Page 139 - 《精细化工》2023年第2期

第 2 期 谭力玮，等: 废铅膏湿法回收过程中铜的电化学行为及净化 ·361·

铅粉会团聚结块阻碍电解液在流柱中的流动，从而 当填充柱高度为 0.2 cm 时，铅粉处理效果很差，当
导致流柱失效。因此，从铅粉利用率角度看，使用 铅粉柱高 0.6~0.7 cm 时，单位铅粉的铜处理量达到
100~150 目铅粉用于流柱填充的净化效果最佳。 最高，每克铅粉可以处理 25 mg 铜，通过该数值计

算的铅粉利用率约为 10%。电解液在铅粉中的流速
会影响铅粉与溶液的接触时间，进而影响除铜效果。
由图 9b 可知，在铅粉目数 100~150，填充高度 0.6 cm，
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Cu 质量浓度 5 mg/L、温度 20 ℃的条件下，当流
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速超过 8 m/h 时，流柱出口 Cu 质量浓度出现上升
趋势，除杂效果开始下降。当流速超过 10 m/h，此
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时过高的流速导致 Cu 与铅粉表面的接触时间过
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短，出口 Cu 质量浓度超过 0.6 mg/L，除铜效果大
大降低。但是流速低会导致单位时间内铜的处理量

较低。因此，流速控制在 8~10 m/h 为宜。
图 8 铅粉目数对铅粉净化铜能力和容许最大流量的影响 2.3.4 不同铜质量浓度电解液对净化效果的影响
Fig. 8 Effects of mesh number of lead powder on allowable 由于铅酸蓄电池型号和使用情况的不同，不同
maximum flow rate and lead powder handling capacity
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批次的废铅膏浸出液中 Cu 质量浓度波动性可能较
2.3.3 铅粉的填充高度和流速对净化效果的影响 大。鉴于此情况，对不同 Cu 质量浓度的电解液进
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铅粉填充高度和流速影响溶液中 Cu 与铅粉表 行模拟除杂，以验证流态化除铜工艺对不同铜质量
面的接触时间。铅粉填充高度越高、流柱中流速越 浓度电解液的净化效果。在铅粉目数 100~150、填
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慢，Cu 与铅粉的接触时间越长，净化效果越好。 充高度 0.6 cm、流速 9 m/h、温度 20 ℃的条件下，
然而过高的填充高度又会使置换出的铜与溶液中的 考察了 Cu 质量浓度对净化处理效果的影响，结果
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溶解氧充分接触，被氧化的铜极易反溶，降低除杂 见图 10。
效果。图 9 为铅粉的填充高度和流速对净化除铜效
果的影响。

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图 10 Cu 质量浓度对净化处理效果的影响
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Fig. 10 Effect of mass concentration of Cu on purification
effect

由图 10 可知，流态化除铜法可以有效应对电解
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液中 Cu 质量浓度的大幅波动，当电解液中 Cu 质
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量浓度<20 mg/L 时，铅粉得到有效的利用；Cu 质
量浓度为 25 mg/L 时，受限于铅粉的填充高度，铜
杂质的净化效率出现下降。对不同批次铅膏浸出液
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中 Cu 质量浓度监控结果表明，浸出液中的 Cu 质
量浓度一般在 4~8 mg/L 间波动。因此，可以认为本
工作提出的流态化除铜工艺可以有效应对不同型号

图 9 填充柱高度（a）和流速（b）对净化除铜效果的影响 批次废铅膏浸出液的净化需求。
Fig. 9 Effects of height of filling column (a) and flow rate 2.3.5 温度对净化效果的影响
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(b) on purification effect of Cu 温度是影响铅粉与 Cu 反应速率的重要因素，
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由图 9a 可知，在铅粉目数 100~150、Cu 质量 温度优化对反应机理的探究和净化效率的控制具有
浓度 5 mg/L、温度 20 ℃、流速 9 m/h 的条件下， 重要的现实意义。图 11 为温度对铅粉置换除铜反应