专利名称：一种铅酸蓄电池生产过程中铅烟的处理方法
技术领域：
本发明涉及一种铅酸蓄电池生产过程中铅烟的处理方法，尤其涉及一种无机膜法处理铅酸蓄电池生产过程中产生的铅烟的方法，其渗透侧的洁净气体符合国家排放标准，可直接排放到大气中，回收的铅尘颗粒经处理后可得到醋酸铅。
背景技术：
铅酸蓄电池是世界上产量最大、用途最广的电池，它所消耗的铅占全球总耗铅量的82%。中国已经成为世界上最大的铅酸蓄电池制造、出口大国，更是铅酸蓄电池的消费大国。生产酸铅蓄电池需要进行铅零件的选择与加工，其中铅焊条和极柱是由专用模具 浇铸而成的，其温度可达到450°C，在高温熔化过程中会产生两种工业毒物一种是铅熔液表面与空气中的氧作用后产生的铅和多种氧化铅粉尘的松散混合物，通常称为铅渣；二是空气、铅蒸气和多种氧化铅粉尘的混合物，通常称为铅烟。铅烟的颗粒极小(平均粒径约为O. 5 μ m，真比重为5. 43 6. 96，假比重约为I. 18)，呈气溶胶状态，长期飘浮在空气中，造成大气污染，对人体健康造成极大危害。车间空气中最高容许浓度为0.03mg/m3。一般当空气中铅的浓度达到千万分之一、地面水中铅含量超过O. lmg/L、人体血液中铅含量超过O. I O. 15mg/L时，就会对人体产生危害，引起铅中毒。因此，保护环境，减少铅污染，一直是人们重视的课题。目前的铅烟尘治理工艺主要分干法和湿法两种。干法工艺有超细玻璃纤维过滤法、静电法以及布袋除尘法等；超细玻璃纤维过滤法属于终端过滤，过滤效率可达99. 34%，但是由于其成分中含有钾、钠、铅等物质，很容易断碎造成堵塞；静电法成本较高，不适合在中小规模企业应用且对超细粉尘捕集效率不高，大约在92、3%左右；布袋除尘器应用范围主要受滤料的耐温、耐腐蚀性等的限制，一般仅限于250°C以下；且除尘效率可达99%，但仍达不到铅酸蓄电池过程中铅烟排放标准，滤袋易损坏，需经常更换。湿法净化工艺又分为物理净化法和化学法净化两类。水吸收法属于物理净化法，是目前最简单的方法。化学净化法以醋酸液、碱液作为吸收液，吸收液循环使用，达到净化和回收的目的。湿法除尘会产生废水，形成二次污染，铅烟中的铅和氧化铅颗粒化学性质较稳定且不溶于水，而且是亲水性小的粉尘，因此水只能洗涤烟气中较大粒径的颗粒，对呈气溶胶状态的铅烟的凝聚作用和吸收效果较差，除尘效率在96、9%之间，现已逐渐被淘汰。专利CN2123360公布了一种铅烟净化器，该净化器通过颗粒床层、喷淋水管和布袋来净化铅烟，适用于小规模熔铅作业；专利CN2388998的公开了一种铅烟净化装置，该装置主要采用湿法除尘，对环境污染较大。目前关于铅烟处理的专利多偏向于小规模铅烟处理装置，且多为湿法除尘与布袋过滤相结合，处理量小，会产生二次废水污染，且布袋的高温应用范围较窄、强度较低会给铅烟处理带来局限性。
无机膜过滤器则克服了上述缺点，无机膜在拥有较高的过滤精度的同时具有强度高、耐高温及耐酸碱腐蚀性能，且不会造成二次污染。本发明采用膜过滤来进行气固分离，分离效率高，易实现自动化，可应用于工业化大生产，在减轻环保压力的同时也回收了附加值高的铅颗粒，实现废物再利用，真正做到节能减排。
发明内容
本发明的目的是为了处理铅酸蓄电池 生产过程中产生的高温铅烟，避免其中的毒物如氧化铅等污染大气，危害人类等生物的健康，同时回收铅烟中有价值的铅尘颗粒而提供了一种铅酸蓄电池生产过程中铅烟的处理方法。本方法利用新兴的膜分离技术，简便快捷、高效节能的处理铅烟废气，实现铅尘颗粒的资源化利用，以解决现有铅烟处理工艺流程长、操作复杂，成本昂贵等问题。本发明的技术方案为一种铅酸蓄电池生产过程中铅烟的处理方法，其具体步骤如下A)将铅酸蓄电池工序过程中由浇铸铅焊条和极柱所产生的铅烟a经风机I输送至无机膜过滤器II，得到渗透侧洁净气体b直接排出，浓尘侧铅尘颗粒c沉降至过滤器底部，进入下一道工序；B)将上述铅尘颗粒c投入到含有醋酸溶液d的反应罐III中生成醋酸铅溶液e ；C)醋酸铅溶液e经蒸发器IV进行浓缩得到醋酸铅浓缩液f ；D)醋酸铅浓缩液f经真空干燥箱V干燥后得到醋酸铅固体g。其中所述的铅烟，其固体颗粒质量浓度为0. 03 5000mg/m3，颗粒粒径在O. 01
4μ m之间，平均粒径为O. 5 μ m左右，铅烟温度为20(T700°C。步骤A)中的无机膜过滤器中所用的膜元件为陶瓷、金属或金属复合材料构成的管式膜；膜管通道直径为4-60_ ;膜构型为单管或多通道；膜的平均孔径为O. 0Γ4μπι ;无机膜终端过滤器的过滤压力O. Γ0. 5MPa。铅烟温度一般为20(T700°C，因此步骤A)的操作温度也为20(T700°C。优选步骤B)所述的醋酸溶液的质量浓度为O. 5-3%。步骤A)中的膜过滤器设有反冲装置，膜通量下降至初始通量的40飞0%时，反吹装置自动运行，采用脉冲反吹技术去除无机膜表面形成的滤饼。有益效果(I)采用膜分离技术为主的工艺处理铅酸蓄电池生产过程中产生的高温铅烟，使出口气体达到排放标准，避免了污染大气环境，同时回收了铅烟中有用的铅尘颗粒，工艺先进，流程短，操作简单，能耗低，回收效率高。(2)本工艺流程中反冲气体来自于分离后的洁净气体，其温度和过滤体系的温度相当，在高温气固相反应分离时，反吹气体不需要另外加热，节省了能耗。( 3 )本发明工业用水量少，无废水排放，不会产生二次污染。(3)膜分离精度高，并易于实现连续化、自动化操作。(4)本发明不仅适合铅酸蓄电池生产过程中产生的高温铅烟的回收处理，也适用于其他铅件浇铸过程中产生的高温铅烟的处理。
图I为本发明所述的铅酸蓄电池生产过程中处理铅烟的工艺流程图；其中，I-风机，II-无机膜终端过滤器，III-反应罐，IV-蒸发器，V-真空干燥箱，VI-气体压缩机，a-铅烟，b-洁净气体，C-铅尘颗粒，d-醋酸溶液，Θ-醋酸铅溶液，f-醋酸铅浓缩液，g-醋酸铅固体。
具体实施例方式实施例I :本实施例说明利用本发明所述的一种铅酸蓄电池生产过程中产生的铅烟的处理方法，如图I所示，主要包括以下步骤。(I)铅酸蓄电池工序过程中由浇铸铅焊条和极柱所产生的铅烟a经风机I输送至无机膜过滤器II，铅烟颗粒平均粒径为O. 5 μ m，无机膜过滤元件选用平均孔径为O. 2 μ m的氧化铝膜，膜管通道直径为4_，19通道，过滤压力(跨膜压差)为O. IMPa,进料侧气体温度为350°C，粉尘浓度为387mg/m3，过滤起始时刻膜管通量为20m3/m2h，渗透侧洁净气体b的粉尘含量为O. 001mg/m3，达到铅尘排放标准，直接排出，浓尘侧铅尘颗粒c沉降至过滤器底部，排出过滤器；本发明中，当膜管通量降至10m3/m2h时，反冲装置自动启动，反冲气体i由渗透侧洁净气体b经气体压缩机VI压缩而得，对无机膜过滤器进行反冲清洗，使得滤饼脱落沉降至过滤器底部，排出过滤器；2)将上述铅尘颗粒c投入到含质量浓度为2%的醋酸溶液d的反应罐III中生成醋酸铅溶液e ；3)醋酸铅溶液e经蒸发器IV浓缩后得到醋酸铅浓缩液f ;4)醋酸铅浓缩液f经真空干燥器V干燥后得到醋酸铅固体g。本实施例对铅尘的回收率达99. 99%ο实施例2 以江苏某蓄电池公司所产生的高温铅烟为例，温度为390°C，粉尘浓度为O. 03mg/m3，颗粒平均粒径为O. 05 μ m，膜元件选用平均孔径为O. 01 μ m的氧化锆膜，膜管通道直径为4mm,单管，过滤压力降O. 5MPa，渗透侧气体中未检测到粉尘，渗透侧气体排出，达到铅尘排放标准，截留侧铅尘颗粒投入到质量浓度为O. 7%的醋酸溶液中。实验进行30小时，无需对膜管进行反冲。醋酸铅溶液经蒸发器浓缩后得到醋酸铅浓缩液，再经真空干燥器干燥后得到醋酸铅固体。本实施例对铅尘的回收率达100%。实施例3 以江苏某公司所产生的高温铅烟为例，温度700°C，粉尘浓度为2570mg/m3，颗粒粒径为I μ m，膜元件选用平均孔径为O. 5μπι的堇青石陶瓷膜，膜管通道直径为40_，过滤起始时刻膜管通量为100m3/m2h，过滤压力O. IMPa，渗透侧气体粉尘含量为O. 001mg/m3，渗透侧气体排出，达到铅尘排放标准，截留侧铅尘颗粒投入到质量浓度为3%的醋酸溶液中。膜管通量降至40m3/m2h时，反冲装置自动开启，反冲气体对无机膜过滤器进行反冲清洗，使得滤饼脱落沉降至过滤器底部，排出过滤器。醋酸铅溶液经蒸发器浓缩后得到醋酸铅浓缩液，再经真空干燥器干燥后得到醋酸铅固体。本实施例对铅尘的回收率达99. 99%。
实施例4 以某公司所产生的高温铅烟为例，温度200°C，粉尘浓度为5000mg/m3，颗粒粒径为
5μ m,膜元件选用平均孔径为4 μ m的氧化铝陶瓷膜，膜管通道直径为6_，19通道，过滤压力O. IMPa,渗透侧气体粉尘含量为O. 03mg/m3,渗透侧气体排出，达到铅尘排放标准,截留侧铅尘颗粒投入到质量浓度为3%的醋酸溶液中。实验进行20小时，无需对膜管进行反冲。醋 酸铅溶液经蒸发器浓缩后得到醋酸铅浓缩液，再经真空干燥器干燥后得到醋酸铅固体。本实施例对铅尘的回收率达100%。
权利要求
1.一种铅酸蓄电池生产过程中产生的铅烟的处理方法，具体步骤如下 A)将铅酸蓄电池工序过程中由浇铸铅焊条和极柱所产生的铅烟a经风机(I)输送至无机膜终端过滤器(II)，渗透侧洁净气体b直接排出，浓尘侧铅尘颗粒c沉降至过滤器底部进入下一道工序； B)将上述铅尘颗粒c投入到含有醋酸溶液d的反应罐(III)中生成醋酸铅溶液e； C)醋酸铅溶液e经蒸发器(IV)进行浓缩得到醋酸铅浓缩液f; D)醋酸铅浓缩液f经真空干燥箱(V)干燥后得到醋酸铅固体g。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的铅酸蓄电池生产过程中产生的铅烟，固体颗粒质量浓度为O. 03 5000mg/m3。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于步骤A)中无机膜终端过滤器中的无机膜元件为陶瓷、金属或金属复合材料构成的管式膜；膜管通道直径为4-60_ ;膜构型为单管或多通道；膜的平均孔径为O. 0Γ4μπι ;无机膜终端过滤器的过滤压力O. Γ0. 5MPa。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于步骤B)中的醋酸溶液的质量浓度为O. 5 3%。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征是步骤A)中的膜过滤器设有反冲装置，膜通量下降至初始通量的4(Γ60%时，反吹装置自动运行，采用脉冲反吹技术去除无机膜表面形成的滤饼。
全文摘要
本发明涉及一种铅酸蓄电池生产过程中铅烟的处理方法，其具体步骤如下铅酸蓄电池工序过程中浇铸铅焊条和极柱所产生的高温铅烟进入无机膜过滤器，通过无机膜的筛分作用进行气固分离；经无机膜过滤器净化后的洁净气体直接排出；截留的铅尘颗粒经浓缩侧排出后进入到稀醋酸溶液反应，醋酸铅溶液经过蒸发器浓缩后，再通过真空干燥箱干燥后得到醋酸铅固体，醋酸铅固体可用于制备各种铅盐、抗污涂料、水质防护剂、颜料填充剂、涂料干燥剂、纤维染色剂以及重金属氰化过程的溶剂等。
文档编号C07C53/10GK102908843SQ201210405410
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者邢卫红, 仲兆祥, 张峰, 徐南平 申请人:南京工业大学