电镀锡工业是国民经济中不可或缺的基础制造产业,其产生的电镀含锡泥渣带来的环境问题日益凸显,当前我国也存在着锡矿资源的枯竭和再生锡开发利用不足等一系列问题。因此,从含锡泥渣中回收金属锡对缓解国内锡资源短缺具有重要意义,且对含锡泥渣进行资源化、无害化处理,对改善环境,深化利用再生锡资源也具有深远的影响。本文以碱法为基础,对含锡泥渣进行碱浸处理,同时用锌粉置换浸出液中锡,通过筛选投加活化剂实现锌粉的高效置换,并利用X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)、X射线光电子能谱(XPS)等一系列手段对活化剂作用后产物的微观形貌、物相组成、元素价态及分布情况等进行表征,以此为基础对活化剂作用机理初步探究。(1)对含锡泥渣碱法处理进行研究并对浸出条件进行优化,确定最佳浸出条件为:碱浓度200g/L、投加液固比8、浸取时间4h、反应温度90℃、搅拌速率40r/s,最高浸出率可达97.12%。对含锡泥渣的碱性浸出进行动力学分析,发现该浸出过程中内扩散控制为主要控制步骤。同时求出含锡泥渣碱性浸出的表观活化能Ea为9.725kJ/mol,遵循内扩散控制的收缩核模型。(2)热力学分析表明,碱液中投加锌粉可强化锌粉的置换能力,同时锌粉以锌酸根的形态进入碱液有利于电沉积制备超细鳞片状锌粉。片状锌粉在置换反应中具有一定优势,锌锡摩尔比取值为4,温度为90℃时置换效率较高。比选了多种类型的活化剂,选取氧化铜为活化剂进行投加,最佳投加剂量为锌粉投加摩尔数的1%,锡置换率可以达到99.75%,溶液中剩余锡浓度低于100mg/L。锌锡摩尔比取值为2时,置换产物纯度升高,两段式投加锌粉可使置换产物锡纯度继续提升达到91.34%,四段式投加锌粉所得置换产物锡纯度最高可达95.31%。不添加氧化铜时鳞片状锌粉置换锡的反应活化能为44.852kJ/mol,投加1%CuO剂量活化剂后该鳞片状锌粉置换反应活化能为27.615kJ/mol。活化剂及少量锡存在时,活化剂对锌粉在含锡碱液中的溶解效果影响减小。(3)ICP-OES的测试结果表明,活化剂中的Cu元素几乎全部进入置换产物。XRD图谱显示活化剂的投加使置换产物中出现了不属于锡、锌及其氧化物的物质,利用电子探针进一步观察到,锌与铜紧密结合,随着反应时间的增加被锡逐渐包裹并进入锡内部。一旦Cu O添加过量,则会导致Cu与Zn结合不完全,过量的Cu散落在锡的周围,降低产物纯度和锌粉置换效率。通过XPS分析得出锌与铜的结合应属于某类合金,从微观上来说可以看作是铜-锌微电池,使得锡在其上的析出效率加快,置换效果提升。由于锌-铜微电池的存在,其电极电势要比单纯的锌粉更负,置换过程中与锡的电势差被进一步拉大。(4)初步探索了电镀含锡泥渣制备副产品氟化钠和氧化铁的可行性,表征了副产品的形貌并测定了其回收率。模拟液和实际浸出液进行置换反应得到的金属锡在微观形貌上差异较小,但实际浸出液进行置换反应时置换效率和产物纯度均有不同程度的降低,表明杂质离子对于置换反应存在影响。同时,模拟置换液和实际置换液电沉积制备所得锌粉在微观形貌上均属于鳞片状锌粉,实际溶液电沉积回收锌粉的粒径更小,可能是极低含量的杂质离子起到了细化锌粉的作用。最后围绕碱法提出了含锡泥渣处理的整体工艺流程,该工艺可有效回收锡、氟和铁,制备得到金属锡、氟化钠和氧化铁产品,取得较好的经济效益。同时,工艺过程无废水外排,无二次污染物产生,锌粉、碱液循环利用效率较高,具有较好的环境效益。