手機(jī)掃碼訪問本站
微信咨詢
【背景及概況】[1][2][3]
眾所周知鉛蓄電池是1859年法國人普蘭特發(fā)明的，其后有幾個(gè)革命性的發(fā)展成了現(xiàn)代鉛蓄電池。就使用鉛的氧化物作極板活性物質(zhì)而言，有兩次重大的進(jìn)展，1881年富爾發(fā)明了在鉛板表面上涂上鉛氧化物與硫酸混合物的膏劑，這就是所謂涂膏式極板的起源。富爾極板一個(gè)嚴(yán)重的缺陷是鉛膏活性物質(zhì)非常容易從鉛板上脫落，因此，1881年末，人們提出“柵形板柵”設(shè)計(jì)，但現(xiàn)代柵形板柵的出現(xiàn)還是在1882年鉛銻合金后，1889年改合金條形為三角形斷面的板柵筋條組成的板柵，它用合金澆鑄成型，使鉛膏緊密結(jié)合在板柵上，更可靠地保證了活性物質(zhì)不脫落，大大提高了電池的性能和壽命。涂膏式極板的發(fā)明，興起了對(duì)作為膏劑的鉛氧化物的尋找。最初試驗(yàn)了各種鉛氧物，如鉛汞、碳酸鉛、二氧化鉛、正方形晶體密陀僧（紅丹Pb3O4）、斜方形晶體密陀僧（黃丹PbO）、硫酸鉛、霧化鉛粉、鈉合金及方鉛礦等。但是，最終選擇紅丹、黃丹。
我國生產(chǎn)黃丹的傳統(tǒng)工藝為金屬鉛氧化法，即金屬鉛經(jīng)熔融+成粒+磨粉+氧化焙燒而成。黃丹用于制造鉛自粉、與油成鉛皂，在油漆中作催化劑，也是生產(chǎn)光學(xué)玻璃、器皿玻璃和陶瓷的原料。黃丹還用于塑料增塑劑，用于制造防輻射橡腔制品，少量甩作中藥和蓄電池工業(yè)。金屬鉛氧化祛生產(chǎn)的黃丹雜質(zhì)含量較高， 又含有一定量的金屬鉛，所以這種黃丹難以滿足工業(yè)上的特殊需要。
【性質(zhì)】[2]
黃丹，化學(xué)名為氧化鉛，系檸檬黃色粉末，有毒，易溶于硝酸、鹽酸、醋酸及熱的堿液。不溶于水和乙醇，但在空氣中能逐步吸收二氧化碳。
【制備】[1]
生產(chǎn)原理：對(duì)于膏泥，將其主體部分進(jìn)行活化，使硫酸鉛轉(zhuǎn)化為二氧化鉛和高純度海綿鉛?；罨谐浞烹姺磻?yīng)可以用下面方程式來表示（控制一定的條件，可以使反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行）：
PbO2是一種兩性氧化物，不溶解于氧化酸或堿，但溶于還原酸、堿和還原劑中。此反應(yīng)進(jìn)行中，自動(dòng)操作系統(tǒng)定期分別取出PbO2、Pb及H2SO4，以保證操作連續(xù)進(jìn)行。此外，在泥膏的填料中，也含有一定比例的二氧化鉛及鉛。然后，將以前操作中所得的二氧化鉛再與鉛在一定條件下加入氧化劑反應(yīng)制得氧化鉛，即黃丹。此處理過程不僅消除了二氧化硫的污染，同時(shí)，得到了重要化工產(chǎn)品黃丹。制得的黃丹送至雷蒙機(jī)內(nèi)粉碎，經(jīng)分離器，貯料斗，捕集器后，分離出來的細(xì)粉末即為黃丹成品。事實(shí)上，鉛膏中的硫酸鉛，約占膏泥量的一半，根據(jù)需要可以生產(chǎn)碳酸銨，也可以生產(chǎn)三鹽基硫酸鉛（塑料工業(yè)的重要原料），還可以生產(chǎn)硝酸鉛。碳酸銨、硝酸鉛、三鹽基硫酸鉛均可成為單一符合一級(jí)部頒標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，故副產(chǎn)品生產(chǎn)的應(yīng)變能力極強(qiáng)。由于這種鉛鹽的傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)均為純金屬鉛，本工藝的原料為廢蓄電池，既有利于成本的降低，又有利于同類產(chǎn)品的競爭。此方法為濕法制取氧化鉛，避免了火法冶煉帶來的污染，且氧化鉛純度較高。
【應(yīng)用】[1][4]
黃丹還是一種重要的中間體原料，它用途廣泛，可應(yīng)用于鉛鹽穩(wěn)定劑、鉛顏料、橡膠、陶瓷、塑料、光學(xué)玻璃、冶金助熔劑、油漆催干劑和甘油混合用粘合劑等。
四堿式硫酸鉛(4BS)的化學(xué)式是4PbO·PbSO4，相當(dāng)于4摩爾PbO和1摩爾PbSO4的化 合物，其主要原料是PbO和H2SO4。在鉛酸電池工業(yè)中，4BS是一種正極添加劑，是蓄電池中正 極活性物質(zhì)的組成成份之一，在正極板生產(chǎn)過程中加入適量的4BS可以促進(jìn)正極板中4BS的含量，有利于消除鉛酸蓄電池容量衰減，改善正極性能，提高鉛酸電池的使用壽命，顯著提 升蓄電池的性價(jià)比、能量比。黃丹可以用于制備四堿式硫酸鉛(4BS)的化學(xué)式是4PbO·PbSO4，相當(dāng)于4摩爾PbO和1摩爾PbSO4的化 合物，其主要原料是PbO和H2SO4。在鉛酸電池工業(yè)中，4BS是一種正極添加劑，是蓄電池中正 極活性物質(zhì)的組成成份之一，在正極板生產(chǎn)過程中加入適量的4BS可以促進(jìn)正極板中4BS的 含量，有利于消除鉛酸蓄電池容量衰減，改善正極性能，提高鉛酸電池的使用壽命，顯著提 升蓄電池的性價(jià)比、能量比。具體方法如下：
1. 儲(chǔ)存保溫：黃丹從煅燒爐內(nèi)出料溫度到達(dá)450℃，因此在黃丹煅燒爐出料口下方設(shè)置一個(gè)保溫儲(chǔ)料桶，以保證黃丹產(chǎn)品的溫度不降低；
2. 第一輪投料
1）一級(jí)混合裝料：將反應(yīng)罐A移動(dòng)到保溫儲(chǔ)料桶下方，先將30％ 的稀硫酸125000立方厘米延器壁注入反應(yīng)罐，并啟動(dòng)攪拌器，同時(shí)從儲(chǔ)料保溫桶出料口經(jīng)自動(dòng)計(jì)量設(shè)備計(jì)量加入到反應(yīng)罐中黃丹產(chǎn)品150kg；
2）二級(jí)混合裝料：為了使4BS生產(chǎn)的連續(xù)性，同時(shí)根據(jù)黃丹的產(chǎn)能，設(shè)置了三個(gè)大 小規(guī)格相同的反應(yīng)罐，并等距離設(shè)置在圓形的軌道上；待一級(jí)混合裝料完畢后，將其A罐移動(dòng)到反應(yīng)等待區(qū)，第二個(gè)反應(yīng)罐簡稱B罐，移動(dòng)到第一個(gè)位置，裝料比例和方法和一級(jí)混合裝料相同；
3）三級(jí)混合裝料：第三個(gè)稱為C罐，依次進(jìn)行；
4）C罐裝料完畢后，移動(dòng)到下一個(gè)等待區(qū)，此時(shí)A罐到達(dá)初始點(diǎn)；
3. 第二輪投料
1）第二輪一級(jí)混合裝料：將反應(yīng)罐簡稱A灌，攪拌反應(yīng)1小時(shí)后，此時(shí)已 在保溫儲(chǔ)料桶下方，從儲(chǔ)料保溫桶出料口經(jīng)自動(dòng)計(jì)量設(shè)備計(jì)量加入到反應(yīng)罐中黃丹產(chǎn)品 100kg；
2）同第一輪第2）、3）、4）步驟；
4. 第三輪投料
1）第三輪一級(jí)混合裝料：將反應(yīng)罐簡稱A灌，攪拌反應(yīng)半個(gè)小時(shí)后，此時(shí) 已在保溫儲(chǔ)料桶下方，從儲(chǔ)料保溫桶出料口經(jīng)自動(dòng)計(jì)量設(shè)備計(jì)量加入到反應(yīng)罐中黃丹產(chǎn)品 50kg；原則上黃丹產(chǎn)品和稀硫酸以重量比5：1.001的比例混合，使稀硫酸略為過量，保證黃丹產(chǎn)品全部徹底反應(yīng)，進(jìn)而提升和保障所生成的成品的質(zhì)量；
2）同第一輪第二、三、第四步驟；
5. 分離：上述第四步也就是C罐第三次投料結(jié)束后停止在原處，A罐經(jīng)過兩個(gè)小時(shí)的反應(yīng)過程后，黃丹產(chǎn)品已徹底完全反應(yīng)，呈微黃色乳汁，開啟反應(yīng)罐的出料閥門，使其注入離心裝置，使其液固分離，液體實(shí)際是反應(yīng)后的廢水，固體則是四堿式硫酸鉛；
6. 收集：分離后的廢水通過水泵引入到廢水收集桶內(nèi)，待循環(huán)使用；固體四堿式 硫酸鉛此時(shí)呈潮濕塊狀白色固體。
7. 烘干：將上述塊狀固體四堿式硫酸鉛置入烘干箱內(nèi)進(jìn)行烘干；
8. 研磨粉碎：將上述烘干后的四堿式硫酸鉛置入粉碎機(jī)中，進(jìn)行研磨粉碎，制得四堿式硫酸鉛。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 宋劍飛, 李丹, 陳昭宜. 廢鉛蓄電池的處理及資源化——黃丹紅丹生產(chǎn)新工藝[J]. 環(huán)境工程, 2003, 21(5): 48-50.
[2] 周小群;黃光勝;金孟庫.黃丹生產(chǎn)裝置. CN201420747163.1，申請日2014-12-03
[3] 陳槐隆. 綜合利用鉛渣濕法生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)黃丹[J]. 有色金屬: 冶煉部分, 1992 (1): 5-8.
[4] 朱可可;吳紅波;夏曼曼;邢化島;錢海.一種延伸黃丹生產(chǎn)工藝節(jié)能制備四堿式硫酸鉛的方法. CN201710363951.9，申請日2017-05-22