铅酸蓄电池作为重要的能源电池已广泛应用至社会各个方面,由于含有大量的金属铅化合物及硫酸,报废后若未能得到妥善处置易造成资源浪费和环境污染问题。当前炼铅工艺主要采用火法及湿火联用技术,虽然很大程度上改善了硫氧化物的排放现象,但能耗高、规模大,产生大量含铅飞灰和废渣等问题未得到有效控制;而学者们研究的湿法炼铅工艺大都存在大量的化学试剂的消耗,工艺流程长,运营成本高等缺点。本文提出一种在酸性电解液下直接电解废铅酸蓄电池铅膏的工艺,通过实验研究和科学分析对工艺参数进行优化,对废铅膏中金属铅进行回收,同时回收高浓度硫酸。开展对废铅酸蓄电池中金属铅的回收和废酸的再利用研究,能有效避免危险废物对人体和环境的危害。为有效提升湿式电解法处理废铅膏过程中铅的电解效率和回收率,降低电解能耗,设计了水平式极板固相电解的装置,采用硫酸电解液对铅膏进行电解,研究了铅膏加入量、电流密度、硫酸电解液密度和阴阳极板距离四个典型因素对电解效率和电解能耗的影响。试验结果表明,当废铅膏加入量为30g,电流密度为637A/m~2,硫酸电解液密度为1.1 g/cm~3-1.2g/cm~3、阴阳极板距离为10mm时电解效率最高。在研究回收高浓度硫酸的试验中,采用控制单因素变量的方法,研究了铅膏加入量、电解时间和初始酸浓度对尾端回收硫酸浓度的影响。研究表明,由于电解废铅膏过程中的产酸反应和电解水的浓缩作用,工艺过程中硫酸密度呈持续上升趋势,且硫酸浓度越低,提升幅度越大;而受电导率动态变化的影响,当初始硫酸密度高于1.20 g/cm~3后无法维持长时间大幅度的浓度提升。在初始硫酸密度为1.10 g/cm~3-1.20g/cm~3的范围内电解废铅膏,能维持电解全过程中硫酸浓度稳步提升,又能保证电解金属铅的高效性,可获得的硫酸浓度密度大于1.2 g/cm~3,可直接供制造铅酸蓄电池使用。同时实验发现原废铅酸蓄电池中废酸密度约为1.105 g/cm~3-1.17 g/cm~3,拆解洗酸后的收集的废酸密度更低于1.14 g/cm~3,可回用于电解铅过程并获得进一步浓缩提升浓度。因此,为保证金属铅回收的高效性和低能耗,同时回收高浓度硫酸,最佳的工艺参数为铅膏加入量30g,电流密度637A/m~2,阴阳极板距离10mm,硫酸密度为1.10g/cm~3-1.20 g/cm~3,能耗可控制220Kgce/t铅膏以下,铅回收率约为98%。对铅产品的检测结果表明电解铅具有良好的结晶状态,纯度高达99.7%,回收酸浓度达到铅酸蓄电池中电解液的制造标准,具备较高的经济价值。废铅酸蓄电池直接电解回收金属铅和硫酸的工艺流程简单,节能环保,在高效回收金属铅的同时,对废硫酸液进行综合利用,回收高浓度硫酸,具备显著的经济效益和重大的生态价值,为废铅酸蓄电池的资源化利用和危险废物的处理处置提供了新的途径。