辉钼矿超声电氧化分解新工艺的研究

论文摘要

由于辉钼矿的焙烧氧化工艺存在着资源利用率低、金属综合回收率不高、释放的二氧化硫气体污染环境等弊端,而全湿法分解工艺操作条件苛刻、氧化剂消耗量大、运输困难、成本高,因此研究新的分解辉钼矿的分解方法势在必行。超声电氧化工艺就是以电氧化工艺为研究对象,将超声波外场强化与矿物的电氧化分解工艺有机结合,以求从根本上解决现存工艺的弊端,实现企业的清洁生产和提升企业的综合竞争能力。通过对电氧化工艺的机理以及试验研究的基础上,发现了电氧化工艺钼浸出率和电解电流效率低的原因:电极表面生成的惰性膜阻滞了反应的进行。而超声波产生微射流能削弱或减弱边界层,加大传质速度,破坏或溶解矿物表面的钝化膜和阻力膜,使矿物表面裸露出来,扩大反应界面。提出采用复合外场（电场+超声场）的方法来强化产物与浸出剂等的扩散、剥离、快速化学溶解或氧化来破坏惰性膜,促进辉铝矿电氧化浸出过程中电化学反应的顺畅进行。以石磨做电极用单因素试验和正交试验考察了电解质浓度、液固比、pH值和电解电压、电解时间对超声电氧化工艺的影响,得到了超声电氧化工艺分解辉钼矿的最佳工艺条件:在超声波作用方式为每隔15min发射3min、电解质NaCl浓度为20%、矿浆初始pH为10、电解电压为3.5v、矿浆液固比L/S为50、电解温度为25℃的条件下Mo浸出率和电解电流效率分别为:91.9%和191.8%。经试验研究发现石墨电极存在着能耗大、易损坏等弊端,因此对电解槽体系进行了设计与优化,优化后的电极以DSA做阳极,不锈钢做阴极,并在新的电解体系下对超声电氧化工艺条件作了进一步的试验研究,电压由3.5伏降低到了3.0伏,钼的浸出率由91.9%上升到了94.2%,电流效率上升到了196.5%。另外,本文阐述了超声波对电氧化过程的影响以及电流效率高的原因:超声空化作用能进一步分散矿浆,增加液固反应的活性中心,使电解产生的NaClO的利用效率增加;在超声场作用下,覆盖的硫膜极易被剥离,最终被电解产生的强氧化剂——NaClO所氧化而进入水相;矿浆中的溶解氧可以作为氧化剂参与辉钼矿的分解浸出过程;矿浆中矿物颗粒与阳极的碰撞可以导致辉钼矿的直接阳极氧化;超声空化产生强氧化性的羟基自由基（·OH,φ0=2.8 v）直接参与氧化分解MoS2（超声波有能量的给予,计算电流效率时未考虑了超声波电耗的消耗）,同时提出了超声波作用下的反应机理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 辉钼矿的性质、用途
• 1.2 辉钼矿的分解工艺
• 1.2.1 焙烧氧化工艺
• 1.2.2 辉钼矿的全湿法分解工艺
• 1.3 论文的研究思想
• 第二章 实验药剂、仪器及研究方法
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验试剂
• 2.3 试验设备
• 2.4 Mo的分析方法
• 2.5 Mo的浸出率和电流效率的计算
• 第三章 电氧化工艺分解辉钼矿的机理讨论及实验研究
• 3.1 食盐水溶液电解的理论基础
• 3.1.1 阳极平衡电极电位的计算
• 3.1.2 阴极平衡电极电位的计算
• 3.1.3 次氯酸钠的性质
• 3.2 电氧化工艺的试验研究
• 3.2.1 电氧化工艺的试验流程及实验操作
• 3.2.2 电氧化工艺的实验结果以及各因素的影响规律
• 3.3 影响电氧化过程效率的主要因素
• 3.3.1 生成元素硫的理论分析
• 2O系的E-pH图分析'>3.3.2 Mo-S-H₂O系的E-pH图分析
• 3.3.3 抑制元素硫生成的途径
• 3.4 本章小结
• 第四章 超声电氧化工艺分解辉钼矿
• 4.1 超声波对电化学过程的作用
• 4.2 超声电氧化工艺的初步实验
• 4.2.1 超声电氧化工艺的试验装置
• 4.2.2 超声电氧化工艺的正交试验研究
• 4.2.3 超声电氧化工艺初步试验结果与讨论
• 4.3 超声电氧化工艺与电氧化工艺的比较
• 4.4 超声电氧化工艺的优化
• 4.4.1 超声电氧化工艺电解装置的优化
• 4.4.2 超声电氧化工艺条件的优化
• 4.5 超声电氧化分解辉钼矿的机理
• 4.5.1 辉钼矿直接阳极氧化的研究
• 4.5.2 超声电氧化工艺电流效率较大的原因
• 4.5.3 超声电氧化浸出过程的化学反应
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文