研究人員探討從廢鉛酸電池中回收鐵和鉛
時間:2022-08-31 09:07來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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據外媒報道，最近，在《資源、保護與循環利用》（Resources, Conservation and Recycling）雜志上發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，Fe2SiO 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，會浪費大量鐵資源。
在本研究中，研究人員基于Fe2SiO4與PbS之間的空間位置關系，提出了一種從DR-LAB中高效回收鐵和鉛的機制。
具體地說，研究人員獲得了DR-LAB中Fe2SiO4與PbS之間的空間位置關系，評估了使用氫氧化鈉（NaOH）釋放與Fe2SiO4結合的PbS的可行性，確定了破壞Fe2SiO4的機理和途徑，并評估酸浸回收鐵和鉛的方法，然后使用堿性廢液調節pH。
觀察結果
研究人員通過實驗發現，在DR-LAB 中，Fe2SiO 4和PbS之間存在三種位置關系，包括負載（loading）、嵌入（embedding）和包裹（wrapping）。其中，包裹是最強的位置關系。
當NaOH/DR-LABs S/S質量比、去離子水/DR-LAB體積L/S質量比、反應時間和反應溫度分別為10:1、10:1、4 h、140℃時，Fe2SiO4被破壞，PbS可有效暴露在DR-LAB表面。
在相對較低的溫度下進行Fe2SiO4相變、pH調節和酸浸，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，然后進行pH調節。
酸浸渣中的FeO和 Fe3O4可作為原料進行磁回收，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。
理論和實驗研究證實，NaOH誘導表面形成羥基化Fe2SiO4 (010)和取代近表面Na +，從而調節了Fe2SiO4的配位環境和局部電子結構，促進了Fe2SiO4向FeO相變。
結論
總而言之，本研究的結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點是二氧化碳排放和能源消耗少。
然而，由于HNO3的非選擇性和強酸性，在HNO3浸出過程中，會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。
(責任編輯：子蕊)
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