研究人员探讨从废铅酸电池中回收铁和铅

盖世汽车讯 据外媒报道，最近，在《资源、保护与循环利用》（Resources, Conservation and Recycling）杂志上发表的一篇论文提出了一种从铅酸电池处理残留物中回收铁和铅的新机制。

（图片来源：doi.org）

铅酸电池的处理残留物（DR-LAB）主要由富铅相，例如铅、氧化铅（PbO）、PbS；以及富铁化合物，例如氧化亚铁（FeO）、氧化铁 (II, III)（Fe3O4）、硫化铁（FeS）和铁橄榄石（Fe2SiO 4）组成。其中，Fe2SiO 4和PbS分别是主要的富铁相和富铅相。DR-LAB中的铁浓度在20.1% ~ 55.7%之间，如果在金属提取过程中只提取铅，会浪费大量铁资源。

在本研究中，研究人员基于Fe2SiO4与PbS之间的空间位置关系，提出了一种从DR-LAB中高效回收铁和铅的机制。

具体地说，研究人员获得了DR-LAB中Fe2SiO4与PbS之间的空间位置关系，评估了使用氢氧化钠（NaOH）释放与Fe2SiO4结合的PbS的可行性，确定了破坏Fe2SiO4的机理和途径，并评估酸浸回收铁和铅的方法，然后使用碱性废液调节pH。

观察结果

研究人员通过实验发现，在DR-LAB 中，Fe2SiO 4和PbS之间存在三种位置关系，包括负载（loading）、嵌入（embedding）和包裹（wrapping）。其中，包裹是最强的位置关系。

当NaOH/DR-LABs S/S质量比、去离子水/DR-LAB体积L/S质量比、反应时间和反应温度分别为10:1、10:1、4 h、140℃时，Fe2SiO4被破坏，PbS可有效暴露在DR-LAB表面。

在相对较低的温度下进行Fe2SiO4相变、pH调节和酸浸，铁和铅的回收效率较高。通过酸浸，98.9 wt%的铅从DR-LAB中以氢氧化铅 (II)/氢氧化铁 (III)/氢氧化铁 (II) Pb(OH) 2 /Fe(OH) 3 /Fe(OH) 2形式回收，然后进行pH调节。

酸浸渣中的FeO和 Fe3O4可作为原料进行磁回收，其相对丰度为66.1%，而在9.5 pH下回收的Fe(OH)2 的相对丰度为57.3%。总体而言，在回收过程中，可获得90.3%的铁作为原料。

理论和实验研究证实，NaOH诱导表面形成羟基化Fe2SiO4 (010)和取代近表面Na +，从而调节了Fe2SiO4的配位环境和局部电子结构，促进了Fe2SiO4向FeO相变。

结论

总而言之，本研究的结果证明了利用所提出的策略从DR-LAB中高效回收铁和铅的可行性。这使DR-LAB得到充分利用，并减少了对初级铁矿和铅矿的开采需求。该方法的另一主要优点是二氧化碳排放和能源消耗少。

然而，由于HNO3的非选择性和强酸性，在HNO3浸出过程中，会有一部分铁被浸出并与铅离子一起沉淀。以往的研究表明，添加过氧化氢可以有效防止铁浸出。研究人员表示，以后需要进一步研究铁的选择性浸出，从而提高磁性铁回收的效率和铅丰度。