專利名稱：一種從廢棄crt玻璃中提取鉛的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從含鉛玻璃中提取鉛的方法，具體地說(shuō)是涉及一種從廢棄CRT玻 璃中提取鉛的方法，屬于資源綜合利用與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
陰極射線管(Cathode Ray Tube, CRT)因技術(shù)成熟、價(jià)格便宜和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣 泛用于電子電器產(chǎn)品中，如電視機(jī)、顯示器和示波器等電子電器設(shè)備的核心顯示部件。隨著 TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display 薄膜晶體管液晶顯示器)正逐 步取代CRT型顯示產(chǎn)品，使得CRT電子產(chǎn)品的更新速度加快，廢棄的CRT顯示器已逐步成為 電子廢棄物重要組成部分之一，目前未有較好的資源化利用技術(shù)，導(dǎo)致其成為危害的電子 廢棄物，合理利用CRT玻璃成為棘手問(wèn)題，出現(xiàn)了大量的廢棄CRT玻璃被直接堆放或混入生 活垃圾中被掩埋，因而成為全社會(huì)普遍關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示2003年起，中國(guó)至少每年有500萬(wàn)臺(tái)電視機(jī)和500 萬(wàn)臺(tái)電腦報(bào)廢，并在未來(lái)5年內(nèi)每年的廢棄量以25% 30%的速度增長(zhǎng)。按我國(guó)每年廢棄 1000萬(wàn)臺(tái)CRT顯示器，其中每臺(tái)彩色顯示器約含1. 6 3. 2kg鉛計(jì)算，則每年從廢棄鉛玻 璃中進(jìn)入環(huán)境的鉛高達(dá)1. 6 3. 2萬(wàn)噸。CRT玻璃是構(gòu)成顯像管的主體部件，包括屏玻璃、 錐玻璃、頸管玻璃和封接玻璃等，各部位含鉛量分別為0%、20 25%、32 34%和70% 80%,玻璃中的鉛主要以PbO的形式存在。CRT玻璃中鉛的浸出濃度超出了我國(guó)的危險(xiǎn)物鑒 別標(biāo)準(zhǔn)，屬于危險(xiǎn)廢物行列。當(dāng)廢棄的CRT玻璃長(zhǎng)期在雨水沖刷和酸性等腐蝕的情況下，重金屬鉛勢(shì)必會(huì)溶 出，從而進(jìn)入到土壤或地下水系統(tǒng)中，必然對(duì)水資源和土壤產(chǎn)生污染，危及到人類(lèi)的健康。 此外，鉛是一種累積性毒物，能夠在生物體內(nèi)積聚而引起鉛中毒，嚴(yán)重可致死亡。目前對(duì)鉛的提取利用技術(shù)主要是針對(duì)于鉛鋅蓄電池的，而關(guān)于提取CRT玻璃中 鉛的專利及文獻(xiàn)較少?，F(xiàn)今對(duì)廢棄CRT玻璃利用技術(shù)主要是采用混凝土固化后填埋的方 法或利用廢棄的CRT玻璃生產(chǎn)建筑材料，如泡沫玻璃、玻璃陶瓷等。如中國(guó)專利(公開(kāi)號(hào) CN1559947A)將廢CRT玻璃用于生產(chǎn)泡沫玻璃；中國(guó)專利(公開(kāi)號(hào)CN 10109228A)將廢舊 CRT玻璃作為玻璃的生產(chǎn)原料。但它們并沒(méi)有從根本上解決金屬鉛對(duì)環(huán)境和人類(lèi)的危害影 響，所轉(zhuǎn)化產(chǎn)品中的鉛仍是一種潛在的危險(xiǎn)。因此，只有將鉛從廢棄CRT玻璃中提取出來(lái)并 加以合理利用，才能從根本上解決重金屬鉛的危害。CRT玻璃中的鉛以氧化鉛的形式存在于玻璃中，鉛原子被緊緊的包裹在玻 璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之中，形成部分-O-Si-O-Pb-O-的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在常溫和常壓下很難破 壞-O-Si-O-Pb-O-結(jié)構(gòu)，從而嚴(yán)重制約了廢棄CRT玻璃中鉛的提取。因此，從CRT玻璃中提 取鉛就必須先破壞玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使氧化鉛從玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中溶出。把CRT玻璃進(jìn)行高 溫加熱才能破壞玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。強(qiáng)堿是一種公知有效破壞玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，強(qiáng)堿 中0H—對(duì)玻璃中起骨架網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作用的Si-O-Si鏈進(jìn)行破壞，并使其斷裂，從而使S^2和 PbO溶出。
專利(公開(kāi)號(hào)為CN 101613802A)描述的是采用真空碳熱還原法在高溫和真空的 環(huán)境下，使玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遭到破壞，利用碳還原出鉛玻璃中的鉛。該專利需要的溫度較高 (溫度為1000°c )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)裝備，該提 取工藝具有復(fù)雜性，裝備條件嚴(yán)格，不能規(guī)?；崛?，提取成本很高，因而該技術(shù)難以在工 業(yè)上得到應(yīng)用和推廣。中國(guó)專利(CN 101573461A)涉及到含鉛廢棄物中提取鉛的方法，但 經(jīng)分析其根本不適于用于CRT玻璃中鉛的提取。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種從廢棄CRT玻璃中提取鉛的方法，包括下列步驟將廢 棄CRT玻璃粉碎后再球磨，混合氫氧化鈉(氫氧化鉀)和活性炭，再添加氫氧化鈉(氫氧化 鉀)覆蓋在混合物上，在450°C 80(TC條件熔融20 120min，水洗熔融物，分離出粗鉛， 過(guò)濾得堿渣和堿液，用鹽酸浸洗堿渣并趁熱過(guò)濾，冷卻得到氯化鉛沉淀，鉛的提取率可達(dá)到 96%以上。本發(fā)明能有效提取廢棄CRT玻璃中的鉛，并實(shí)現(xiàn)減少重金屬鉛引起的環(huán)境影響 目的，本發(fā)明工藝流程中廢液可循環(huán)利用，廢渣含鉛量低，不會(huì)給環(huán)境帶來(lái)二次鉛污染的優(yōu) 點(diǎn)，所以本發(fā)明具有良好的工業(yè)化推廣應(yīng)用價(jià)值。一種從廢棄CRT玻璃中提取鉛的方法，其特征在于(A)將廢棄CRT玻璃粉碎后再球磨，過(guò)100目篩，混合氫氧化鈉或氫氧化鉀之一和 活性炭形成混合物，再添加氫氧化鈉或氫氧化鉀之一覆蓋在混合物上，于450°C 800°C條 件熔融20 120min ；(B)水洗熔融物，分離出粗鉛并過(guò)濾，得堿渣和堿液；(C)用鹽酸浸洗堿渣，過(guò)濾并冷卻得到氯化鉛沉淀。氫氧化鈉或氫氧化鉀與CRT玻璃的質(zhì)量比為1 4 1. 5。活性炭與CRT玻璃的質(zhì)量比為1 0. 02 0. 08。本發(fā)明主要過(guò)程的基本原理如下強(qiáng)堿(氫氧化鈉和氫氧化鉀)主要用于破壞穩(wěn)定的玻璃結(jié)構(gòu)，使氧化鉛從玻璃結(jié) 構(gòu)中分離出來(lái)，降低熔化溫度，為活性炭低溫還原氧化鉛提供可能性；另一方面強(qiáng)堿熔融后 在CRT玻璃粉上形成一層保護(hù)層，防止活性炭和空氣發(fā)生反應(yīng)，也能有效阻止還原鉛的揮 發(fā)，提高鉛的提取率；活性是一種公知的還原劑，用于還原玻璃中分離出的氧化鉛，鉛被還 原后以單質(zhì)鉛的形式存在于熔融物中；含鉛廢渣的處理一般采用公知的鹽酸浸取法，冷析 出氯化鉛沉淀，鹽酸主要用于中和濾渣中的強(qiáng)堿，并提供氯離子，生成氯化鉛沉淀。合理控 制溶液PH值，可提高I^bCl2結(jié)晶的質(zhì)量；盡可能降低溶液溫度，可提高I^bCl2的結(jié)晶率。本發(fā)明能有效提取廢棄CRT玻璃中的鉛，并實(shí)現(xiàn)減少重金屬鉛帶來(lái)的環(huán)境影響目 的，工藝流程中廢液可循環(huán)利用，廢渣中含鉛量低，不會(huì)給環(huán)境造成二次鉛污染，所以本發(fā) 明具有良好的工業(yè)化推廣應(yīng)用價(jià)值。


圖1為廢棄CRT玻璃中鉛提取方法工藝流程圖。圖2為結(jié)晶PbCl2的XRD衍射圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的在于提供一種從廢棄CRT玻璃中提取鉛的方法，以下實(shí)施例旨在進(jìn) 一步說(shuō)明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。實(shí)施例1 將廢舊CRT玻璃中的玻錐部分進(jìn)行破碎，再用球磨機(jī)磨細(xì)至粒徑大于100目，放入 105°C干燥箱中干燥備用。經(jīng)分析，其化學(xué)組成為如表1。表1實(shí)施例1中CRT玻錐的樣品化學(xué)組成化學(xué)組成SiO2PbOK2ONa2OAl2O3CaOMgOSrOBaO含量(wt°/。)53.221.57.56.03.93.12.01.11.0A取10. 177g玻璃粉、10. 201g氫氧化鈉和0.492g活性炭在鎳坩堝內(nèi)混合均勻， 再加10. 042g氫氧化鈉覆蓋在上述混合物上，置于電阻爐內(nèi)進(jìn)行堿熔，設(shè)置堿熔溫度為 800°C，堿熔時(shí)間20min，熔后自然冷卻；B加入50ml熱水清洗熔融物，鉛沉淀在熔融物底層，分離出鉛粒，置于干燥箱烘 干，待干燥完全后稱重，粗鉛重1. 805g。C將堿渣和堿液用快速濾紙過(guò)濾，過(guò)濾后堿液循環(huán)清洗熔融物，將堿渣浸泡在質(zhì)量 百分比濃度為13%的稀鹽酸中，置于恒溫水浴箱中，溫度保持在95°C，時(shí)間為30min，pH值 維持在小于3，然后趁熱過(guò)濾，將濾液冷卻靜置2小時(shí)，再過(guò)濾，得白色針狀的I^bCl2沉淀，置 于干燥箱中烘干，重0.228g，經(jīng)分析氯化鉛含量達(dá)98%以上(如圖幻。濾液可提取用于浸 泡堿渣。濾渣經(jīng)分析，大部分為偏硅酸等不溶于酸性溶液的物質(zhì)，經(jīng)多次酸洗后，鉛含量幾 乎為零。實(shí)施例2 將廢舊CRT玻璃中的管頸部分進(jìn)行破碎，再用球磨機(jī)磨細(xì)然后過(guò)100目篩，放入 105°C干燥箱中干燥備用。經(jīng)分析，其化學(xué)組成為如表2，表2實(shí)施例2中CRT管頸的樣品化學(xué)組成化學(xué)組成SiO2PbOK2O Na2Al2OCaOMgSrOBi2O3OO3含量(wt%)46.1233.419.81 2.522.651.580.232.071.02A取9. 992g玻璃粉、5. 156g氫氧化鉀和0. 212g活性炭在鎳坩堝內(nèi)混合均勻，再加 10. 742g氫氧化鉀在上述混合物上，置于電阻爐內(nèi)進(jìn)行堿熔，溫度設(shè)置為600°C，堿熔時(shí)間 設(shè)置為60min，熔后冷卻；B加入50ml熱水清洗熔融物，鉛沉淀在熔融物的底層，分離出鉛粒，置于干燥箱烘 干，待干燥完全后稱重，粗鉛重2. 824g ；C用快速濾紙過(guò)濾堿渣和堿液，將堿渣浸泡在質(zhì)量百分比濃度為8 %的鹽酸中，置 于恒溫水浴箱中，溫度保持在95°C，時(shí)間為30min，pH值維持在小于3，然后趁熱過(guò)濾，冷卻得白色針狀I(lǐng)^bCl2沉淀，置于干燥箱中烘干，重0.425g。濾渣中鉛含量極少。實(shí)施例3 仍以CRT管頸部分為原料進(jìn)行試驗(yàn)，A取9. 961g玻璃粉、19. 456g氫氧化鉀和0. 599g活性炭在鎳坩堝內(nèi)混合均勻，再 加20. 142g氫氧化鉀覆蓋在上述混合物上，置于電阻爐內(nèi)進(jìn)行堿熔，堿熔溫度為450°C，時(shí) 間120min，熔后冷卻；B加入50ml熱水清洗熔融物，分離出鉛粒，烘干后稱重，粗鉛重2. 815g ；C用快速濾紙過(guò)濾堿渣和堿液，將堿渣浸泡在質(zhì)量百分比濃度為10%的鹽酸中， 置于恒溫水浴箱中，溫度保持在95°C，時(shí)間為30min，pH值維持在小于3，然后趁熱過(guò)濾，冷 卻得白色針狀PbCl2沉淀，烘干稱重0. 387g。
權(quán)利要求
1.一種從廢棄CRT玻璃中提取鉛的方法，其特征在于(A)將廢棄CRT玻璃進(jìn)行破碎后再進(jìn)行球磨粉碎，過(guò)100目篩，混合氫氧化鈉或氫氧化 鉀之一和活性炭形成混合物，再添加氫氧化鈉或氫氧化鉀之一覆蓋在混合物上，于450°C 800 °C條件熔融20 120min ；(B)水洗熔融物，物理方法分離出粗鉛，然后進(jìn)行過(guò)濾，分離出堿渣和堿液；(C)用鹽酸浸洗堿渣，過(guò)濾并冷卻，可得到氯化鉛沉淀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于氫氧化鈉或氫氧化鉀與CRT玻璃的質(zhì)量 比為1 4 1. 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于活性炭與CRT玻璃的質(zhì)量比為 1 0. 02 0. 08。
全文摘要
一種從廢棄CRT玻璃中提取鉛的方法屬于無(wú)機(jī)材料廢棄物資源化領(lǐng)域。所述方法包括以下主要步驟(A)將廢棄CRT玻璃粉碎，混合強(qiáng)堿和活性炭，于450℃～800℃條件下熔融20～120min；(B)冷卻并水洗熔融物，分離出粗鉛并過(guò)濾，得堿渣和堿液；(C)用稀鹽酸浸洗堿渣，過(guò)濾并冷卻得氯化鉛沉淀物，從而達(dá)到鉛提取目的。本發(fā)明能有效提取廢棄CRT玻璃中的鉛，并實(shí)現(xiàn)減少重金屬鉛帶來(lái)的環(huán)境影響目的；在提取過(guò)程產(chǎn)生的廢液可循環(huán)使用，廢渣少且含鉛量極低，具有不污染環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，所以本發(fā)明具有良好的工業(yè)化推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C22B7/00GK102051487SQ20101055451
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者孫詩(shī)兵, 梁新輝, 田英良 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)