從鉛的礦物資源及二次資源直接制備超細粉體材料的研究.pdf

1、鉛生產(chǎn)工業(yè)中，從鉛礦物原料生產(chǎn)鉛金屬，進而深加工制備含鉛材料的過程涉及多步高溫、高能耗工序，尤其鉛火法煉鉛過程，SO<,2>、鉛塵等的產(chǎn)生對環(huán)境污染大。因此，進一步開展鉛提取和材料制備技術(shù)的基礎(chǔ)研究是發(fā)展經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的迫切要求?！　∧壳埃覈U蓄電池耗鉛量占到總耗鉛量的70％，氧化鉛粉體是鉛酸蓄電池中常用的活性物質(zhì)。為此，本論文以方鉛礦精礦為原料，采用“浸出-選擇性除雜-化學(xué)合成”三步法，系統(tǒng)研究了制備超細PbO粉體的新工藝流

2、程。分析了不同體系下方鉛礦精礦浸出過程，通過腐蝕電化學(xué)測試和溶液化學(xué)計算探討了浸出過程有關(guān)機理，考察了從浸出產(chǎn)物氯化鉛合成超細β-PbO粉體過程中各個因素對硫酸鉛和前驅(qū)體粒度的影響及前驅(qū)體熱分解反應(yīng)的具體歷程?！　⊙芯拷Y(jié)果表明，碳銨體系下方鉛礦精礦浸出率偏低，最高不超過60％。腐蝕電化學(xué)測試，強化浸出實驗結(jié)合X射線衍射分析表明浸出過程中PbCO<,3>固體鈍化膜的形成是影響浸出率不高的主要原因。三氯化鐵體系下浸出方鉛礦精礦，浸出速度快

3、，浸出率高，最高可達97.39％。浸出液“冷卻—結(jié)晶—過濾”過程具有良好的除雜功效。溶液化學(xué)計算結(jié)果表明該浸出過程中PbCl<,2>主要以[PbCl<,4>]<'2->絡(luò)合物的形式存在于溶液中，[Cl<'->]<,T>=0.918mol/L時PbCl<,2>能較好的呈固態(tài)析出，[C1<'->]<,T>0.918mol/L，PbCl<,2>固體因氯絡(luò)合作用而溶解，隨體系溫度升高，[Pb<'z+>]<,Tmin>點下降，是冷卻結(jié)晶析出PbC

4、l<,2>晶體的化學(xué)原理。腐蝕電化學(xué)分析結(jié)果進一步驗證了飽和氯化鈉介質(zhì)中氯絡(luò)合作用的發(fā)生。從浸出產(chǎn)物氯化鉛合成超細β-PbO粉體過程中各個因素對硫酸鉛和前驅(qū)體粒度均有不同程度的影響。前驅(qū)體物質(zhì)(碳酸鉛和堿式碳酸鉛的混合物)在不同溫度下熱分解反應(yīng)可分別得到穩(wěn)定的中間產(chǎn)物PbO<,x>、Pb<,3>O<,4>和β-PbO。制得的β-PbO粉體為黃色斜方晶系，且不含其它雜質(zhì)峰，粉末顆粒呈片狀，平均粒徑為4102μm，為超細粉體，純度高。另外，

5、二次鉛資源的生產(chǎn)是鉛生產(chǎn)工業(yè)的另一重要組成部分，國內(nèi)尚處于初步發(fā)展階段，探索新的再生鉛生產(chǎn)工藝具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。本論文以廢舊鉛蓄電池鉛膏為原料，通過“鉛膏碳酸化轉(zhuǎn)化-溶解-化學(xué)合成”的方法初步探討了從鉛膏直接制備超細PbSO<,4>粉體的工藝流程。采用正交實驗設(shè)計研究了鉛膏碳酸化轉(zhuǎn)化過程各影響因素的相互關(guān)系，確定了最佳轉(zhuǎn)化條件，借助TG-DTA分析考察了轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的熱分解特性，采用XRD和SEM分析對PbSO<,4>粉體進行了

6、表征?！　⊙芯勘砻?，影響鉛膏碳酸化轉(zhuǎn)化的四個主要因素中。Na<,2>CO<,3>摩爾濃度最重要，反應(yīng)溫度次之，其次是反應(yīng)時間、攪拌速度，最優(yōu)搭配方案為：Na<,2>CO<,3>濃度0.198mol/L、反應(yīng)溫度60℃、反應(yīng)時間1h、攪拌速度900rpm。鉛膏碳酸化轉(zhuǎn)化前后的TG-DTA圖表明鉛膏中的硫酸鉛可全部轉(zhuǎn)化為碳酸鉛，致使轉(zhuǎn)化后的鉛膏開始分解溫度趨于碳酸鉛的開始分解溫度，從而使其分解溫度降低。合成得到的硫酸鉛粉末為斜方晶系，平均