廢鉛酸蓄電池鉛膏是危險廢物,同時也是發(fā)展循環(huán)鉛產(chǎn)業(yè)的重要二次資源,對其進行資源化處理和清潔回收是鉛工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一條重要途徑。目前高溫火法熔煉工藝排放的SO_2及鉛塵等存在環(huán)境污染風(fēng)險,因此,探索回收率高、環(huán)境污染小的濕法冶金工藝對實現(xiàn)鉛資源的循環(huán)發(fā)展具有重要意義。本課題以廢鉛膏為研究對象,采用碳酸鹽濕法轉(zhuǎn)化脫硫—脫硫前驅(qū)體熱分解—堿性體系電沉積的聯(lián)合工藝制備金屬鉛,探明了該工藝各階段的最佳參數(shù)條件,本文的主要研究內(nèi)容和實驗結(jié)果如下:(1)考察碳酸鹽溶液對鉛膏脫硫規(guī)律的影響。在對廢鉛膏化學(xué)組分分析的基礎(chǔ)上,分別采用碳酸鈉、碳酸銨、碳酸氫銨溶液作為脫硫劑對鉛膏進行脫硫,對比分析了三種轉(zhuǎn)化劑在相同條件下的脫硫效果,詳細(xì)探討了不同參數(shù)對碳酸銨脫硫率的影響及其脫硫轉(zhuǎn)化過程的動力學(xué)機理。結(jié)果表明,脫硫劑Na_2CO_3和(NH_4)_2CO_3脫硫效果都優(yōu)于NH_4HCO_3,但碳酸鈉脫硫產(chǎn)物中會形成難處理副產(chǎn)物,綜合考慮以(NH_4)_2CO_3作為最佳脫硫劑,獲得其脫硫過程的優(yōu)化條件為:(NH_4)_2CO_3濃度0.50mol/L,反應(yīng)溫度50℃,反應(yīng)時間60min,攪拌速度500r/min,液固比5:1,在以上條件下脫硫率可達到98.45%。動力學(xué)結(jié)果表明,PbSO_4在(NH_4)_2CO_3溶液中的轉(zhuǎn)化過程符合固膜擴散控制的收縮核模型,建立動力學(xué)總方程為1-(2/3)α-(1-α)~(2/3)=0.2286c~(3.38)v~(0.809)exp{-16470.53/(RT)}t。(2)考察脫硫前驅(qū)體在不同氣氛下的分解過程和鉛氧化物制備的最佳溫度條件。以脫硫產(chǎn)物為原料進行焙燒,分析不同氣氛下脫硫前驅(qū)體的熱分析結(jié)果,確定了α-PbO、β-PbO和Pb_3O_4制備的最佳氣氛及溫度條件。研究結(jié)果表明,在氬氣氣氛,惰性氣體會抑制中間鉛氧化物的生成,脫硫前驅(qū)體焙燒分解過程較為簡單,在450℃的溫度條件下,產(chǎn)物組成主要為α-PbO。在空氣氣氛,焙燒溫度為480℃時,產(chǎn)物組成主要為紅色的Pb_3O_4,升高溫度至600℃以上,產(chǎn)物組成主要為穩(wěn)定的黃色β-PbO。(3)考察PbO在堿性木糖醇體系中的溶解行為。從熱力學(xué)方面對堿性體系溶解鉛的可能性進行了論證,研究了不同浸出參數(shù)對鉛溶解量的影響,研究結(jié)果表明,鉛在強堿性體系主要以Pb(OH)_3~–形式進入溶液,木糖醇能顯著增加氧化鉛的溶解量,得到氧化鉛在堿性木糖醇體系中溶解的最佳條件為:NaOH濃度100g?L~(-1)、木糖醇濃度150g?L~(-1)、浸出溫度50℃、浸出時間90min、液固比5:1、攪拌速度600r/min,在以上條件下氧化鉛溶解量為151g?L~(-1)。(4)采用循環(huán)伏安法、線性掃描伏安法初步探索了鉛在堿性木糖醇溶液中的陰極沉積行為。電化學(xué)結(jié)果表明,鉛在鉑電極上的沉積反應(yīng)為不可逆過程,電解參數(shù)對鉛在陰極的沉積有一定影響。
【學(xué)位單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TF812
【部分圖文】：

圖 1.1 中國鉛精礦和精煉鉛產(chǎn)量是重要的金屬資源，廣泛用于電池、鉛材料、氧化鉛產(chǎn)品和鉛鹽等鉛資源的消費用途看，80%以上的鉛用于電池的生產(chǎn)，鉛材料、氧分別占 7%、4%和 2%，由于用于制動設(shè)備的鉛酸蓄電池壽命有限，時就會報廢，因此，報廢電池是再生鉛生產(chǎn)的主要原料。中國鉛消.2 所示。

圖 1.2 中國鉛消費結(jié)構(gòu)蓄電池生產(chǎn)和消費水平在世界范圍內(nèi)是最大的。電池產(chǎn)量呈持續(xù)增長趨勢，而近幾年產(chǎn)量有所下下降至 20500 萬 kVAh，說明國內(nèi)鉛酸蓄電池的生池以其良好的安全性能、高的性價比、穩(wěn)定可靠特性，仍然是國民經(jīng)濟中不可缺少的重要產(chǎn)品和[13,14]。2006–2017

圖 1.3 2006–2017 年國內(nèi)鉛酸蓄電池產(chǎn)量我國鉛酸蓄電池產(chǎn)量巨大、用途廣泛，主要用于汽車等的備用電源電池型鉛碳儲能電池領(lǐng)域等國民支柱性產(chǎn)業(yè)；還廣泛用于電動車等動力電池國內(nèi)鉛酸蓄電池消費結(jié)構(gòu)如圖 1.4 所示。圖 1.4 鉛酸蓄電池消費結(jié)構(gòu)
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本文編號：2869376