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离子膜阴极电沉积镍板同时阳极电溶高冰镍的研究

2020-12-06阅读(643)

离子膜阴极电沉积镍板同时阳极电溶高冰镍的研究

论文摘要

将离子膜电解引入电解镍制备工艺中,分别进行了离子膜不溶性阳极电解法制备金属镍;离子膜电解法电溶高冰镍造液及离子膜阴极电沉积镍板同时阳极电溶解高冰镍工艺的研究,得到了较佳的工艺技术条件。以NiSO4为主盐,在不添加Cl-的条件下,研究了Ni2+浓度、阴极电解液pH、阴极电流密度以及添加剂等因素对离子膜不溶性阳极法电沉积镍的电流效率、能耗以及形貌等均有影响。实验结果表明pH值是电解镍阴极电流效率高低的主要因素。正交试验得出最佳电解工艺条件为:Ni2+浓度60g/L;电流密度250A/m2;电解液pH值6.0;极距35mm;硼酸浓度35g/L～40g/L;电解液温度40～45℃;静态电沉积,上述电解条件下,电流效率98%,能耗3224kWh/t。电流密度、温度、硫酸浓度等因素对离子交换膜阳极电溶高冰镍的电流效率、能耗有较明显的影响。通过正交实验得到最佳阳极溶解工艺条件为:硫酸浓度2mol/L;搅拌速度650rpm;电流密度为250A/m2;电解温度40℃;Cu2+浓度3g/L。在此条件下,阳极电流效率为75.45%,槽电压为1.84V,能耗为2227 KWh/t。电化学分析表明:高冰镍溶解是典型的分步溶解,硫酸浓度和温度对其溶解过程均有一定影响。结合膜电解法制镍及膜电解造液的特性及相关数据,通过正交实验研究了同时改变阴、阳两极的工艺条件对离子膜电解镍同时阳极电溶高冰镍的影响。分析两极因素对同槽电解阴、阳极电流效率和能耗的影响,得出最佳工艺条件为:阴极液Ni2+浓度为55g/L;pH=6;硼酸浓度40g/L;阴极电流密度250A/m2;阳极电流密度为250A/m2;阳极Cu2+浓度5g/L;阳极硫酸浓度1mol/L。在该条件下,槽电压为2.38V,阳极电流效率76.4%,阴极电流98.2%,阳极能耗为2845KWh/t,阴极能耗为2213KWh/t。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 镍的性质及用途
  • 1.2 高冰镍精炼工艺
  • 1.2.1 高冰镍选择性浸出法
  • 1.2.2 硫化镍阳极电解精炼工艺
  • 1.2.3 电解镍新工艺的研究现状
  • 1.2.4 电沉积金属镍的机理研究现状
  • 1.3 阳极电溶高冰镍工艺及机理研究现状
  • 1.3.1 高冰镍的组成及相结构
  • 1.3.2 硫化镍阳极电解的酸性造液过程
  • 1.3.3 高冰镍阳极溶解的电化学机理
  • 1.4 离子膜及其在冶金中的应用
  • 1.4.1 离子交换膜的种类及性质
  • 1.4.2 离子交换膜在冶金工业中的应用
  • 1.5 本论文的研究目的及主要内容
  • 第2章 实验方法与仪器
  • 2.1 实验药品与仪器
  • 2.2 电解反应及预处理
  • 2.2.1 实验原理
  • 2.2.2 电解液净化
  • 2.3 实验分析方法
  • 2.3.1 试验的原料分析
  • 2.3.2 溶液组成分析
  • 2.4 硫化镍电解的主要技术经济指标
  • 2.4.1 阴极电流效率
  • 2.4.2 阳极溶解电流效率
  • 2.4.3 槽电压
  • 2.4.4 直流电能
  • 2.5 电解镍板微观形貌检测
  • 2.6 电化学分析检测方法
  • 2.7 电解镍产品分析
  • 第3章 离子交换膜阴极电沉积镍板的研究
  • 3.1 前言
  • 3.2 单因素实验
  • 3.2.1 镍离子浓度对电沉积镍板的影响
  • 3.2.2 电流密度对电沉积镍板的影响
  • 3.2.3 温度对电沉积镍板的影响
  • 3.2.4 搅拌速度对电沉积镍板的影响
  • 3.2.5 起始pH对电沉积镍板的影响
  • 3.2.6 硼酸浓度对电沉积镍板的影响
  • 3.2.7 极距对电沉积镍板的影响
  • 3.2.8 钠离子浓度对电沉积镍板的影响
  • 3.3 添加剂实验
  • 3.3.1 糖精浓度对电沉积镍板的影响
  • 3.3.2 十二烷基硫酸钠浓度对电沉积镍板的影响
  • 3.3.3 聚乙二醇浓度对电沉积镍板的影响
  • 3.3.4 1,4-丁炔二醇浓度对电镍的影响
  • 3.3.5 明胶浓度对电沉积镍板的影响
  • 3.3.6 硫脲浓度对电沉积镍板的影响
  • 3.4 正交实验设计及结果分析
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 离子交换膜阳极电溶高冰镍的研究
  • 4.1 前言
  • 4.2 单因素实验
  • 4.2.1 电流密度对阳极电溶高冰镍的影响
  • 4.2.2 硫酸浓度对阳极电溶高冰镍的影响
  • 4.2.3 温度对阳极电溶高冰镍过程的影响
  • 4.2.4 搅拌速度对阳极电溶高冰镍过程的影响
  • 2+浓度对阳极电溶高冰镍过程的影响'>4.2.5 Cu2+浓度对阳极电溶高冰镍过程的影响
  • 2+浓度对阳极电溶高冰镍的影响'>4.2.6 Ni2+浓度对阳极电溶高冰镍的影响
  • 4.3 正交实验设计及结果分析
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 离子膜电沉积镍同时阳极电溶高冰镍的研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 离子膜电解镍同时阳极电溶解高冰镍的影响
  • 5.3 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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