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研究人員探討從廢鉛酸電池中回收鐵和鉛

時(shí)間:2022-08-31 09:07來源:蓋世汽車作者:Elisha

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據(jù)外媒報(bào)道，最近，在《資源、保護(hù)與循環(huán)利用》（Resources, Conservation and Recycling）雜志上發(fā)表的一篇論文提出了一種從鉛酸電池處理殘留物中回收鐵和鉛的新機(jī)制。

（圖片來源：doi.org）

鉛酸電池的處理殘留物（DR-LAB）主要由富鉛相，例如鉛、氧化鉛（PbO）、PbS；以及富鐵化合物，例如氧化亞鐵（FeO）、氧化鐵 (II, III)（Fe3O4）、硫化鐵（FeS）和鐵橄欖石（Fe2SiO 4）組成。其中，F(xiàn)e2SiO 4和PbS分別是主要的富鐵相和富鉛相。DR-LAB中的鐵濃度在20.1% ~ 55.7%之間，如果在金屬提取過程中只提取鉛，會(huì)浪費(fèi)大量鐵資源。

在本研究中，研究人員基于Fe2SiO4與PbS之間的空間位置關(guān)系，提出了一種從DR-LAB中高效回收鐵和鉛的機(jī)制。

具體地說，研究人員獲得了DR-LAB中Fe2SiO4與PbS之間的空間位置關(guān)系，評估了使用氫氧化鈉（NaOH）釋放與Fe2SiO4結(jié)合的PbS的可行性，確定了破壞Fe2SiO4的機(jī)理和途徑，并評估酸浸回收鐵和鉛的方法，然后使用堿性廢液調(diào)節(jié)pH。

觀察結(jié)果

研究人員通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在DR-LAB 中，F(xiàn)e2SiO 4和PbS之間存在三種位置關(guān)系，包括負(fù)載（loading）、嵌入（embedding）和包裹（wrapping）。其中，包裹是最強(qiáng)的位置關(guān)系。

當(dāng)NaOH/DR-LABs S/S質(zhì)量比、去離子水/DR-LAB體積L/S質(zhì)量比、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度分別為10:1、10:1、4 h、140℃時(shí)，F(xiàn)e2SiO4被破壞，PbS可有效暴露在DR-LAB表面。

在相對較低的溫度下進(jìn)行Fe2SiO4相變、pH調(diào)節(jié)和酸浸，鐵和鉛的回收效率較高。通過酸浸，98.9 wt%的鉛從DR-LAB中以氫氧化鉛 (II)/氫氧化鐵 (III)/氫氧化鐵 (II) Pb(OH) 2 /Fe(OH) 3 /Fe(OH) 2形式回收，然后進(jìn)行pH調(diào)節(jié)。

酸浸渣中的FeO和 Fe3O4可作為原料進(jìn)行磁回收，其相對豐度為66.1%，而在9.5 pH下回收的Fe(OH)2 的相對豐度為57.3%。總體而言，在回收過程中，可獲得90.3%的鐵作為原料。

理論和實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，NaOH誘導(dǎo)表面形成羥基化Fe2SiO4 (010)和取代近表面Na +，從而調(diào)節(jié)了Fe2SiO4的配位環(huán)境和局部電子結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了Fe2SiO4向FeO相變。

結(jié)論

總而言之，本研究的結(jié)果證明了利用所提出的策略從DR-LAB中高效回收鐵和鉛的可行性。這使DR-LAB得到充分利用，并減少了對初級鐵礦和鉛礦的開采需求。該方法的另一主要優(yōu)點(diǎn)是二氧化碳排放和能源消耗少。

然而，由于HNO3的非選擇性和強(qiáng)酸性，在HNO3浸出過程中，會(huì)有一部分鐵被浸出并與鉛離子一起沉淀。以往的研究表明，添加過氧化氫可以有效防止鐵浸出。研究人員表示，以后需要進(jìn)一步研究鐵的選擇性浸出，從而提高磁性鐵回收的效率和鉛豐度。

(責(zé)任編輯：子蕊)

文章標(biāo)簽：電池回收鉛酸電池

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