废铅酸蓄电池铅膏预脱硫—电积提铅新技术研究

发布时间：2020-11-04 01:13

　　 废铅酸蓄电池铅膏是危险废物,同时也是发展循环铅产业的重要二次资源,对其进行资源化处理和清洁回收是铅工业可持续发展的一条重要途径。目前高温火法熔炼工艺排放的SO_2及铅尘等存在环境污染风险,因此,探索回收率高、环境污染小的湿法冶金工艺对实现铅资源的循环发展具有重要意义。本课题以废铅膏为研究对象,采用碳酸盐湿法转化脱硫—脱硫前驱体热分解—碱性体系电沉积的联合工艺制备金属铅,探明了该工艺各阶段的最佳参数条件,本文的主要研究内容和实验结果如下:(1)考察碳酸盐溶液对铅膏脱硫规律的影响。在对废铅膏化学组分分析的基础上,分别采用碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢铵溶液作为脱硫剂对铅膏进行脱硫,对比分析了三种转化剂在相同条件下的脱硫效果,详细探讨了不同参数对碳酸铵脱硫率的影响及其脱硫转化过程的动力学机理。结果表明,脱硫剂Na_2CO_3和(NH_4)_2CO_3脱硫效果都优于NH_4HCO_3,但碳酸钠脱硫产物中会形成难处理副产物,综合考虑以(NH_4)_2CO_3作为最佳脱硫剂,获得其脱硫过程的优化条件为:(NH_4)_2CO_3浓度0.50mol/L,反应温度50℃,反应时间60min,搅拌速度500r/min,液固比5:1,在以上条件下脱硫率可达到98.45%。动力学结果表明,PbSO_4在(NH_4)_2CO_3溶液中的转化过程符合固膜扩散控制的收缩核模型,建立动力学总方程为1-(2/3)α-(1-α)~(2/3)=0.2286c~(3.38)v~(0.809)exp{-16470.53/(RT)}t。(2)考察脱硫前驱体在不同气氛下的分解过程和铅氧化物制备的最佳温度条件。以脱硫产物为原料进行焙烧,分析不同气氛下脱硫前驱体的热分析结果,确定了α-PbO、β-PbO和Pb_3O_4制备的最佳气氛及温度条件。研究结果表明,在氩气气氛,惰性气体会抑制中间铅氧化物的生成,脱硫前驱体焙烧分解过程较为简单,在450℃的温度条件下,产物组成主要为α-PbO。在空气气氛,焙烧温度为480℃时,产物组成主要为红色的Pb_3O_4,升高温度至600℃以上,产物组成主要为稳定的黄色β-PbO。(3)考察PbO在碱性木糖醇体系中的溶解行为。从热力学方面对碱性体系溶解铅的可能性进行了论证,研究了不同浸出参数对铅溶解量的影响,研究结果表明,铅在强碱性体系主要以Pb(OH)_3~–形式进入溶液,木糖醇能显著增加氧化铅的溶解量,得到氧化铅在碱性木糖醇体系中溶解的最佳条件为:NaOH浓度100g?L~(-1)、木糖醇浓度150g?L~(-1)、浸出温度50℃、浸出时间90min、液固比5:1、搅拌速度600r/min,在以上条件下氧化铅溶解量为151g?L~(-1)。(4)采用循环伏安法、线性扫描伏安法初步探索了铅在碱性木糖醇溶液中的阴极沉积行为。电化学结果表明,铅在铂电极上的沉积反应为不可逆过程,电解参数对铅在阴极的沉积有一定影响。
【学位单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TF812
【部分图文】：

图 1.1 中国铅精矿和精炼铅产量是重要的金属资源，广泛用于电池、铅材料、氧化铅产品和铅盐等铅资源的消费用途看，80%以上的铅用于电池的生产，铅材料、氧分别占 7%、4%和 2%，由于用于制动设备的铅酸蓄电池寿命有限，时就会报废，因此，报废电池是再生铅生产的主要原料。中国铅消.2 所示。

图 1.2 中国铅消费结构蓄电池生产和消费水平在世界范围内是最大的。电池产量呈持续增长趋势，而近几年产量有所下下降至 20500 万 kVAh，说明国内铅酸蓄电池的生池以其良好的安全性能、高的性价比、稳定可靠特性，仍然是国民经济中不可缺少的重要产品和[13,14]。2006–2017

图 1.3 2006–2017 年国内铅酸蓄电池产量我国铅酸蓄电池产量巨大、用途广泛，主要用于汽车等的备用电源电池型铅碳储能电池领域等国民支柱性产业；还广泛用于电动车等动力电池国内铅酸蓄电池消费结构如图 1.4 所示。图 1.4 铅酸蓄电池消费结构
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本文编号：2869376