一种碳酸氢铵加干料的铅膏脱硫方法和装置与流程

本发明涉及一种碳酸氢铵加干料的铅膏脱硫方法和装置，属于铅资源循环领域。

背景技术：

铅酸蓄电池(也称铅蓄电池、铅酸电池)在通讯基站、国防装备、汽车、电动车、摩托车等领域应用广泛。随着经济的快速发展，我国汽车、通信、电力、交通、铁路、计算机等基础工业正处于高速增长期，对铅酸蓄电池的需求持续增加，近十年来增长速度达到了10％/a，大大的促进了铅酸蓄电池产业的发展，逐步实现了初步的产业升级，由最初小规模、技术落后的低端产业，已经发展成为拥有2000家企业、总产值达1700亿元的大产业。2016年1～10月我国铅酸蓄电池产量达到17746万kvah，同比增长6.7％，每年报废的铅酸蓄电池有1.1亿多只，含铅量高达380多万吨。废铅酸蓄电池的再生对铅资源循环意义重大。

废旧铅酸蓄电池从流通渠道汇集到再生环节后，先进行破碎分选，得到塑料、废酸、铅头、铅膏等组分，铅膏是铅资源回收的主要来源，铅膏的主要成分包括：pbso4(50-60％)、pbo2(30-35％)、pbo(10-15％)和其他物质(0.2-0.7％)。《铅蓄电池生产及再生污染防治技术政策》(环境保护部，2016年12月)明确要求我国废旧铅蓄电池再生需对分选出的铅膏应进行预脱硫处理，将硫酸铅转变为碳酸盐等不含硫的物质，再进行低温熔炼；与传统的高温熔炼技术相比，该技术不仅减少了炉内物料的数量，大大减少了so2的排放，而且降低了熔化温度，降低了能耗。

目前行业采用的铅膏预脱硫工艺几乎都是碳酸钠脱硫工艺，脱硫效果很好，运行也很稳定，但预脱硫的产物为硫酸钠，我国硫酸钠产能很充足，硫酸钠价格不高，因而碳酸钠预脱硫系统尽管实现了铅膏再生的清洁生产但经济效益不佳。探索更经济高效的铅膏预脱硫技术工艺和装备，对铅膏清洁再生产业有很重要的推动意义。

碳酸铵和碳酸氢铵是另外两种可以用做铅膏脱硫剂的物质，脱硫后得到的硫酸铵净化后可以用于农业生产，但目前碳酸铵的价格过高，用于铅膏脱硫的经济性能比碳酸钠更低。碳酸氢铵的价格较碳酸铵低很多，用作铅膏脱硫剂将会比碳酸钠工艺效益大大提升。但碳酸氢铵脱硫过程会产生大量的二氧化碳，混夹于浆液中，在脱硫反应器中形成很厚的泡沫层，为提高脱硫反应速率，需消耗大量的消泡剂去消除泡层，因此也会导致成本的上升。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种碳酸氢铵加干料的铅膏脱硫方法和装置，实现co2与浆液的分离，避免了储浆罐内大量发泡造成体积膨胀影响反应速率，脱硫反应可连续进行，打破了铅膏脱硫行业碳酸氢铵法推广应用受泡沫层制掣的瓶颈。

本发明解决上述问题的技术方案为：

一种碳酸氢铵加干料的铅膏脱硫装置，包括储浆罐和脱硫反应器，储浆罐内设置搅拌桨，储浆罐的中上部设置浆液取水区，储浆罐内上下部分别设置投料仓和铵浆混合器，投料仓和铵浆混合器通过下料螺旋连接，铵浆混合器通过循环泵与脱硫反应器连接，脱硫反应器同时还连接储浆罐上部设置的co2升气筒。

进一步地，浆液取水区的下底为斜面，底部靠近储浆罐壁处留孔，设置液相回流管，用于沉降下来的铅膏浓相回流至储浆罐继续参加反应。

进一步地，搅拌桨的上层桨叶位置高于浆液取水区，且长度短于其它桨叶，这样有利于铅膏浆液在取水区发生固体沉降。

一种采用上述装置的碳酸氢铵加干料的铅膏脱硫方法，包括如下步骤：

铅膏配制成固含量为30～70％的浆液储存在储浆罐中，脱硫剂干料由投料仓分批投加，再通过下料螺旋匀速输送至浆液取水区，利用铅膏浆液中的清液进行溶解；溶解后的脱硫剂与铅膏浆液再经铵浆混合器混合，泵入脱硫反应器中进行脱硫反应；反应完成后的混合浆液经co2升气管实现co2与浆液的分离，co2在升气管出口处富集再利用，浆液返回搅拌罐中继续参与反应，直至储浆罐内铅膏含硫率达标，关闭循环泵和搅拌桨。

进一步地，在浆液取水区对部分铅膏浆液进行固液分离，分离得到的清液用于溶解加入到系统中的碳酸氢铵干粉。

本发明的主要脱硫反应在储浆罐外的脱硫反应器中进行，部分脱硫反应在储浆罐中进行；脱硫剂碳酸氢铵以干粉的形式加入到脱硫系统，储浆罐上部内壁上浆液取水区分离出的清液溶解碳酸氢铵干粉后再通过下料螺旋匀速输送至循环泵进口与铅膏浆液混合，泵入脱硫反应器中进行脱硫反应；铅膏浆液在浆液取水区脱离搅拌影响，发生固体沉降，清液用于溶解脱硫剂干料，固相返回储浆罐；脱硫后混合浆液会在co2升气管实现co2与浆液的分离，避免了储浆罐内大量发泡造成体积膨胀影响反应速率。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明实现了co2与浆液的分离，避免了储浆罐内大量发泡造成体积膨胀影响反应速率，反应过程中罐内均无泡层出现，脱硫反应可连续进行，打破了铅膏脱硫行业碳酸氢铵法推广应用受泡沫层制掣的瓶颈。

(2)本发明运行稳定、操作简单，可大幅提升现有工艺的脱硫速率，且无废气污染，环境效益好。

附图说明

图1为本发明的装置示意图，其中，1储浆罐、2搅拌桨、3浆液取水区、4循环泵、5脱硫反应器、6下料螺旋、7铵浆混合器、8co2升气筒、9nh4hco3投料仓。

具体实施方式

铅膏配制成固含量为30～70％的浆液储存在储浆罐中，脱硫剂干料由投料仓分批投加，再通过下铵螺旋匀速输送至浆液取水区,利用铅膏浆液中的清液进行溶解；溶解后的脱硫剂与铅膏浆液再经铵浆混合器混合，泵入脱硫反应器中进行脱硫反应；反应完成后的混合浆液经co2升气管实现co2与浆液的分离，co2在升气管出口处富集再利用，浆液返回搅拌罐中继续参与反应，循环至罐内铅膏含硫率达标，关闭循环泵和螺旋，浆液排入后续处理装置。

实施例1

将废铅酸电池破碎后所得铅膏8t输入脱硫罐，加水10.4t，启动搅拌器，调整搅拌转速到20r/min，配成质量百分数为43.48％的浆液12m³；搅拌5min后，开始投加脱硫剂nh4hco3，总量为2.133t,分4次投加，分别为0.53t、0.53t、0.53t、0.54t，时间间隔为8min，同时启动脱硫循环泵，循环泵流量为20m³/h；。原始铅膏含硫率为5.6％，经此脱硫工艺脱硫40min，脱硫后铅膏含硫率为0.42％。

实施例2

将废铅酸电池破碎后所得铅膏10t输入脱硫罐，加水10t，启动搅拌器，调整搅拌转速到20r/min，配成质量百分数为50％的浆液12m³；搅拌5min后，开始投加脱硫剂nh4hco3，总量为2.67t,分4次投加，分别为0.67t、0.67t、0.67t、0.67t，时间间隔为8min，同时启动脱硫循环泵，循环泵流量为20m³/h；。原始铅膏含硫率为5.2％，经此脱硫工艺脱硫40min，脱硫后铅膏含硫率为0.37％。

实施例3

将废铅酸电池破碎后所得铅膏14t输入脱硫罐，加水9.2t，启动搅拌器，调整搅拌转速到20r/min，配成质量百分数为60.34％的浆液124m³；搅拌5min后，开始投加脱硫剂nh4hco3，总量为3.73t,分4次投加，分别为0.93t、0.93t、0.93t、0.94t，时间间隔为8min，同时启动脱硫循环泵，循环泵流量为20m³/h；。原始铅膏含硫率为5.4％，经此脱硫工艺脱硫40min，脱硫后铅膏含硫率为0.31％。

以上实施例，反应过程中罐内均无泡层出现，脱硫反应可无间断循环进行。