【摘 要】
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硫酸铅渣是氧化锌烟尘酸浸后的产物,该渣渣量大、有价金属铅、锌含量高,极具回收价值;另一方面,硫酸铅渣呈酸性,铅、锌等重金属离子对环境污染严重。因此对该渣进行处理,回收其中有价金属可收获经济和环境的双重效益。目前绝大多数企业采用火法工艺来处理此渣,该法存在能耗高、烟气污染严重、金属回收率低等问题。本文以硫酸铅渣为研究对象,以有价金属铅的高效回收为研究目的,基于铅离子易与氯离子形成配合物的性质,采用氯
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硫酸铅渣是氧化锌烟尘酸浸后的产物,该渣渣量大、有价金属铅、锌含量高,极具回收价值;另一方面,硫酸铅渣呈酸性,铅、锌等重金属离子对环境污染严重。因此对该渣进行处理,回收其中有价金属可收获经济和环境的双重效益。目前绝大多数企业采用火法工艺来处理此渣,该法存在能耗高、烟气污染严重、金属回收率低等问题。本文以硫酸铅渣为研究对象,以有价金属铅的高效回收为研究目的,基于铅离子易与氯离子形成配合物的性质,采用氯盐配位浸出方法,研究硫酸铅渣在不同氯盐体系的浸出行为以及动力学机理,得到的主要结果及结论如下:（1）应用双平衡法分别建立了Pb（Ⅱ）-Cl--H+-SO42--H2O体系和Pb（Ⅱ）-Cl--Ac--H+-SO42--H2O体系浸出热力学模型,通过Matlab数学软件求解模型及绘图。研究表明,溶液中的[Cl-]T、[Ac-]T、p H值对体系中[Pb2+]T有重要影响;确定[Cl]T=2mol/L时,为NaCl-HCl-H2O体系浸出铅的较佳条件。当[Ac-]T小于2mol/L时,为NaCl-Na Ac-H2O体系协同浸出铅的较佳条件。（2）在NaCl-CaCl2-H2O体系下,铅的浸出率随温度和NaCl浓度的增加而显著升高,得到的优化条件为:NaCl浓度280g/L,CaCl2浓度30g/L,液固比10:1m L/g,反应温度80℃,搅拌转速450r/min,浸出时间1h。在此条件下,铅的浸出率可达96%以上,浸出液中铅浓度可达13.44g/L,同时可实现硫酸铅渣中主要物相由Pb SO4向Ca SO4的转化,硫酸铅渣浸出彻底。在NaCl-Na Ac-H2O氯盐-乙酸盐体系下,硫酸铅渣正交试验研究表明,Na Ac浓度对铅浸出率的影响最为显著;铅浸出率为89.74%,硫酸铅渣浸出不彻底。对比两个体系可知,NaCl-CaCl2-H2O氯盐体系更优。在该体系下,工艺条件更加温和,可低碳经济地回收渣中有价金属铅。（3）在NaCl-HCl-H2O体系下的纯硫酸铅动力学研究结果显示,铅的浸出过程遵循收缩核模型,浸出过程受固态产物层扩散控制,表观活化能为25.53k J/mol,氯化钠浓度的反应级数为4.17,氯化钠浓度对浸出过程的影响极为显著。在NaCl-CaCl2-H2O体系下对硫酸铅渣氯盐浸出过程进行动力学研究,研究表明,微粒模型和区域反应模型不适合描述该过程;采用等浸出率法得到的表观活化能为25.11 k J/mol,反应级数为1.51。结合纯硫酸铅动力学研究可知,硫酸铅渣氯盐浸出过程受内扩散控制,该体系浸出动力学条件较佳。反应的特点是反应速率快,反应达平衡时间随着氯盐浓度和温度的增加而减少。通过上述动力学研究可知,欲实现硫酸铅渣中铅的高效浸出,需要同时满足浸出体系高浓度、高温度的浸出条件。综上所述,相比于能耗高、污染严重的火法处理工艺,在NaCl-CaCl2-H2O氯盐体系下浸出硫酸铅渣更具优势。
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