專利名稱:一種從廢棄crt錐玻璃中提取鉛的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及ー種從廢棄CRT錐玻璃中提取鉛的方法。適用于廢CRT玻璃的無害化處理及資源化利用。
背景技術(shù):
隨著顯示器產(chǎn)品的更新?lián)Q代,越來越多的陰極射線管(Cathode Ray Tube,簡(jiǎn)稱CRT)電視機(jī)及電腦顯示器被淘汰進(jìn)入廢物流,導(dǎo)致廢CRT的處理處置成為全球關(guān)注的環(huán)境問題。經(jīng)粗略估算,當(dāng)前全球電子垃圾(Waste Electrical and Electronic Equipment,簡(jiǎn)稱WEEE)年產(chǎn)生量約為2000-2500萬噸,其中CRT產(chǎn)品年報(bào)廢量約占整個(gè)WEEE產(chǎn)生量的20-40%。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局公布的電視機(jī)和電腦銷售量數(shù)據(jù)推測(cè),我國電視機(jī)的社會(huì)保有量超過4億臺(tái),其中很大部分是20世紀(jì)80年代末進(jìn)入家庭的傳統(tǒng)CRT產(chǎn)品。自2003年開始,中國進(jìn)入大量陰極射線管報(bào)廢期,年均約有2000-5000萬臺(tái)CRT電視機(jī)和電腦顯示器報(bào)廢。 除此之外,每年還有大量廢舊電視及顯示器通過非法途徑從美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)運(yùn)到國內(nèi)。CRT錐玻璃中含有20-25%的重金屬鉛,若處理不當(dāng)會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成極大危害。目前對(duì)鉛的提取利用技術(shù)主要是針對(duì)鉛蓄電池,而關(guān)于提取CRT玻璃中的鉛的專利及文獻(xiàn)較為少見。常見處理途徑是循環(huán)再生廢玻璃生產(chǎn)新CRT,但隨著顯像管技術(shù)的逐步淘汰,CRT制造廠對(duì)廢CRT的需求量急劇萎縮,迫切需要開發(fā)尋求新的資源化利用方法。目前針對(duì)不含鉛的CRT屏玻璃生產(chǎn)泡沫玻璃、粘土磚、玻璃陶瓷等建材產(chǎn)品是較為可行利用途徑。但含鉛量較高的廢CRT錐玻璃長(zhǎng)期以來卻缺乏可行利用技木。國內(nèi)外有研究顯示將CRT錐玻璃進(jìn)行固化或解毒處理以降低對(duì)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn),但他們沒有從根本上解決金屬鉛對(duì)環(huán)境和人類的危害影響,所轉(zhuǎn)化產(chǎn)品中的鉛仍是ー種潛在的危害。因此只有將鉛從廢棄CRT玻璃中提取出來并加以合理利用,才能從根本上解決重金屬鉛的危害。CRT錐玻璃主要成分為SiO2-PbO-Na2O-CaO系玻璃,其中的鉛原子主要填充于-O-Si-O-網(wǎng)絡(luò)體所包圍形成的空穴內(nèi),也有一部分鉛以-O-Si-O-Pb-O-形式結(jié)合,結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,在常溫常壓條件下很難破壞其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提取金屬鉛。其次由于CRT玻璃中除含有鉛外,還含有一定比例的鈉、鉀、鈣等離子,這給從CRT玻璃中回收利用重金屬鉛帶來不少干擾和難度。專利(公開號(hào)為101613802A)描述的是采用真空碳熱還原法在高溫和真空環(huán)境下使玻璃網(wǎng)絡(luò)和結(jié)構(gòu)遭到破壞,利用碳還原出玻璃中的鉛。該專利需要的溫度較高(溫度為IOOO0C )和真空(系統(tǒng)壓強(qiáng)為IOPa)等苛刻的反應(yīng)條件和配套的生產(chǎn)設(shè)備,該提取エ藝復(fù)雜,裝備條件嚴(yán)格,提取成本很高,因而該技術(shù)難于在エ業(yè)上應(yīng)用和推廣。中國專利(公開號(hào)為102051487A)利用強(qiáng)堿在高溫(450-800°C)熔融條件下破壞玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),然后將游離出來的氧化鉛利用碳粉進(jìn)行還原從而獲得鉛,但該方法能耗較高,且消耗掉大量燒堿,容易造成二次污染。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供ー種從廢棄CRT玻璃中提取鉛的方法,
本發(fā)明提出的從廢棄CRT玻璃中提取鉛的方法,將廢棄CRT錐玻璃磨碎至一定粒度后進(jìn)行機(jī)械球磨活化,以氟硅酸為浸提劑,在90°C -100°C水浴加熱條件下攪拌進(jìn)行浸出反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間4-12h,過濾得濾渣和濾液,用預(yù)先配置好的稀硫酸進(jìn)行沉淀反應(yīng),得粉末狀硫酸鉛。真空抽濾,干燥后可得純度較高的白色硫酸鉛產(chǎn)品。經(jīng)優(yōu)化反應(yīng)條件,鉛的提取率可達(dá)95%以上。本發(fā)明提出的ー種從廢棄CRT玻璃中提取鉛的方法,具體步驟如下
(A)首先將廢棄CRT錐玻璃粗破碎為大小l-2cm碎玻璃塊,然后放入高速粉碎機(jī)中細(xì)粉碎至100-200目錐玻璃粉; (B)將錐玻璃粉與磨球混合均勻,于行星式球磨機(jī)中進(jìn)行高強(qiáng)度研磨活化,球磨條件設(shè)定為料球比為1:2-1:4,轉(zhuǎn)速380-580 rpm/min,球磨時(shí)間4-12 h ;
(C)以氟硅酸溶液作為浸提劑,以具硅膠塞錐形瓶為反應(yīng)容器,水浴加熱90-100°C,攪拌速度300-500 rpm/min條件下進(jìn)行浸提反應(yīng);
(D)反應(yīng)完畢后,冷卻至室溫,45μ m濾膜真空抽濾,濾渣濾液分離;濾液為無色透明氟硅酸鉛溶液,以稀硫酸緩慢沉淀滴定,得到白色硫酸鉛沉淀;
(E)過濾沉淀,去離子水反復(fù)洗滌3-5次,真空干燥箱烘干,得到結(jié)晶度較好的粉末狀硫Ife鉛廣品。本發(fā)明中,步驟(C)中控制氟硅酸溶液濃度為1-1.5 mol/L,液固比5:1-10:1為宜,連續(xù)浸提反應(yīng)時(shí)間控制在4-12h。本發(fā)明中,步驟(E)中真空干燥箱中干燥溫度為75_85°C,干燥時(shí)間為2_4h。本發(fā)明主要過程的基本原理如下
高能球磨條件下對(duì)CRT錐玻璃粉具有機(jī)械活化作用,一定程度上破壞了玻璃中結(jié)合致密的一Si —O一Si一Pb一O一網(wǎng)絡(luò),同時(shí)大大增加了 CRT維玻璃粉顆粒比表面積,從而提聞了玻璃中鉛的活性。由于所采用的浸提劑氟硅酸溶液與氧化鉛反應(yīng)所形成的氟硅酸鉛具有較高溶解度,同時(shí)玻璃中其它雜質(zhì)金屬離子如鈉、鉀、鈣等離子的氟硅酸鹽溶度積較小,難溶于水,故可以提高氟硅酸提取鉛的選擇性。同時(shí)又由于硫酸鉛為難溶鹽,而存在于CRT錐玻璃的雜質(zhì)離子如鈉、鉀的硫酸鹽溶解度較大,故較易實(shí)現(xiàn)硫酸鉛產(chǎn)品與雜質(zhì)的分離提純,有效避免了玻璃中含量較高的鈣、鈉、鉀等離子的干擾;同時(shí)消耗掉的硫酸轉(zhuǎn)化為新的氟硅酸,再生氟硅酸可循環(huán)浸出,節(jié)省不少原料和成本。。本發(fā)明能有效提取CRT錐玻璃中的鉛,減少重金屬鉛所帶來環(huán)境污染的同時(shí),可獲得產(chǎn)品硫酸鉛。整個(gè)エ藝流程中廢液可循環(huán)利用,廢渣鉛含量低,不會(huì)給環(huán)境造成二次鉛污染。所以本發(fā)明具有良好的エ業(yè)化推廣應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明可有效提取廢棄CRT玻璃中的鉛,從而大大減輕廢CRT玻璃中鉛所帶來的環(huán)境危害。本發(fā)明エ藝流程中氟硅酸浸提液可循環(huán)再生利用,經(jīng)檢測(cè),浸提渣中含鉛量極低,且反應(yīng)后的廢渣具有一定的化學(xué)活性,可綜合利用制備多孔吸附材料,不會(huì)給環(huán)境帶來二次鉛污染的優(yōu)點(diǎn),所以本發(fā)明具有良好的エ業(yè)化推廣應(yīng)用價(jià)值。
圖I為廢棄CRT錐玻璃鉛提取方法エ藝流程圖。圖2為硫酸鉛廣品的電鏡圖。圖3為硫酸鉛產(chǎn)品的XRD衍射圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的在于提供ー種從廢棄CRT玻璃中提取鉛的方法,以下實(shí)施例g在進(jìn)ー步說明本發(fā)明,而不是限制本發(fā)明。實(shí)施例I: 將廢CRT錐玻璃內(nèi)外表面涂層去除干凈,烘干。經(jīng)粗破碎、細(xì)粉碎至100-200目粉末后,
以一定料球比混合球磨活化。球磨條件設(shè)定為料球比1:2,磨球直徑為10 mm的瑪瑙磨球,
580 rpm/min,球磨時(shí)間8 h。最終可將玻璃粉末磨細(xì)至1_10 μ m?;罨蟮腻F玻璃粉放入
105°C真空干燥箱中烘干備用。經(jīng)XRF分析,其化學(xué)組成如下
化學(xué)組成Wa,O Jai2O3 ISiO2 Ik9O [CaO ISrO IBaO ]PbO
含量(wt%)17. 38 丨3· 27 150. 8]8· 32 [3. 89 10. 59 10. 65 丨21· 7
取錐玻璃粉20. 005g, lmol/L氟硅酸200ml,放入錐形瓶中,硅膠塞密封防止氟硅酸溶
液揮發(fā),水浴加熱至90°C,攪拌速度500 rpm/min,反應(yīng)時(shí)間8 h。反應(yīng)完畢待溶液冷卻后真空抽濾,用O. 5 mol/L的稀硫酸全部緩慢加入到上述盛有浸取液的燒杯中,待充分反應(yīng),沉淀完全后,將燒杯中的溶液和沉淀倒入真空抽濾機(jī)中抽濾,完成液固分離。將分離出來的粉末狀硫酸鉛于真空干燥箱中80°C干燥2-4 h。稱重,得硫酸鉛產(chǎn)品5. 2g。經(jīng)分析,其純度達(dá)到98%以上,鉛的有效提取率為91. 2%。實(shí)施例2:
仍取上述反應(yīng)的100-200目錐玻璃粉料若干。球磨條件設(shè)定為料球比1:2,10 mm瑪瑙磨球和3 mm瑪瑙磨球比為I: I,轉(zhuǎn)速580rpm/min,球磨時(shí)間12h。球磨完畢后,將磨好的錐玻璃粉放入105°C干燥箱中烘干備用。取錐玻璃粉20. 008g, lmol/1氟硅酸200ml,放入錐形瓶中,水浴加熱至90°C,攪拌速度500 rpm/min,反應(yīng)時(shí)間12 h。反應(yīng)完畢待溶液冷卻后真空抽濾,浸取液用O. 5 mol/L的稀硫酸緩慢加入到上述盛有浸取液的燒杯中,待充分反應(yīng)完全后,陳放1-2小吋。將燒杯中的溶液和沉淀倒入真空抽濾機(jī)中進(jìn)行抽濾,去離子水反復(fù)洗滌濾餅3-5次,可獲得純度較高的產(chǎn)品硫酸鉛。將硫酸鉛真空干燥箱中烘干,稱量,得沉淀5. 4g。經(jīng)分析,所獲得產(chǎn)品硫酸鉛的純度98%以上,鉛的有效提取率為94. 7%。
權(quán)利要求
1.ー種從廢棄CRT錐玻璃提取鉛的方法,其特征在于具體步驟如下 (A)首先將廢棄CRT錐玻璃粗破碎為大小l-2cm碎玻璃塊,然后放入高速粉碎機(jī)中細(xì)粉碎至100-200目錐玻璃粉; (B)將錐玻璃粉與磨球混合均勻,于行星式球磨機(jī)中進(jìn)行高強(qiáng)度研磨活化,球磨條件設(shè)定為料球比為1:2-1:4,轉(zhuǎn)速380-580 rpm/min,球磨時(shí)間4-12 h ; (C)以氟硅酸溶液作為浸提劑,以具橡膠塞錐形瓶為反應(yīng)容器,水浴加熱90-100°C,攪拌速度300-500 rpm/min條件下進(jìn)行浸提反應(yīng); (D)反應(yīng)完畢后,冷卻至室溫,45μ m濾膜真空抽濾,濾渣濾液分離;濾液為無色透明氟硅酸鉛溶液,以稀硫酸緩慢沉淀滴定,得到白色硫酸鉛沉淀; (E)過濾沉淀,去離子水反復(fù)洗滌3-5次,真空干燥箱烘干,得到結(jié)晶度較好的粉末狀硫Ife鉛廣品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的從廢棄CRT錐玻璃提取鉛的方法,其特征在于步驟(C)中控制氟硅酸溶液濃度為1-1.5 mol/L,液固比5:1-10:1,連續(xù)浸提反應(yīng)時(shí)間控制在4-1211。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的從廢棄CRT錐玻璃提取鉛的方法,其特征在于步驟(E)中真空干燥箱中干燥溫度為75-85°C,干燥時(shí)間為2-4h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從廢棄CRT錐玻璃中提取鉛的方法。具體步驟為(A)將廢棄CRT錐玻璃經(jīng)機(jī)械粗破碎、細(xì)碎為100-200目后,然后機(jī)械球磨4-12h,作為反應(yīng)原材料。(B)于90-100℃以氟硅酸為浸提劑,連續(xù)強(qiáng)化浸出4-12h,經(jīng)冷卻、過濾后獲得氟硅酸鉛母液。(C)將預(yù)先配置好的稀硫酸溶液緩慢加入到上述氟硅酸鉛溶液中,形成硫酸鉛沉淀。調(diào)節(jié)pH,可沉淀完全。(D)冷卻過濾,將濾餅用去離子水反復(fù)洗滌3-5次,所得白色硫酸鉛濾餅80℃真空干燥2-8h,可獲得純度較高的硫酸鉛產(chǎn)品,所收集的濾液為重新生成的氟硅酸溶液,可循環(huán)利用。該工藝不產(chǎn)生二次污染,整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)廢液閉路循環(huán),相對(duì)火法煉鉛技術(shù)成本低廉,技術(shù)簡(jiǎn)單,產(chǎn)品附加值高。
文檔編號(hào)C22B13/00GK102676826SQ20121014879
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者李光明, 胥清波, 賀文智, 黃菊文 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)