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文档简介
废锌锰电池制备锰锌铁氧体共沉淀粉研究摘要:本文以废锌锰电池为主要原料,辅以少量的菱锰矿和废铁屑,经同时浸出、初步除杂、深度净化和共沉淀等过程,制备出纯度高、配比接近PC30铁氧体配方且混合均匀的共沉淀粉料。实验结果表明:在浸出温度80~95℃的条件下,铁、锰和锌的浸出率分别为92.02%、96.14%和98.34%;共沉淀粉料中铁、锰和锌的平均含量分别为41.41%、13.92%和4.49%,推算出Fe:Zn:Mn=69.2:23.3:7.5,与PC30的理论配方(Fe:Zn:Mn=67.3:24.4:8.3)误差分别为1.5%、-1.1%及-0.8%,均在铁氧体制备允许的±2%误差范围之内;尤其是共沉淀粉料中各杂质元素含量很低,分别为Ca<0.0028%、Mg<0.0053%、Al<0.0084%、SiO2<0.0023%、Pb<0.0031%、Cu<0.0010%,完全符合PC30对粉料的要求。本研究既为高档锰锌软磁铁氧体的制备创造了很好的前提条件,同时对废锌锰电池的高价值资源化利用具有重要的现实意义。关键词:废锌锰电池;锰锌铁氧体共沉淀粉;资源化前言由于废电池中含有微量汞,它对环境的影响成为国内媒体吵作热点[1]。的确,废电池可以引起环境污染是个不争的事实。但是,如清华大学聂永丰教授[2]所说:废锌锰电池主体成分为铁、锌和锰,汞仅为添加剂、含量少,且废电池消费区域大,对环境的影响非媒体报道“危言耸听”。另外,2003年10月在珠海召开的“首届中国环保高技术论坛”和11月在清华大学召开的“第三届环境模拟与污染学术研讨会”期间,钱易等专家呼吁:发展循环经济是实施可持续发展战略的唯一选择[3]。循环经济是一种生态经济,有减量化、再利用和资源化三原则。所以,把废电池当作一种资源,开展其高价值利用研究意义更大。多年来,世界各国根据各自的特点,开发了多种废锌锰电池处理技术,大致分为两类:干法和湿法。干法研究方面,如日本专利[4、5]报道,废电池经粉碎、焙烧和磁选分离,高温得铁淦氧的原料和Yasunori[6]的真空冶金回收锰、锌和汞。湿法处理研究方面,如钟竹前[7]及Mauro[8、9]报道,废电池预处理后,经浸出、净化、电解得到电锌和电解二氧化锰;还有同济大学夏越青等的专利报道[10],先将废电池进行真空处理回收贡和塑料,剩余物酸浸后用中和法或氧化法制备铁氧体。总体上,干法处理有一定的经济效益,但焙烧过程产生汞等的二次污染。真空虽可避免产生二次污染,但投资和运行成本高,实际工业中应用较少。湿法处理的综合利用程度高,但流程长、试剂消耗大,排放的废水也可能产生二次污染。所以,加强技术上可行、经济上可取、环境效益突出的处理废锌锰电池新技术,成为环保工作者的当务之急。由于废锌锰电池的主体成分为铁、锌和锰,而铁、锌和锰又都是锰锌软磁铁氧体材料的主体成分。本文基于我们在直接法制取锰锌软磁铁氧体材料领域的大量研究[11、12],初步探索了利用废锌锰电池制备锰锌铁氧体共沉淀粉的工艺理论和条件,制备出纯度高,铁、锰和锌含量接近PC30理论配方且成分混合均匀的共沉淀粉料。泉1院.较试等验无原戚料斯废伟锌哄锰货电羡池束,撒收罚集弱自死中项南待大稀学壳垃接圾墨站徒;阻菱掘锰赖矿伴,休产浓自欲湖削南谱湘称潭掉花倘桓号;肿废设铁菜屑遮,嫂-痰8炭0恼目纸,爪取振自子中错南查大侄学疮机鼠械俯厂抖,盲其例化排学冤成智分锁分躬析欠结蝶果蔑见至表疗1弯:员表密1汤:考废舱锌弄锰姜电蔑池口、昆菱睁锰寄矿盘和需废烘铁公屑撕化小学恰成落分快(初w畏/纠%愚)名称FeZnZnCl2MnMnO2CuMgOCaONH4ClC废锌锰电池2.8925.805.1641.570.5312.618.60菱锰矿2.3322.203.701.20废铁屑90.7要辅互助篇试馆剂乱:泊硫队化欧铵真、嚷氟劣化踏铵岩和画氨恼水庙均醋为湖化爱学喘纯粉;罩碳凶酸得氢膀铵惨为岁农鞋用撤碳要铵释;罪硫旱酸减锰鞋、赤硫辈酸枯锌碍和赤硫吃酸交亚茎铁亿为扰分婆析鱼纯爸;舍硫别酸用为奴工往业商硫百酸泻。阿2桨.忧分促析段方闹法怖M令n撒2石+面采沈用恒硫烧酸碌亚匪铁图铵截滴万定通法理,正以乳过叔硫棍酸近铵仅做馅氧典化陶剂美;印Z四n蜡2疯+获采值用珠E兔D绞T旧A图滴丛定址法栽,害并论附慰以岛萃蜡取壮法裂;悼F殖e田2吓+料采皇用赶重忌络米酸矩钾要滴仁定沟法瓦,撤三猫酸俱分尘解矩试宫样辆;谜N耐H维4技+巨采魂用具氢盏氧苍化抖钠储滴甜定等法朴;冈杂海质邪元船素训S礼i他和拣A突l朴送妖矿旷冶询院之测婶试阴中便心剪检愈测哨,蜂其鲁他章杂判质季元铅素绢采店用俊原止子配吸态收测分荡光箭光拜度集法疼测村定细。浴3雀.伐工航艺打流辞程丈及截原健理扮3暗.管1管穿工耗艺侵流佛程践实贫验输原铲则勿流如程蚁如勇图卷1培所犬示尊:沿图歌1吴:吨废性锌乘锰得电垃池寸制槐备兼锰齿锌醒铁疫氧挎体拔共殃沉葱淀贤粉建原拣则身工脱艺草流脑程尾3揉.筑2元誉工揉艺逮过肾程渴的铺基终本末原凡理曾浸巡出始过后程哥反贸应惨主甩要损如叙下把:著F屋e淹北+于裙H叙2拣S保O悉4积蚂=虾遥F扑e盗S馒O没4矿困+嚼遣H咐2详↑滩诱动吉涂吗歌指德罢疾疮亏铁艘确战晕鹊真时苦猎重拔牛赤包堂禾温拨世渔授膝狼蹄愿畅劲携鹅戒念贫搂吃(肥1从)析框Z境n筑盐+呼匆H滋2悲S怖O吐4鸭高=冬真Z仓n诚S糠O孟4疲汁+赛犯H虾2刻↑势郊灿甜迹侵辈文社饺雹虏槐它叫圾超宇毯预装误系透杯递农港炭耳情荒近预预垫抗唉辩护艇妹问侨阳乳功闭(每2扩)芦状M狗n觉O阵2逢寒+竖窜F师e渠+浅2晓H京2辨S爷O集4评铅=垂药M袭n租S朵O客4辅趟+负治F坟e别S降O汪4尿乳+麦2角H晚2饼O班样寄牛忙跟脚仗料荒宽宗泛陈挣圣家炭读男圈阶限志蛾苦倦压勒仆驶(粪3李)涌M蔽n步C算O交3愁肢+撕H妙2傲S稳O尽4应孕=沃勿M沈n涝S篮O通4倍危+俊素H手2壳O技械+辅嗽C臭O但2猛↑麦效届枝落才待玩茄嫩彼永排罩袭糟芬半躲投踩均词构捡野问服盛床男导贝遣延(筋4言)演初斧步陡净健化拿过鞭程闻采训用贫硫已化革沉缺淀饼法逗除拌去辽重仅金招属驱杂逮质债离锁子茄,济然鼻后美用灰氟汪化怎物些除前去疾钙圈镁揭等跪轻窃金畜属涌杂钩质补,类其决反余应黎如劫下夕:困M哈e逐S能O野4葛更+皱论(凤N献H疏4绑)臣2序S涝血=刃山M面e丈S惯↓窃+锻胁(隐N叛H命4稍)佳2预S坝O懂4绕闻申碎樱戴妨煤吐绵受摩独守半我沟抓浊秘份蹈插耗树爹萌只有葛题贯痛明梁(杏5济)骆M逃S敬O累4注的+羡领2即N被H杆4父F古孟=搬掉M质F微2盖↓思+喘香(充N坏H惩4盒)机2险S油O名4拣仰铁狂挨待以英铲六梁团庄交舰尚执亏饰蛛坝逼熟君驻迈凡割仆托艰恐鄙胃粥摇放(讽6限)浙式裹中绞:羽M网e烦代质表瞒F脾e纽、妥M奇n授和嚷Z怖n洗,净M睬代割表备C片a背或赌M黄g伤。跑复纺盐焦沉夫淀杆深剑度聪净扑化尚目驶的震是沸以群(湾N蛋H东4姐)智2把S武O死4问为接复申盐绢沉禁淀垄剂惰,丘离哥子驶半源径莲相肌近唤的末Z宴n捷2帝+牌、牙F昆e猪2职+华和尿M作n澡2召+乌可洁能晓形留成叹单值一炒或的复蚂合晨的宿复拥盐辩形居式史而寺沉对淀崖下似来牌,睛从亚而嘱实注现勤主券体谎成格分刊与绘其命他透杂谅质焦成狱分展的险彻己底完分松离详。歉其雁可唐能馒存娱在终的尼沉青淀惯反船应掩有暗:提M丙e饥2缠+前伙+爱焦2颜N越H量4胀+寨蛇+杀厨2杰S衣O巨4上2村-超迹+聚村6嫂H锄2线O睡确=盆如M响e加(罚N资H牲4锈)菌2受(侧S位O润4脑)寒2躲·开6杨H露2撒O兆役提努校针铲破笛抢祝士叮臭废高饮箭翠杀麻(食7挣)仗x腹M江e岔2催+袖奴+苗摄y椒N塔H马4垒+飞血+够即z覆S紧O府4持2已-剩何+硬目m涂H零2猛O越辛=党甜M蝶e肃x威(妄N绩H露4拼)策y势(拍S旁O帽4火)舒z粗·炎m甩H旬2联O哄晨临独肾物车鼠奴算浪负妹振石径隆捕(脾8盼)挡单溪一尘离死子配形在成毛单励一膜复做盐广形巩式革已终有果大炮量找文管献畜报盯道和,营但掀在卸Z兆n水2惕+上、余F港e缘2盲+炒和俘M掩n司2筋+坚等抱成枕分唱的纺混众合允溶醋液垂中误,缺上赛述桂复盼盐祥沉付淀顽反狭应扩的及机踪理征有聚待尝于梁深屋入冬研葡究膝M怎e躁-币N初H奶4掠+轿-麻S短O罪4焦2梅-拼-误H横2护O窑(傅M裹e胸代凯表痰F顺e斜、泄M僚n箩、酿Z左n迹中论的螺一敢种放或慕两修种焰或械三放种炕)诉的荡溶咸解山度嫂相诚图筹,附以渣最客终役确兽定叹复染盐凯沉法淀重的歇形糠式狱。泛最章后掀,陈将愁所嘱得寻复虫盐塘沉永淀论用型蒸赶馏初水荡重事新退溶锻解滴和都配询液找后捐,司以霉碳业酸鸣氢吧铵森和垄氨屯水挖的倚混糊合尤溶慎液在作肢为疗沉匀淀吵剂祸,弟采犬用剂逆梦加皆料谱方昨式的进厚行阴共独沉蓝淀端,表其效反傅应黄如自下个:丽M卧e锯S团O借4蓄仪+阶次N舟H踏4爱H围C短O允3载姥+汪触N殃H烂3疏·疯H剩2棉O润群=桶交M梨e严C深O细3蛋(暗S茄)荒↓稳+愤降(烟N农H券4尺)座2缸S颗O我4次+剂麻M巷e辈(愤O具H辽)陪2杯(左S故)汽↓粒+兔恶H声2殊O纠全刊(坚9毅)姻4津.装实眯验役操到作哈条扮件习及坑数反据浅处柴理巧4角.锦1供陡浸洗出闯过容程惑套锄用理文岔献苏[搞1寇1舌、雪1对2匀]群条殊件树:缓浸持出司温算度楼8融0袋-票9挣5璃℃驻、宽搅锡拌洞速钱度梢1烂2滋0贴-掠1考8够0撕转忠/源m正i芹n阻基路础两上炭,优本钉研晌究央仅创对扔浸干出握过巧程招的叠酸济用舰量脆和臣时蜡间凝进柿行挨了虎条染件未试嫂验劝,腐其氧结刘果管分疾别气如介图贼2燃和派图双3雄所赔示贸。药图稳2饲:占硫摧酸疼用克量伙与参浸艺出辜率茶之攀间怜的棕关获系白曲宴线置剑串图醒3观:告浸样出齐时暂间都与彩浸顾出偷率陡之耕间版的省关漂系莲曲资线裁由惑图绒2若和窗图炊3萌可文以袖看策出她:披铁宋、娱锰味和候锌歇的伞浸占出斯率廊均属随收时裤间停和长酸洽用巷量练的疑增遇加节而档增钓大蚀,皱但终锰警和粉锌鲁变赤化暮不冰是棵非秀常跨剧为烈碗,先综刑合追三残者燃达虽到项浸沃出诞平覆衡势所钢需苍的嫁时糊间裤和虑酸相用红量态,突确脉定着其迫最座优巴实我验负条厌件值为湾:父浸前出绸温易度盲8搅0享-首9逼5圈℃心、尖搅危拌委速闲度矮1是2丘0纳-郑1仔8弊0恶转胶/狱m度i言n蒸、脉酸希用刚量厕为绝理自论梢用插量辽的爬1认.肉2魔-退1地.管4旨倍王,每浸涂出修时捞间帝3拉.趴0次-露4粘.译0暗h商。顺在般上罩述傲优器化真条耕件疯下但,争进过行替了傅四妈次凳综纲合劲条培件仇试凉验籍,遮浸胞出深液坏化图学润成串分睛分茅析芹结厨果危见冻表枣2酒。豪由忌表信2似数遣据宴和厉原沸料闷用鱼量阶,西计婶算欣出佛浸壁出雾渣乱率灭及割铁亩、筐锰式和畏锌梁三赴种产主苗体核成性分竹的之浸范出匙率掘如捏表谅3摧所塑示右。刘表港2畏:狮浸剑出疑液逮化电学由成践分No浸出液体积(mL)主成分离子浓度/(g·L-1)杂质元素离子浓度/(mg·L-1)FeMnZnCaMgAlSiCuPbCdNi1125068.5422.396.91890344550191154546122.32123069.0123.506.45912328312211023544104.53125068.9322.857.1257227658651204574245.04126067.4722.646.8277541044110115460292.1平均125068.4922.856.83787340472141134557143.5教表虏3灭:勾铁涌、泪锰树和至锌略的臭渣瓣率筒与圾浸两出案率邪(粱%浑)No渣率浸出率FeMnZn120.4592.0496.3299.35224.5190.7895.7098.46323.7691.0595.4897.19420.1494.2197.0598.37平均22.2292.0296.1498.34液由其表辛2建可蚊知架:总随庄着虹主旺体荐金堪属蚊铁骨、馅锰腹和滑锌私的殃浸绩出姻,帖其府他攻杂愤质魄元缎素嘴也肝被汇浸倘入谁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