我国再生铅企业目前采用的主要是传统的铅膏火法再生工艺,这种处理工艺会造成严重的环境污染和资源浪费。国外采用环保型的湿法脱硫—低温熔炼工艺,我国《再生铅准入条件》明确规定“对分选出的铅膏必须进行脱硫预处理或送硫化铅精矿冶炼厂合并处理,脱硫母液必须进行处理并回收副产品”,国家大力推行绿色低碳的铅膏预脱硫湿法处理工艺,以年处理15万吨废铅酸蓄电池为例,采用碳酸钠作脱硫剂,约产生副产物硫酸钠2万吨,因此铅膏预脱硫副产物硫酸钠资源化回收显得尤为重要。本论文针对铅膏预脱硫Na₂SO₄母液的净化与结晶工艺进行实验研究。首先,对于铅膏预脱硫Na₂SO₄母液中重金属(Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺)和金属杂质离子Fe²⁺/Fe³⁺的净化提出了铁碳微电解-混凝沉淀的处理工艺,分别进行了铁碳微电解实验、混凝沉淀实验和铁碳微电解-混凝沉淀实验。在铁碳微电解-混凝沉淀实验中,重点研究了停留时间、铁碳合金添加量、金属杂质离子初始浓度、pH值、曝气量等5个因素对于Na₂SO₄母液中重金属和金属杂质离子Fe²⁺/Fe³⁺净化效果的影响。在最佳运行条件下,通过铁碳微电解-混凝沉淀法净化后,Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺/Fe³⁺的去除率分别为99.2%、99.1%、97.9%、97.3%,Na₂SO₄母液中重金属和金属杂质离子总含量≤5mg/L。其次,对于净化后的Na₂SO₄母液结晶,本课题组提出了一种基于局部冷却快速析晶的结晶新方法。该方法不直接对储罐内溶液降温,而是在外循环的支路上施加冷媒,造成循环部分流体的快速深度降温,从而能够更充分地析出晶体。实验测定了不同质量分数Na₂SO₄溶液降温饱和结晶点温度,探究了不同质量分数Na₂SO₄、最低结晶温度对Na₂SO₄析出率和产品品质的影响。考虑到能耗和经济效益,本实验确定最低结晶温度为5℃。实验研究的局部冷却快速析晶法,能量利用率高,产品析出率高,连续运行,系统简单可靠。最后,在废铅酸蓄电池再生企业组建了铁碳微电解-混凝沉淀+基于局部冷却快速析晶法回收Na₂SO₄中试实验装置,中试实验采用铅膏预脱硫后Na₂SO₄母液,其中Na₂SO₄质量分数为16%-28%,处理量为10 m3/h,中试验证了Na₂SO₄母液净化与结晶总工艺,中试结果表明:铁碳微电解-混凝沉淀+基于局部冷却快速析晶法对铅膏预脱硫副产物Na₂SO₄母液的净化与结晶具有良好的适应性,系统运行稳定,设备操作简单,产品Na₂SO₄品质符合国标《GB/T6009-2014》Ⅰ类一等品标准,中试产生的冷却结晶水满足前段工艺生产需求,可直接回用。