【长江生态讲坛】杨家宽教授来校主讲“区域废铅酸蓄电池铅资源短

作者:招生办 发布时间:2019-07-08 17:29 点击数:0次

图为长江生态讲坛现场 拍摄:谢晓霜

新闻中心讯(记者袁灏宸)“习总书记提出——共抓大保护,不搞大开发,无论是在发达国家还是发展中国家,铅酸蓄电池的回收率都是最高的,因为它的利用价值相比于其他废电池高。所以,废铅酸蓄电池的回收必须进入城市的循环生态链。”6月13日上午10:00,华中科技大学环境科学与工程学院院长杨家宽教授做客武汉工商学院“长江生态讲坛”,为该校师生主讲“区域废铅酸蓄电池铅资源短流程循环机制及最小化战略思考”,讲座在学校第一会议室举行。湖北君集水处理有限公司董事长巴能军,武汉工商学院环境与生物工程学院院长杨昌柱、党总支书记陈玲,以及环境与生物工程专业的同学们聆听了本次讲座,会议由科技部副部长刘芳主持。

图为刘芳副部长主持会议 摄影:胡爽

刘芳副部长向大家隆重介绍了杨家宽教授。杨家宽教授,现任华中科技大学教授(华中学者)、博士生导师、环境科学与工程学院院长,2006-2007年剑桥大学访问学者,2009 年入选教育部新世纪人才支持计划,2011年获批湖北省自然科学基金重点项目杰出青年基金资助,2013年牛津大学高级访问学者;担任国家自然科学基金通讯评审人,国家科技部资源与环境领域的会评专家成员、教育部科技奖励通讯评审人、中国博士后基金通讯评审人、湖北省、广东省、江苏省等省份科技评审专家;担任中国有色金属工业协会再生金属分会学术委员会委员、中国生态经济学会工业生态经济与技术专业委员会常务理事、湖北省环境科学学会理事、湖北省资源综合利用协会第一届专家委员会委员、中国再生资源产业技术创新战略联盟理事会成员。

随后,杨家宽教授结合自己多年的潜心研究,从废铅酸蓄电池的回收产业及其发展趋势、废铅酸蓄电池短流程湿法回收新工艺、短流程制备高性能铅粉及电池性能、区域铅物质循环流的最小化机制,四个方面畅谈了自己对于区域废铅酸蓄电池铅资源短流程循环机制及最小化战略思考。

“铅酸蓄电池广泛用于汽车和助动车,具有安全、易回收、价格低廉、低的自放电、优异的放电特性等优点。铅酸蓄电池占据二次电池市场的主要地位,其产量正在逐年不断增加;而我国报废铅蓄电池量巨大,也呈逐年增加模式。”杨家宽教授表示,目前对于废铅膏的现有回收技术以“火法熔炼”为主,但能耗大、污染大、金属回收率低、脱硫不彻底,具有一定程度的污染。

针对这一问题,我们实验室开发了铅膏湿法短流程回收制备超细铅粉的新工艺,这一新工艺降低了能耗、消除了高温熔炼过程及球磨制铅粉过程二氧化硫及挥发性铅尘等大气污染物的排放,工艺单元模块化,容易实现组合规模化,可以直接制备超细PbO粉体作为生产蓄电池的活性物质。此技术的开发过程也曾面临着一些挑战,即能否实现有机酸常温湿法和高效回收、湿法工艺能否有效分离与去除杂质、有机酸铅前驱体如何制备性能可控的新型铅粉、回收的新型铅粉能否满足制备电池性能的要求、短流程新工艺对区域物质流的影响等等挑战。

谈及“短流程制备高性能铅粉及电池性能”,杨教授表示铅粉性能研究的主要内容有两点:一是对自制铅粉的CV特性进行研究,这包括电极表面的氧化、电极材料的可逆性、电极材料的稳定性;二是自制铅粉装配电池的性能测试,最重要的是实现废铅膏有机酸湿法短流程回收得到的铅粉能直接用于制备高性能电池。

“区域铅物质流循环最小化机制的思考在于改进传统火法,推进新型湿法、实现湿法回收工艺的能源及原材料消耗最小化、湿法回收过程中的废物排放量最小化、铅物质流循环最小化。”杨教授表示,其课题组经过多年的研究证实,铅膏湿法浸出制备超细铅粉是可行的,该工艺突破了传统用铅锭制备铅粉以及铅的化合物制备铅粉的传统思路,有望在高性能电池方面实现新的突破。“去除杂质是湿法工艺的关键,目前更短流程的新工艺研究已获得进展,整个工艺有望形成废液循环的封闭系统,这将更进一步减少废液排放、减少资源消耗,且更节能、成本更低廉。”杨教授说道。

针对学生在现场提出的问题“废铅酸蓄电池能不能回收成其他铅的化合物,比如硫酸铅、铅粉?效果会怎么样?有什么研究前景?”,杨教授回答道:“铅酸蓄电池有正负两个极板,它的原理就是在充电过程中,在正极板上把硫酸铅变成二氧化铅,因为二氧化铅的导电性比较好,负极充电的过程是硫酸铅转化成金属铅,而放电过程工作刚好相反,这个过程还涉及到铅的化合物种类/形态以及各化合物(如4PbOPbSO4和3PbOPbSO4H2O)之间的比例对电池性能的影响问题,关键还在于不同形貌PbSO4的阳极过程和阴极过程可逆性大不相同,直接影响电池的性能和寿命。就比较其他材质来说,目前铅酸蓄电池的性能还是最好的,不过其他材质也是值得探索和研究的。

杨昌柱教授总结讲话。他表示杨家宽教授介绍的湿法回收铅工艺在铅回收领域是革命性和颠覆性的,达到了世界领先水平。“杨家宽教授今天的讲座深入浅出,非常精彩,我们要学习他发现问题、分析问题、最后解决问题的缜密思维方法和求真求实精神,不畏艰难、潜心研究、持之以恒以获得高水平的科研成果。”

图为杨昌柱教授总结讲话 摄影:胡爽