超重力條件下強化廢鉛酸電池鉛膏脫硫過程研究.pdf

1、鉛膏是鉛酸蓄電池中重要的含鉛物質(zhì)，是鉛回收工藝的主要原料，對其處理不當(dāng)將嚴(yán)重污染環(huán)境和危害人類健康。目前，濕法處理工藝由于具有能耗低環(huán)境污染小等優(yōu)點越來越受到廣泛關(guān)注。然而，傳統(tǒng)的濕法處理鉛膏過程受擴(kuò)散控制，液固相間的混合和傳質(zhì)效率低，從而限制了其工業(yè)應(yīng)用。本論文首次將新型過程強化設(shè)備超重力旋轉(zhuǎn)填充床應(yīng)用于鉛膏脫硫過程，旨在實現(xiàn)連續(xù)快速高效脫硫;進(jìn)一步通過對其微觀混合和傳質(zhì)機理的理論分析，揭示其脫硫過程機制。全文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下

2、:
　　1)在傳統(tǒng)攪拌釜(STR)中，以Na2CO3和NaOH作為脫硫轉(zhuǎn)化劑，進(jìn)行了PbSO4的脫硫過程研究。重點考察了濃度、物料配比（脫硫劑和PbSO4的摩爾比）、溫度等對PbSO4脫硫過程的影響規(guī)律。結(jié)果表明:隨著脫硫轉(zhuǎn)化劑濃度的增加，PbSO4的脫硫率也隨之增加;隨著物料配比的提高，脫硫率也同樣增加，當(dāng)脫硫劑過量20％時，脫硫效率最佳;溫度對脫硫過程影響小。此外，當(dāng)Na2CO3為脫硫劑時，12 min(720 s)后脫硫率為

3、99.7％;而當(dāng)NaOH為脫硫劑時，6 min(360 s)后脫硫率為99.5％。
　　2)采用超重力旋轉(zhuǎn)填充床（RPB）為強化脫硫反應(yīng)器，進(jìn)行了PbSO4脫硫過程研究。分別考察了轉(zhuǎn)速、進(jìn)料流量、物料配比、溫度、濃度等因素對脫硫過程的影響。研究發(fā)現(xiàn):脫硫率隨著濃度、轉(zhuǎn)速、進(jìn)料流量的提高均有不同程度的提升，在轉(zhuǎn)速1500 rpm、進(jìn)料流量1100 mL/min條件下可達(dá)到較優(yōu)脫硫效果。當(dāng)Na2CO3為脫硫劑時，低濃度下提高溫度可提高

4、脫硫率，繼續(xù)提高則將導(dǎo)致脫硫率的下降，但高濃度下溫度的影響不顯著;當(dāng)NaOH為脫硫劑時，隨著溫度的升高，脫硫率呈先降低后升高的趨勢，20℃時達(dá)到最高脫硫率。按化學(xué)計量比計算，當(dāng)Na2CO3過量20％和NaOH不過量時，均可實現(xiàn)高效快速脫硫，即在＜1 s的反應(yīng)時間內(nèi)，脫硫率達(dá)到99.5％，較STR縮短了2個數(shù)量級，更重要的是實現(xiàn)了連續(xù)化操作。
　　3)基于RPB內(nèi)PbSO4脫硫的較優(yōu)工藝條件，進(jìn)一步開展了RPB處理實際鉛膏負(fù)極粉和正

5、極粉的脫硫過程研究。對比研究發(fā)現(xiàn)，在STR中，對于Na2CO3體系，在9000rpm轉(zhuǎn)速下反應(yīng)10min(600 s)，脫硫率為97％;對于NaOH體系，14min(840 s)后脫硫率為99％。而在相同溫度、濃度和物料配比等實驗條件下，RPB（轉(zhuǎn)速1500rpm）實現(xiàn)同樣的鉛膏脫硫率，所用時間僅需＜1s，至少提高2個數(shù)量級。
　　上述研究結(jié)果表明，本論文提出的超重力旋轉(zhuǎn)填充床強化廢鉛酸電池鉛膏的脫硫技術(shù)，具有重要的工業(yè)應(yīng)用價值。