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废铅酸蓄电池是重要的二次资源,对其进行再生回收既能满足清洁生产和可持续发展的需要,也能避免铅对环境造成污染。预脱硫-低温熔炼技术是我国大力推广的废铅酸蓄电池清洁再生工艺路线,其中铅膏预脱硫是该工艺的关键环节,开发经济高效铅膏预脱硫技术装备对再生铅行业的进步和产业的升级有重要意义。根据近年来我国铅膏预脱硫行业提效降耗的紧迫需求,本文紧密结合工业实际可行条件,着眼铵法脱硫过程特性,开展了以NH4HCO3作为脱硫剂的铅膏铵法强制预脱硫工艺和装备研究,以期为铵法铅膏预脱硫技术工业应用提供有价值的参考。首先,在了解铅膏化学组分及基本特性的基础上分别对铵法铅膏脱硫反应进行了热力学及动力学分析。结果表明,在常温条件下反应的推动力很大,反应很容易发生;反应过程主要受内扩散控制,反应产物PbCO3对PbSO4的包裹是影响脱硫反应效率的主要原因。其次,在工业实际可行条件下开展了铅膏铵法预脱硫工艺条件影响实验研究,分别考察了投料方式、搅拌速度、C/S比、反应时间、矿浆浓度对脱硫转化率的影响。同时基于反应过程中产生的CO2引起浆液起泡这一现象,考察了搅拌速度、反应温度、铅膏粒径和矿浆浓度对浆液起泡能力的影响,探讨了起泡对生产能力的可能影响。结果表明,在工业实际可行条件下进行铅膏铵法预脱硫反应的最佳工艺条件为:投料方式为往铅膏浆液中加NH4HCO3固体、搅拌速度为300 r/min、C/S比为2、反应时间为60 min,该条件下转化率可达92.6%。但是高矿浆浓度下反应的脱硫效果不能达标,内扩散影响显著。起泡实验中,提高搅拌速度、降低反应温度、减小浆液浓度和增大铅膏颗粒粒径均能抑制浆液的起泡性能,但在现有的最优工艺条件下,起泡对生产能力会造成一定影响,需采用消泡剂或改进实验装置等方法对反应过程进行消泡处理。最后,根据前两章的研究结果,设计开发基于文丘里效应的新型强制铅膏铵法脱硫装置和CO2承压驰放气液分离系统,并利用CFD软件对装置中搅拌罐内的流场进行数值模拟分析,确定了搅拌罐内的最佳工况;继而开展了基于新型反应系统的铵法铅膏脱硫性能实验。结果表明,增大搅拌速度可以改善罐内铅膏浆液的悬浮特性,当搅拌速度为300 r/min时浆液的混合效果达到最佳;挡板的设置可促进流体的循环流动及固相颗粒的悬浮状态,显著提高浆液的混合效果。应用实验研究中发现,新型反应系统的脱硫效果明显优于传统搅拌釜的脱硫效果,即使在矿浆浓度为60%时,反应60 min左右铅膏的最终含硫率也能稳定低于0.5%,满足工业要求。同时消泡效果也比较显著,产生的少量气泡不会对反应造成不良影响。