Page 141 - 《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 ·363·

应时间 t 的拟合曲线。由图 14a 可知，不同温度下 的质量浓度，mg/L。
2+
二者之间都呈线性关系，均符合一级反应特征方程曲 表1 为除杂前后溶液中Cu 的质量浓度及去除率。
线 ln(ρ/ρ 0) = –kt，因此可以判断铅对铜的置换反应为 从表 1 可以看出，该工艺铜杂质去除率达到 90%以上，
2+
一级反应。根据图 14a 拟合曲线斜率确定反应速率常 除杂后浸出液中 Cu 的质量浓度≤0.60 mg/L，不会对
数 k。图 14b 为 lnk 对 1/T 的拟合曲线。由图 14b 可 后续电解铅过程造成影响。
知，二者的关系为 lnk = –1142.1179/T –2.9336。根据
2+
Arrhenius 方程：lnk = –E a /RT + B，可计算得到–E a /R = 表 1 除杂前后浸出液中 Cu 的质量浓度及去除率
2+
–1142.12，进一步推导出活化能（E a ）为 9.50 kJ/mol。 Table 1 Cu mass concentration before and after impurity
removal and copper removal rate
该活化能数值较低，说明铅粉置换铜的反应受活化
浸出次数 ρ 0/(mg/L) ρ/(mg/L) 去除率/%
能约束较少，反应的能垒较低，反应较易发生 [31] 。
2 5.37 0.50 90.69

4 6.10 0.60 90.16
6 4.83 0 100
8 7.81 0.09 98.85
10 8.41 0.15 98.22

2.4.2 净化工艺对废铅膏回收电解铅过程的影响
为了验证净化工艺对电解沉积铅过程的影响，首
先对电解液进行 pH 调节去除铁杂质，除铁的同时
会去除大部分的锑杂质，之后再进行铅粉置换除铜
实验。图 15 为除杂前后电解铅纯度和电解能耗对比图。

图 14 29.4、45.0、55.0 ℃下 ln(ρ/ρ 0 )对反应时间 t 的拟
合曲线（a）; Arrhenius 方程的 lnk 对 1/T 拟合曲
线（b）
Fig. 14 Fitting curves of ln(ρ/ρ 0 ) and reaction time at 29.4,
45.0 and 55.0 ℃, respectively (a); Fitting curve of
lnk and 1/T of Arrhenius equation (b)

2.4 湿法回收废铅膏过程中电解液的循环净化
2.4.1 实际废铅膏浸出液的净化除铜
根据以上研究，在最优除铜条件下，即通过控
制铅粉粒径区间为 100~150 目、温度为 20 ℃、流

速 8~10 m/h、填充的铅粉柱高为 0.6~0.7 cm，使用 图 15 净化除杂对电解铅过程中电解铅纯度（a）及能耗
实际废铅膏进行验证实验。使用甲磺酸对废铅膏进 （b）的影响
行循环浸出电解实验，每两次循环进行一次除铜实 Fig. 15 Effects of purification process on purity of
2+
验，对浸出液除杂前后溶液中的 Cu 质量浓度进行 deposited lead (a) and energy consumption (b)

2+
监测，按式（4）计算 Cu 去除率： 由图 15a 可知，净化后电解铅的纯度高于未净
   化的，净化后电解铅的纯度始终>99.994%，符合
R /%  0  100 （4）
 0 GB/T 469—2013 中 1 号电解铅的标准。未净化电解
2+
式中：R 为 Cu 去除率，%；ρ 0 为除杂前浸出液中 液的循 环次 数 >10 次时 ，电解 铅的 纯度降 低为
2+
Cu 的质量浓度，mg/L；ρ 为除杂后浸出液中 Cu 2+ 99.986%。由图 15b 可知，未净化的电解液循环 8