专利名称：一种从废弃crt玻璃中提取铅的方法
技术领域：
本发明涉及一种从含铅玻璃中提取铅的方法，具体地说是涉及一种从废弃CRT玻 璃中提取铅的方法，属于资源综合利用与环境保护领域。
背景技术：
阴极射线管(Cathode Ray Tube, CRT)因技术成熟、价格便宜和寿命长等优点，广 泛用于电子电器产品中，如电视机、显示器和示波器等电子电器设备的核心显示部件。随着 TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display 薄膜晶体管液晶显示器)正逐 步取代CRT型显示产品，使得CRT电子产品的更新速度加快，废弃的CRT显示器已逐步成为 电子废弃物重要组成部分之一，目前未有较好的资源化利用技术，导致其成为危害的电子 废弃物，合理利用CRT玻璃成为棘手问题，出现了大量的废弃CRT玻璃被直接堆放或混入生 活垃圾中被掩埋，因而成为全社会普遍关注的环境问题。据国家统计局统计数字显示2003年起，中国至少每年有500万台电视机和500 万台电脑报废，并在未来5年内每年的废弃量以25% 30%的速度增长。按我国每年废弃 1000万台CRT显示器，其中每台彩色显示器约含1. 6 3. 2kg铅计算，则每年从废弃铅玻 璃中进入环境的铅高达1. 6 3. 2万吨。CRT玻璃是构成显像管的主体部件，包括屏玻璃、 锥玻璃、颈管玻璃和封接玻璃等，各部位含铅量分别为0%、20 25%、32 34%和70% 80%,玻璃中的铅主要以PbO的形式存在。CRT玻璃中铅的浸出浓度超出了我国的危险物鉴 别标准，属于危险废物行列。当废弃的CRT玻璃长期在雨水冲刷和酸性等腐蚀的情况下，重金属铅势必会溶 出，从而进入到土壤或地下水系统中，必然对水资源和土壤产生污染，危及到人类的健康。 此外，铅是一种累积性毒物，能够在生物体内积聚而引起铅中毒，严重可致死亡。目前对铅的提取利用技术主要是针对于铅锌蓄电池的，而关于提取CRT玻璃中 铅的专利及文献较少。现今对废弃CRT玻璃利用技术主要是采用混凝土固化后填埋的方 法或利用废弃的CRT玻璃生产建筑材料，如泡沫玻璃、玻璃陶瓷等。如中国专利(公开号 CN1559947A)将废CRT玻璃用于生产泡沫玻璃；中国专利(公开号CN 10109228A)将废旧 CRT玻璃作为玻璃的生产原料。但它们并没有从根本上解决金属铅对环境和人类的危害影 响，所转化产品中的铅仍是一种潜在的危险。因此，只有将铅从废弃CRT玻璃中提取出来并 加以合理利用，才能从根本上解决重金属铅的危害。CRT玻璃中的铅以氧化铅的形式存在于玻璃中，铅原子被紧紧的包裹在玻 璃的网络结构之中，形成部分-O-Si-O-Pb-O-的网络结构，在常温和常压下很难破 坏-O-Si-O-Pb-O-结构，从而严重制约了废弃CRT玻璃中铅的提取。因此，从CRT玻璃中提 取铅就必须先破坏玻璃的网络结构，使氧化铅从玻璃网络结构中溶出。把CRT玻璃进行高 温加热才能破坏玻璃的网络结构。强碱是一种公知有效破坏玻璃的网络结构的物质，强碱 中0H—对玻璃中起骨架网络结构作用的Si-O-Si链进行破坏，并使其断裂，从而使S^2和 PbO溶出。
专利(公开号为CN 101613802A)描述的是采用真空碳热还原法在高温和真空的 环境下，使玻璃网络结构遭到破坏，利用碳还原出铅玻璃中的铅。该专利需要的温度较高 (温度为1000°c )和真空(系统压强为IOPa)等苛刻的反应条件和配套的生产装备，该提 取工艺具有复杂性，装备条件严格，不能规模化提取，提取成本很高，因而该技术难以在工 业上得到应用和推广。中国专利(CN 101573461A)涉及到含铅废弃物中提取铅的方法，但 经分析其根本不适于用于CRT玻璃中铅的提取。
发明内容
本发明目的在于提供一种从废弃CRT玻璃中提取铅的方法，包括下列步骤将废 弃CRT玻璃粉碎后再球磨，混合氢氧化钠(氢氧化钾)和活性炭，再添加氢氧化钠(氢氧化 钾)覆盖在混合物上，在450°C 80(TC条件熔融20 120min，水洗熔融物，分离出粗铅， 过滤得碱渣和碱液，用盐酸浸洗碱渣并趁热过滤，冷却得到氯化铅沉淀，铅的提取率可达到 96%以上。本发明能有效提取废弃CRT玻璃中的铅，并实现减少重金属铅引起的环境影响 目的，本发明工艺流程中废液可循环利用，废渣含铅量低，不会给环境带来二次铅污染的优 点，所以本发明具有良好的工业化推广应用价值。一种从废弃CRT玻璃中提取铅的方法，其特征在于(A)将废弃CRT玻璃粉碎后再球磨，过100目筛，混合氢氧化钠或氢氧化钾之一和 活性炭形成混合物，再添加氢氧化钠或氢氧化钾之一覆盖在混合物上，于450°C 800°C条 件熔融20 120min ；(B)水洗熔融物，分离出粗铅并过滤，得碱渣和碱液；(C)用盐酸浸洗碱渣，过滤并冷却得到氯化铅沉淀。氢氧化钠或氢氧化钾与CRT玻璃的质量比为1 4 1. 5。活性炭与CRT玻璃的质量比为1 0. 02 0. 08。本发明主要过程的基本原理如下强碱(氢氧化钠和氢氧化钾)主要用于破坏稳定的玻璃结构，使氧化铅从玻璃结 构中分离出来，降低熔化温度，为活性炭低温还原氧化铅提供可能性；另一方面强碱熔融后 在CRT玻璃粉上形成一层保护层，防止活性炭和空气发生反应，也能有效阻止还原铅的挥 发，提高铅的提取率；活性是一种公知的还原剂，用于还原玻璃中分离出的氧化铅，铅被还 原后以单质铅的形式存在于熔融物中；含铅废渣的处理一般采用公知的盐酸浸取法，冷析 出氯化铅沉淀，盐酸主要用于中和滤渣中的强碱，并提供氯离子，生成氯化铅沉淀。合理控 制溶液PH值，可提高I^bCl2结晶的质量；尽可能降低溶液温度，可提高I^bCl2的结晶率。本发明能有效提取废弃CRT玻璃中的铅，并实现减少重金属铅带来的环境影响目 的，工艺流程中废液可循环利用，废渣中含铅量低，不会给环境造成二次铅污染，所以本发 明具有良好的工业化推广应用价值。
图1为废弃CRT玻璃中铅提取方法工艺流程图。图2为结晶PbCl2的XRD衍射图。
具体实施例方式本发明的目的在于提供一种从废弃CRT玻璃中提取铅的方法，以下实施例旨在进 一步说明本发明，而不是限制本发明。实施例1 将废旧CRT玻璃中的玻锥部分进行破碎，再用球磨机磨细至粒径大于100目，放入 105°C干燥箱中干燥备用。经分析，其化学组成为如表1。表1实施例1中CRT玻锥的样品化学组成化学组成SiO2PbOK2ONa2OAl2O3CaOMgOSrOBaO含量(wt°/。)53.221.57.56.03.93.12.01.11.0A取10. 177g玻璃粉、10. 201g氢氧化钠和0.492g活性炭在镍坩埚内混合均勻， 再加10. 042g氢氧化钠覆盖在上述混合物上，置于电阻炉内进行碱熔，设置碱熔温度为 800°C，碱熔时间20min，熔后自然冷却；B加入50ml热水清洗熔融物，铅沉淀在熔融物底层，分离出铅粒，置于干燥箱烘 干，待干燥完全后称重，粗铅重1. 805g。C将碱渣和碱液用快速滤纸过滤，过滤后碱液循环清洗熔融物，将碱渣浸泡在质量 百分比浓度为13%的稀盐酸中，置于恒温水浴箱中，温度保持在95°C，时间为30min，pH值 维持在小于3，然后趁热过滤，将滤液冷却静置2小时，再过滤，得白色针状的I^bCl2沉淀，置 于干燥箱中烘干，重0.228g，经分析氯化铅含量达98%以上(如图幻。滤液可提取用于浸 泡碱渣。滤渣经分析，大部分为偏硅酸等不溶于酸性溶液的物质，经多次酸洗后，铅含量几 乎为零。实施例2 将废旧CRT玻璃中的管颈部分进行破碎，再用球磨机磨细然后过100目筛，放入 105°C干燥箱中干燥备用。经分析，其化学组成为如表2，表2实施例2中CRT管颈的样品化学组成化学组成SiO2PbOK2O Na2Al2OCaOMgSrOBi2O3OO3含量(wt%)46.1233.419.81 2.522.651.580.232.071.02A取9. 992g玻璃粉、5. 156g氢氧化钾和0. 212g活性炭在镍坩埚内混合均勻，再加 10. 742g氢氧化钾在上述混合物上，置于电阻炉内进行碱熔，温度设置为600°C，碱熔时间 设置为60min，熔后冷却；B加入50ml热水清洗熔融物，铅沉淀在熔融物的底层，分离出铅粒，置于干燥箱烘 干，待干燥完全后称重，粗铅重2. 824g ；C用快速滤纸过滤碱渣和碱液，将碱渣浸泡在质量百分比浓度为8 %的盐酸中，置 于恒温水浴箱中，温度保持在95°C，时间为30min，pH值维持在小于3，然后趁热过滤，冷却得白色针状I^bCl2沉淀，置于干燥箱中烘干，重0.425g。滤渣中铅含量极少。实施例3 仍以CRT管颈部分为原料进行试验，A取9. 961g玻璃粉、19. 456g氢氧化钾和0. 599g活性炭在镍坩埚内混合均勻，再 加20. 142g氢氧化钾覆盖在上述混合物上，置于电阻炉内进行碱熔，碱熔温度为450°C，时 间120min，熔后冷却；B加入50ml热水清洗熔融物，分离出铅粒，烘干后称重，粗铅重2. 815g ；C用快速滤纸过滤碱渣和碱液，将碱渣浸泡在质量百分比浓度为10%的盐酸中， 置于恒温水浴箱中，温度保持在95°C，时间为30min，pH值维持在小于3，然后趁热过滤，冷 却得白色针状PbCl2沉淀，烘干称重0. 387g。
权利要求
1.一种从废弃CRT玻璃中提取铅的方法，其特征在于(A)将废弃CRT玻璃进行破碎后再进行球磨粉碎，过100目筛，混合氢氧化钠或氢氧化 钾之一和活性炭形成混合物，再添加氢氧化钠或氢氧化钾之一覆盖在混合物上，于450°C 800 °C条件熔融20 120min ；(B)水洗熔融物，物理方法分离出粗铅，然后进行过滤，分离出碱渣和碱液；(C)用盐酸浸洗碱渣，过滤并冷却，可得到氯化铅沉淀。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于氢氧化钠或氢氧化钾与CRT玻璃的质量 比为1 4 1. 5。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于活性炭与CRT玻璃的质量比为 1 0. 02 0. 08。
全文摘要
一种从废弃CRT玻璃中提取铅的方法属于无机材料废弃物资源化领域。所述方法包括以下主要步骤(A)将废弃CRT玻璃粉碎，混合强碱和活性炭，于450℃～800℃条件下熔融20～120min；(B)冷却并水洗熔融物，分离出粗铅并过滤，得碱渣和碱液；(C)用稀盐酸浸洗碱渣，过滤并冷却得氯化铅沉淀物，从而达到铅提取目的。本发明能有效提取废弃CRT玻璃中的铅，并实现减少重金属铅带来的环境影响目的；在提取过程产生的废液可循环使用，废渣少且含铅量极低，具有不污染环境的优点，所以本发明具有良好的工业化推广应用价值。
文档编号C22B7/00GK102051487SQ20101055451
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者孙诗兵, 梁新辉, 田英良 申请人:北京工业大学