铅膏脱硫工艺及其脱硫设备的制作方法

本发明涉及废旧铅酸蓄电池的回收技术领域，特别涉及铅膏脱硫工艺及其脱硫设备。

背景技术：

铅酸电池(vrla)，是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。

其中废旧铅酸电池在使用寿命到达后，需要进行回收或处理，而在废旧铅酸蓄电池回收过程中，需要对铅膏进行脱硫处理；目前常见的脱硫方法主要包括钠法脱硫和铵法脱硫，即首先对铅膏采用脱硫转化剂进行前置脱硫，再火法冶炼脱硫铅膏生产再生铅；其中主要的脱硫转化剂包括na2co3、nh4hco3、(nh4)2co3等。

技术实现要素：

本发明的目的是提供铅膏脱硫工艺及其脱硫设备，旨在提高脱硫率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种铅膏脱硫工艺，包括以下步骤：

s1，将铅膏与氨水混合；

s2，将二氧化碳与氨水进行反应。

本发明的进一步设置为：所述二氧化碳与铅膏和氨水的混合物进行多次反应。

本发明的进一步设置为：所述二氧化碳与所述氨水中氨气的摩尔比大于1。

本发明的进一步设置为：所述s2中将混合物中的颗粒物打碎。

本发明还提供了一种用于实现如上任一项所述的铅膏脱硫工艺的设备，包括，

脱硫釜，所述脱硫釜的顶部竖直转动设置有搅拌杆，所述搅拌杆的底部设置有搅拌叶片，所述搅拌杆以及所述搅拌叶片均呈中空状，所述搅拌叶片上开设有出气孔，所述出气孔与所述搅拌叶片的内腔相通，所述搅拌杆的外壁上设置有从动齿；

所述脱硫釜的顶部设置有进液管，底部设置有出液管，所述进液管上设置有第一控制阀，所述出液管上设置有第二控制阀，所述脱硫釜的顶部设置有导气管；

通气管，所述通气管与所述搅拌杆的顶端相通，所述通气管的直径大于所述搅拌杆的直径，所述搅拌杆的顶部位于所述通气管的底部，且所述搅拌杆的顶部与所述通气管的底部之间设置有支撑轴承以及轴封；

驱动电机，所述驱动电机上设置有主动齿，所述主动齿与所述从动齿相啮合；

循环管，所述循环管的两端分别与所述脱硫釜的顶端和底端相通，所述循环管的中部设置有循环泵。

本发明的进一步设置为：所述所述搅拌叶片呈倾斜状，所述出气孔位于所述搅拌叶片的上表面，所述脱硫釜的底部以及所述搅拌叶片均呈水平状，所述搅拌叶片的底部与所述脱硫釜的底部之间具有设定距离。

本发明的进一步设置为：所述脱硫釜的顶部竖直设置有传导管，所述传导管的底部水平设置有环形的分散管，所述分散管呈空腔状，所述传导管的两端分别与所述分散管以及所述循环管相通，所述分散管的底端均匀开设有多个分散孔；

所述搅拌杆的外壁上设置有分散件，所述分散件与所述搅拌杆之间的最大距离大于所述分散孔与所述搅拌杆之间的最大距离，所述分散件高于所述搅拌叶片。

本发明的进一步设置为：所述分散件呈杆状，且多个所述分散件呈发散状分布于所述搅拌杆的周缘。

本发明的进一步设置为：所述分散件呈网格状。

本发明的进一步设置为：所述脱硫釜依次排布设置有若干个，一所述脱硫釜上的所述导气管与相邻的所述脱硫釜上的所述通气管的顶部相通。

本发明的有益效果是：首先将氨水与铅膏混合呈混合液，然后与二氧化碳气体接触，二氧化碳溶解到水中后产生碳酸氢铵，然后再与铅膏进行反应，其反应过程为：

nh3+h2o+co2＝nh4hco3

然后铅膏与nh4hco3发生的反应为：

pbso4+2nh4hco3＝pbco3+(nh4)2so4+co2+h2o

因此总的反应式为：

2nh3+2h2o+2co2+pbso4＝pbco3+(nh4)2so4+co2+h2o

其中，由于pbco3的溶度积为7.4×10^-14，而pbco3的溶度积为1.6×10^-8，前者比后者小6个数量级；同时以上反应的自由焓δgθ小于零，所以该化学反应的热力学推动力很大，反应容易发生，因此也可以很大程度上将硫从铅膏中脱出，提高了脱硫率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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是本发明铅膏脱硫设备实施例一一实施例的结构示意图一；

图2是图1中a部分的放大图；

图3是本发明铅膏脱硫设备实施例一一实施例的结构示意图二；

图4是本发明铅膏脱硫设备实施例一一实施例的剖视图一；

图5是图4中b部分的放大图；

图6是图4中c部分的放大图；

图7是图4中d部分的放大图；

图8是本发明铅膏脱硫设备实施例一一实施例的剖视图二；

图9是本发明铅膏脱硫设备实施例二中搅拌杆和分散件一实施例的结构示意图。

图中，1、脱硫釜；2、搅拌杆；3、搅拌叶片；4、出气孔；5、从动齿；6、进液管；7、出液管；8、第一控制阀；9、第二控制阀；10、导气管；11、通气管；12、支撑轴承；13、轴封；14、驱动电机；15、主动齿；16、循环管；17、循环泵；18、传导管；19、分散管；20、分散孔；21、分散件。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种铅膏脱硫工艺，包括以下步骤：

s1，将铅膏与氨水混合；

s2，将二氧化碳与氨水进行反应。

所述二氧化碳与铅膏和氨水的混合物进行多次反应。所述二氧化碳与所述氨水中氨气的摩尔比大于1。所述s2中将混合物中的颗粒物打碎。

首先将氨水与铅膏混合呈混合液，然后与二氧化碳气体接触，二氧化碳溶解到水中后产生碳酸氢铵，然后再与铅膏进行反应，其反应过程为：

nh3+h2o+co2＝nh4hco3

然后铅膏与nh4hco3发生的反应为：

pbso4+2nh4hco3＝pbco3+(nh4)2so4+co2+h2o

因此总的反应式为：

2nh3+2h2o+2co2+pbso4＝pbco3+(nh4)2so4+co2+h2o

其中，由于pbco3的溶度积为7.4×10^-14，而pbco3的溶度积为1.6×10^-8，前者比后者小6个数量级；同时以上反应的自由焓δgθ小于零，所以该化学反应的热力学推动力很大，反应容易发生，因此也可以很大程度上将硫从铅膏中脱出，提高了脱硫率。

其中由于二氧化碳在水中的溶解度并不是很大，即其并非很易于溶解到液体中，所以每次二氧化碳参与反应的量较少，通过多次循环使用二氧化碳能够保证反应的同时，也可以节省成本。而将二氧化碳与氨水中氨气的摩尔比设置为大于1，也是便于有充分的二氧化碳参与到反应中。而将混合物中的颗粒物打碎的理由是，生成的碳酸铅会包裹在颗粒的表面上，影响内部的硫酸铅参与到脱硫反应中；而将颗粒打碎后，便于内部的硫酸铅参与反应，从而提高脱硫率。

不仅如此，由于常规的脱硫需要购置碳酸铵、碳酸氢铵以及可用的碳酸盐，因此具备较高的成本，而该方法所使用的二氧化碳以及氨气(氨水)的成本都较低，所以整体而言脱硫的成本也更低。

其中，常规的碳酸钠脱硫剂脱硫率仅为90％左右，碳铵脱硫剂脱硫率仅为85％左右。如果后续火法冶炼不增加尾气脱硫，很难保证二氧化硫达标排放；而使用了本发明的方法脱硫后，经过三小时反应，脱硫率可达98％以上，可保证无需烟气脱硫，二氧化硫达标排放。

本发明还提供了一种用于实现如上任一项所述的铅膏脱硫工艺的设备，如图1至图8所示，包括，

脱硫釜1，所述脱硫釜1的顶部竖直转动设置有搅拌杆2，所述搅拌杆2的底部设置有搅拌叶片3，所述搅拌杆2以及所述搅拌叶片3均呈中空状，所述搅拌叶片3上开设有出气孔4，所述出气孔4与所述搅拌叶片3的内腔相通，所述搅拌杆2的外壁上设置有从动齿5；

所述脱硫釜1的顶部设置有进液管6，底部设置有出液管7，所述进液管6上设置有第一控制阀8，所述出液管7上设置有第二控制阀9，所述脱硫釜1的顶部设置有导气管10；

通气管11，所述通气管11与所述搅拌杆2的顶端相通，所述通气管11的直径大于所述搅拌杆2的直径，所述搅拌杆2的顶部位于所述通气管11的底部，且所述搅拌杆2的顶部与所述通气管11的底部之间设置有支撑轴承12以及轴封13；

驱动电机14，所述驱动电机14上设置有主动齿15，所述主动齿15与所述从动齿5相啮合；

循环管16，所述循环管16的两端分别与所述脱硫釜1的顶端和底端相通，所述循环管16的中部设置有循环泵17。

所述所述搅拌叶片3呈倾斜状，所述出气孔4位于所述搅拌叶片3的上表面，所述脱硫釜1的底部以及所述搅拌叶片3均呈水平状，所述搅拌叶片3的底部与所述脱硫釜1的底部之间具有设定距离。

所述脱硫釜1的顶部竖直设置有传导管18，所述传导管18的底部水平设置有环形的分散管19，所述分散管19呈空腔状，所述传导管18的两端分别与所述分散管19以及所述循环管16相通，所述分散管19的底端均匀开设有多个分散孔20；

所述搅拌杆2的外壁上设置有分散件21，所述分散件21与所述搅拌杆2之间的最大距离大于所述分散孔20与所述搅拌杆2之间的最大距离，所述分散件21高于所述搅拌叶片3。所述分散件21呈杆状，且多个所述分散件21呈发散状分布于所述搅拌杆2的周缘。

所述脱硫釜1依次排布设置有若干个，一所述脱硫釜1上的所述导气管10与相邻的所述脱硫釜1上的所述通气管11的顶部相通。

本发明提供的铅膏脱硫工艺及其脱硫设备，在脱硫时，首先通过进液管6将铅膏和氨水的混合物导入到脱硫釜1中，导入到合适的量之后，关闭第一控制阀8，然后驱动电机14启动，带动主动齿15以及与主动齿15相啮合的从动齿5转动，同时从动齿5驱动搅拌杆2进行转动；然后通过通气管11向搅拌杆2中注入二氧化碳气体，由于搅拌杆2和搅拌叶片3都是中空的，且搅拌叶片3上具有出气孔4，所以二氧化碳气体就从出气孔4进入到了脱硫釜1中。

其中搅拌叶片3自身转动对液体起到搅拌的作用，可以很好的防止颗粒物质沉到底部，而是在整个液体中飘散或流动；其次二氧化碳气体随着搅拌叶片3的转动，以及受到出气孔4的分散作用，从而十分均匀的分散在液体内；由于颗粒物能够很好的均匀分散在液体中，且二氧化碳能够十分均匀且分散的注入到液体中，所以很大程度上提高了反应的进行；不仅如此，搅拌叶片3还能够将颗粒物打碎，从而使得颗粒内部的硫酸铅能够与外部的物质进行反应，从而保证脱硫率。

在整个脱硫过程中，循环泵17处于工作状态，其将位于脱硫釜1底部的液体抽出提升后，再次将液体导入到传导管18中，然后通过传导管18进入到分散管19中，最后在分散管19底部的多个分散孔20依次流出；其中当液体从分散孔20中流出后，分散件21连接在搅拌杆2上，伴随着分散件21转动作用能够对分散开来的液体起到一个打击作用，从而将内部的颗粒物打碎和破碎，从而提高脱硫率；不仅如此，将液体打散后还能够使得液体与二氧化碳之间具有更大的接触总面积，使得反应能够更为顺利的进行。

在反应过程中，有多个脱硫釜1是串联进行的，其中本实施例中选用个数为三个，也可以根据实际情况选用其他个数。在第一个脱硫釜1中反应了的多余的二氧化碳通过导气管10从该脱硫釜1导出，由于该导气管10与第二个脱硫釜1的通气管11是相通(或一体)的，所以该多余的二氧化碳就能够进入到第二个脱硫釜1中进行相同的反应，如此以往。这样就只需要一个结构向第一脱硫釜1中注入高压二氧化碳气体即可，后面的脱硫釜1会接受前一个脱硫釜1中未反应完的二氧化碳进行反应，可节省成本。其中在最末端的脱硫釜1的导气管10端部设置有用于回收二氧化碳的容器或装置等，便于回收利用，该结构并非本申请所要求保护的技术，在此不做过多的赘述。

不仅如此，为了使得后续的二氧化碳能够顺利的进行通入，因此前面的一个或若干个脱硫釜1中二氧化碳的压力都较大，所以同时还使得二氧化碳能够更好的溶解到液体中进行反应。其中通气管11与搅拌杆2之间具有支撑轴承12和若干个轴封13(轴封13内壁具有润滑油)，所以搅拌杆2转动的时候，通气管11无需转动，且还能正常的向搅拌杆2中通入气体，使得反应能够正常的进行。

搅拌叶片3是倾斜向上的，所以其在搅拌液体的时候，具有驱动液体向上翻动的作用力，所以可以较好的防止液体中的颗粒物沉底。同时搅拌叶片3的上表面面积较大，所以将出气孔4设置在搅拌叶片3的上表面上也可以使得通气效果更佳。

在反应完成后，打开第二控制阀9，将反应完的物料通过出液管7放出到外部即可，简单方便。其中在实际生产中生产完成放出物料后还通常需要加入清水，然后通过清水循环，对搅拌叶片3中进行冲洗，防止有颗粒物沉积或残留，保证后续能够正常使用。

实施例2

与实施例一的不同之处在于，如图9所示，所述分散件21呈网格状。如此可以使得分散的效果更好，分散均匀性更佳，对颗粒物打碎的效果也更佳。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。