廢鉛膏乙酸濕法回收新工藝及新型鉛粉電化學(xué)性能探討.pdf

1、針對廢鉛酸蓄電池傳統(tǒng)火法冶煉工藝中存在的SO2和鉛塵污染的問題，國內(nèi)外學(xué)者尋求通過濕法回收的方法實現(xiàn)廢鉛酸蓄電池鉛膏的循環(huán)利用。本論文以廢鉛酸蓄電池鉛膏作為研究對象，在課題組前期研究以檸檬酸作為主要浸出劑的基礎(chǔ)上，探索以更為廉價的浸出劑-乙酸代替檸檬酸開展廢鉛膏的濕法回收新工藝。該新工藝主要包括以下步驟：采用復(fù)合脫硫劑處理實際鉛膏獲得脫硫鉛膏，以乙酸溶液浸出脫硫鉛膏制備乙酸鉛濾液，通過投加冰乙酸從濾液中結(jié)晶制備三水乙酸鉛晶體，三水乙酸鉛

2、晶體再低溫焙燒制備氧化鉛粉。本文研究成果主要包括如下：
　　1、復(fù)合脫硫劑廢鉛膏濕法脫硫處理
　　考察Na2CO3、NaHCO3復(fù)合脫硫劑對實際鉛膏脫硫規(guī)律的影響。經(jīng)過脫硫率計算及產(chǎn)物XRD分析，綜合考慮廢鉛膏脫硫率和避免生成副產(chǎn)物，最優(yōu)工藝條件如下：反應(yīng)投料比為1:2，pH=10.21，反應(yīng)固液比為1:20，轉(zhuǎn)速為400r/min，脫硫時間為2h，反應(yīng)溫度為40℃，脫硫率能夠達(dá)到99％以上，有效避免了副產(chǎn)物NaPb2(CO

3、3)2OH的生成。從節(jié)能角度來考慮，也可以在常溫20℃下進(jìn)行脫硫處理，脫硫率雖然有下降，仍然能保持在96％以上。
　　2、脫硫鉛膏乙酸濕法浸出制備三水乙酸鉛
　　考察了乙酸溶液浸出脫硫鉛膏和三水乙酸鉛晶體重結(jié)晶析出的基本規(guī)律。研究結(jié)果表明：在不同CH3COOH/Pb摩爾量比條件下浸出脫硫鉛膏，鉛離子的浸出率隨著浸出時間的增加而增加，而在浸出時間為360min時均可以達(dá)到97％以上。在CH3COOH/Pb=0.75條件下，結(jié)晶

4、產(chǎn)物的產(chǎn)率隨著冰乙酸投加量增加而增加。
　　3、三水乙酸鉛結(jié)晶產(chǎn)物低溫焙燒制備新型鉛粉
　　三水乙酸鉛在氮氣中的熱解過程主要分為失結(jié)晶水、晶型轉(zhuǎn)化、熱解等步驟。在370℃、400℃焙燒獲得鉛粉產(chǎn)物基本組成穩(wěn)定，主要成分為α-PbO、β-PbO以及少量的金屬Pb。隨著焙燒溫度的提高，三水乙酸鉛晶體的形貌發(fā)生了較大的變化。在205℃到400℃的溫度變化過程，焙燒產(chǎn)物表面由片狀的結(jié)構(gòu)向200nm表面光滑的球形顆粒轉(zhuǎn)化。拉曼圖譜的分

5、析結(jié)果表明，在氮氣320℃的溫度條件下，產(chǎn)物組成中的含碳材料主要為微晶型結(jié)構(gòu)的石墨材料。在空氣氣氛，超過295℃溫度條件下焙燒產(chǎn)物中α-PbO和β-PbO含量基本一致，超過350℃，形成較大球狀顆粒狀分散在形狀不規(guī)則的小顆粒之間。循環(huán)伏安法（Cyclic Voltammetry，簡稱CV）測試證明采用該工藝浸出低溫焙燒制備的氧化鉛粉，在兩種不同氣氛制備的鉛粉氧化還原反應(yīng)峰明顯，出峰電位也比較穩(wěn)定，初步說明鉛粉進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時穩(wěn)定性比較好

6、。
　　4、新型鉛粉制備電池試樣的循環(huán)性能
　　廢鉛膏乙酸新工藝回收制備的鉛粉較傳統(tǒng)球磨氧化法鉛粉粒徑小，比表面積大，活性較高，視密度較低，吸水值較高，顯示出較高的電池容量的潛力。
　　新型鉛粉電池循環(huán)性能的研究表明：管式爐氮氣和空氣375℃條件焙燒制備的鉛粉的電池容量保持率均較高。
　　本文開展的廢鉛膏乙酸法常溫濕法轉(zhuǎn)化制備水合乙酸鉛的結(jié)晶產(chǎn)物，再低溫焙燒制備超細(xì)鉛粉的新工藝為廢鉛酸蓄電池清潔回收提供了一條新的