提出了从废铅酸电池铁和铅

最近的一篇论文发表在杂志上资源保护和回收提出了一种新的机制来恢复铁和铅处理残留的铅酸电池(DR-LABs)。

研究:有效复苏的铅和铁处理残留的铅酸电池。图片来源:通巴东/ Shutterstock.com

背景

铅是一种具有重要战略意义和多才多艺的有色金属资源对全球经济,因为它本质上是与能量储存可再生能源和汽车和备用电源系统。

较高的铅需求不同的工业和能源存储应用程序导致显著增加主要领导的生产资源,如白铅矿和方铅矿(PbS),世界各地。

上升主要生产铅资源导致了外汇储备的快速损耗,已将关注经济复苏的铅从铅废料,如丢弃和花了铅酸电池(实验室)。

实验室正在广泛使用由于其高操作安全,制造成本低。全球铅生产的很大一部分是用于实验室。每年,世界各地数百万吨的实验室被丢弃,可以用来恢复。

恢复从废弃和在实验室相对更容易和更少的依赖资源,主要生产铅矿石。目前,导致复苏植物主要取决于pyrometallurgical方法恢复过程。

100.0 - -350.0公斤的DR-LABs含有1.2 - -22.0%的铅生成每吨再生铅金属铅生产恢复过程。因此,每年产生大量的铅可以从DR-LABs,需要识别的一种有效的恢复过程从DR-LABs处置残留物无害的。

DR-LABs主要是由lead-rich阶段如铅、铅(PbO) PbS,富含铁的化合物,如氧化亚铁(FeO说),铁氧化物(铁(II, III)₃O₄)、硫化铁(FeS)和正硅酸铁(Fe₂SiO₄)。其中,铁₂SiO₄和PbS是主要的铁,lead-rich阶段,分别。

从实验室领导复苏过程中,稳定和丰富的铁₂SiO₄高温熔炼产生的具有约束力的影响或者与铅化合物复杂的空间位置关系,这可能会导致较低的浸出效率。

虽然在DR-LABs铁的浓度范围从20.1%到55.7%,仅提取铅金属的提取过程中,导致大量的铁资源的浪费。因此,必须开发一种机制有效复苏的铁和铅DR-LABs基于空间位置的识别铅化合物和铁之间的关系₂SiO₄。

这项研究

在这项研究中,研究人员提出了一个有效的机制从DR-LABs回收铁和铅的基于识别铁之间的空间位置关系₂SiO₄和PbS。

具体地说,研究人员获得铁之间的空间位置关系₂SiO₄和PbS DR-LABs,使用氢氧化钠的可行性评估(氢氧化钠)释放铁₂SiO₄绑定PbS,确定Fe的机制和途径₂SiO₄破坏,和评估铁和铅的回收酸浸出,其次是pH值调整使用碱性废液。

最初,DR-LABs干12 h,享年100岁^oC、使用颚式破碎机粉碎和筛选控制碎粒子的大小从0.08毫米到0.16毫米的顺序。欧洲杯猜球平台随后,的影响不同的氢氧化钠浓度和液固比(L / S) DR-LABs治疗了。

实验使用氢氧化钠/ DR-LABs 10:1, 9:1,和8:1 (S / S)质量比条件下L / S 15:1的质量比和300 r / min机械萌芽了六个小时在140℃,使用去离子水/ DR-LABs 15:1, 12.5: 1, 10:1 L / S质量比条件下10:1的S / S质量比和300 r / min机械萌芽了六个小时在140℃。

此外,的影响五个,四个,三个小时的反应时间和140年,120和100℃温度梯度的反应也被评估。最终,反应后的残留物获得收集,清洗,vacuum-dried后续测试。

HNO₃酸浸出测试治疗DR-LABs进行铁和铅渣中恢复过来,并确定硝酸浸出的最佳条件。HNO后获得的残留物₃浸出是vacuum-dried。然后研究者们分析了磁分离,铁丰度,阶段的残渣。

研究人员也确定了硝酸铁和内容,计算总铅的回收效率,研究铁的分解机理和途径₂SiO₄通过氢氧化钠使用密度泛函理论(DFT)计算。

x射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),能量色散谱(EDS)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱,拉曼光谱和数字双光束紫外-可见(紫外光谱进行表征DR-LABs。

观察

三种位置关系,包括加载、嵌入和包装,铁之间被确定₂SiO₄并在DR-LABs PbS。其中,铁包装是最强的位置关系₂SiO₄并在DR-LABs PbS。

PbS是铁后暴露DR-LAB表面有效₂SiO₄破坏当氢氧化钠/ DR-LABs S / S质量比,去离子水/ DR-LABs体积L / S质量比、反应时间、温度和10:1,10:1,4 h, 140^oC,分别。

的铁₂SiO₄相变、pH值调整和酸浸出发生在相对较低温度和有效铁和铅复苏。从DR-LABs 98.9 wt %的铅回收铅(II)氢氧化/铁(III)氢氧化氢氧化/铁(II) Pb(哦)₂/ Fe(哦)₃/ Fe(哦)₂通过酸浸出,其次是pH值调整。

FeO说的相对丰度和铁₃O₄在酸浸出渣,可以恢复磁为原料是66.1%,而铁的相对丰度(哦)₂恢复9.5 pH值为57.3%。总的来说,从恢复过程获得90.3%铁为原料。

理论和实验研究证实,氢氧化钠诱导羟化铁₂SiO₄(010)表面形成和近地表Na⁺替换,调制协调环境和当地的电子结构的铁₂SiO₄和促进了铁₂SiO₄FeO说相变。

结论

总而言之,这项研究的结果显示了使用该策略的可行性实现有效的复苏从DR-LABs铁和铅。拟议中的铅和铁的康复机制DR-LABs DR-LABs充分利用,减少了需要我主铁和铅矿石。低二氧化碳排放和能源消耗是其它方法的主要优势。

然而,铁在HNO淋溶的一部分₃浸出过程和沉淀与铅离子由于非选择性和强烈的HNO酸度₃。之前的研究表明,过氧化氢的加入可以有效地防止铁浸出因此,更多的研究需要关注的选择性浸出铁和导致改善磁性铁回收效率和丰富。

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源

朱,N。李,F。吴,P。等。有效复苏的铅和铁处理残留的铅酸电池。资源保护和回收2022年。https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2022.106614

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