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废铅酸电池主要由四部分构成,11~30%废电解液、20~30%铅和铅合金、30~40%废铅膏、22~30%塑料及隔板。在这其中,废铅膏的成分是尤其复杂,主要包含60% PbSO4、28% PbO2、9% PbO以及少量的铅合金(约为3%)。铅膏成分的复杂性导致了废铅膏中铅浸出过程的困难。传统的冶炼过程中废铅膏的冶炼需要相当高的温度,至少要高于1180℃的高温,而且在冶炼过程中使用煤或焦炭作为燃料容易引起CO、SO2气体和铅烟等废气的排放。 本文首先利用草酸钠对硫酸铅进行脱硫条件的研究,通过单标法试验探究出草酸钠对硫酸铅的最佳脱硫条件为:饱和草酸钠溶液,浸出温度60℃,浸出时间1.25 h,摩尔比(nPbSO4/nNa2C2O4)为1∶1.25,在此浸出条件下,铅的浸出率可达到98.83%。又研究了草酸溶液对二氧化铅进行还原条件的研究,通过单标法试验探究出草酸对二氧化铅的最佳脱硫条件为:浸出温度60℃,浸出时间为70 min,摩尔比(nPbO2/nH2C2O4)为1∶2,在此浸出条件下,二氧化铅中铅的回收率可达到98.63%。 在上述研究的基础上利用Na2C2O4-H2C2O4浸出体系对废铅膏中的铅进行浸出实验,采用多种分析表征方法如热重分析(TG)法、X射线衍射分析(XRD)法、扫描电镜分析(SEM)法等对脱硫后的前驱体草酸铅的成分进行详细分析,研究得知前驱体草酸铅的形态及基本组成成分,并对得到的草酸铅的物理、化学性质进行表征。 其次,针对PbC2O4的热分解特性,选择6个特征温度(350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃),采用马弗炉空气气氛进行煅烧烧4h,升温速率为5℃/min。在450℃、500℃下得到纯净α-PbO,在550℃下得到混合物α-PbO和β-PbO,以及600℃下的β-PbO,并且得到的氧化铅的颗粒在500nm左右属于超细氧化铅粉末。 再以煅烧草酸铅得到的氧化铅粉末作为铅酸蓄电池的电池材料。研究表明在450℃以及500℃条件下得到的α-PbO具有较高的初始放电容量为150mAh g-1,550℃为96mAh g-1,600℃为113mAhg-1,而600℃条件下的到β-PbO在50次循环里容量保持率下降仅为5%,500℃在50次循环里容量降低高达15%。所以可得在氧化铅制备铅粉的过程中:α-PbO对铅酸蓄电池来说可以保证较高的初始容量,而β-PbO能够维持较高的容量保持率。 选取不同质量比的α-PbO和β-PbO为研究对象,由实验可以得出在不同比例的α-PbO和β-PbO对电池的性能具有很大的影响。