Pb2++4e-→2Pb
总反应：Pb(CH3SO3)2+2H2O＝4Pb+O2+4CH3SO3H
经过电化学反应后，可在阴极得到铅，剥离获得铅经洗涤干燥后收集。
具体的，在一些实施例中，电解装置还包括水浴槽5，电解槽4置于水浴槽5中，通过水浴槽5对电解槽4进行水浴加热。
具体的，在一些实施例中，S1中浸出温度为20～150℃，浸出时间为30～180min。
具体的，在一些实施例中，S1中将铅渣置于浸出剂使得固液质量体积比为1g:5～20mL。通过控制铅渣的加入量，使得浸出剂中的固液质量体积比为1g:5～20mL。
具体的，在一些实施例中，将铅渣置于浸出剂中浸出之前还包括将铅渣置于球磨机中球磨，粉碎后烘干，然后除铁。具体的，球磨为干磨、湿磨、或带浸出助剂的湿磨；烘干可在真空烘箱中烘干。
具体的，在一些实施例中，球磨转速为200～400r/min，球磨时间为20～40min。
具体的，在一些实施例中，除铁的方法为磁选除铁。
具体的，在一些实施例中，阴离子交换膜包括均相阴离子交换膜或异相阴离子交换膜；通过使用阴离子交换膜可实现在阳极室中富集的甲基磺酸液。
具体的，在一些实施例中，还包括电解后收集阳极侧的溶液并返回至浸出剂。即在本申请实施例中，电解后将阳极室内富集的甲基磺酸液，回收用于S1中的浸出阶段，实现流程的闭路循环。
具体的，在一些实施例中，S3中电解过程可在阴极电解液中加入添加剂，所述添加剂为乙酸丁酯、木质磺酸钠、精氨酸中的一种或多种。添加剂可提高阴极铅沉积的过电位，少量投加亦可改善电沉积层形貌。
具体的，在一些实施例中，S2中浆料过滤包括真空抽滤、板框抽滤机、带式压滤机等中的一种，通过过滤可快速将溶液残渣分离。
本发明的铅渣回收铅的方法，使用甲基磺酸溶液回收铅，是一种环境友好的铅回收方法，在铅回收过程中零污染，既能实现含铅废渣中铅的选择性浸出，同时可直接作为电解液进行电解，直接快速获得精铅；回收过程中各部分都能被回收利用，实现了含铅废渣回收的原子经济性，对环境不产生污染，产物具高附加值，且在阳极室中收集的甲基磺酸溶液，可回用于浸出过程，实现流程的闭路循环；本发明的铅渣回收铅的方法，可在实验室和工程实践应用，在实验室中进行，便于对产品的检验测试，在工程实践中可大量生产销售应用。
以下进一步以具体实施例说明书以本申请的铅渣回收铅的方法。
实施例1
本申请实施例提供了一种废铅酸电池回收中侧吹铅炉渣的回收铅的方法，包括以下步骤：
S1、取铅侧吹炉渣，炉渣经XRF测试，具体质量百分比为：Pb：8.92％，Fe：29.93％，Si：25.74％，S：1.35％，Al：8.02％；
对上述铅渣的短期稳定性进行评价，采用中华人民共和国环境保护行业标准(HJ/T300-2007)固体毒性浸出方法，其铅渣的毒性浸出结果为357.36mg/L，远远高于国家固废毒性浸出标准5mg/L的值。
S2、将一定量的上述组成的铅渣于球磨机内干磨，球磨速度为300rpm，球磨40min；S3、将球磨后的铅渣进行磁选，磁选后将铅渣置于3mol/L甲基磺酸溶液，控制固液质量体积比为1g:20mL，浸出温度为30℃，浸出5h；浸出结束后用真空过滤得到滤渣和滤液；滤渣经水洗涤至中性，所得样品用真空烘箱经8h烘干，结果残渣率为2％，浸出残渣主要成分为Si；滤液即为浸出液；
S3、将浸出液置于电解装置的阴极室内，以钛基氧化铱电极为阳极，以镜面不锈钢板为阴极，以均相型阴离子交换膜为隔膜，以3mol/L甲基磺酸溶液为阳极电解液，在电流密度为30mA/cm2下，电解后在阴极得到精铅，得到的精铅中铅的质量分数为95％。
实施例2
本申请实施例提供了一种冶炼厂短窑铅炉渣的回收铅的方法，包括以下步骤：
S1、取冶炼厂短窑铅炉渣，炉渣经XRF测试，具体质量百分比为Pb：3.21％，Fe：37.41％，Ca：11.05％，Si：29.21％，Al：8.57％，S：1.67％；
对上述铅渣的短期稳定性进行评价，采用中华人民共和国环境保护行业标准(HJ/T300-2007)固体毒性浸出方法，其铅渣的毒性浸出结果为10.87mg/L，远远高于国家固废毒性浸出标准5mg/L的值。
S2、将一定量的上述组成的铅渣于球磨机内干磨，球磨速度为300rpm，球磨40min；将球磨后的铅渣进行磁选，磁选后将铅渣置于2mol/L甲基磺酸溶液，控制固液质量体积比为1g:20mL，浸出温度为30℃，浸出5h；浸出结束后用真空过滤得到滤渣和滤液；滤渣经水洗涤至中性，所得样品用真空烘箱经8h烘干，结果残渣率为5％，浸出残渣主要成分为Si，残渣毒性浸出结果低于5mg/L达标，可用于建筑材料；滤液即为浸出液；
S3、将浸出液置于电解装置的阴极室内，以钛基氧化铱电极为阳极，以镜面不锈钢板为阴极，以阴离子交换膜为隔膜，以2mol/L甲基磺酸溶液为阳极电解液，在电流密度为20mA/cm2下，电解后在阴极得到海绵铅；通过该回收方法，铅回收率大于85％。
实施例1中阴极回收得到的精铅的电子显微镜及能谱图分别如图2～3所示。从图2～3中可知，所得样品是铅。
以上述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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