几种添加剂对锌电积过程影响的研究

论文摘要

目前,湿法炼锌产量占世界炼锌总产量的80%以上。锌电积过程是湿法炼锌工艺的最后一道工序,其能耗约占湿法炼锌工艺总能耗的80%左右,因此研究如何降低锌电积过程的能耗,对于降低湿法炼锌的生产成本是一个有价值的、十分必要的课题。生产实践表明,合理使用添加剂可以显著提高电流效率、降低单位能耗、改善电解锌质量、节约劳动成本。因此,本文模拟株洲冶炼集团股份有限公司实际电解液成分,筛选EDTA、精氨酸、十六烷基三甲基溴化铵、明胶等几种添加剂,研究了添加剂对锌电积过程的影响,并开展了高效复合添加剂的研究。单组分添加剂的研究表明,EDTA和精氨酸均能提高电流效率、降低单位能耗和改善锌板表面形貌,二者的最适加入浓度分别为1mg/L和3mg/L,十六烷基三甲基溴化铵对锌电积过程的改善效果较差。复合添加剂的研究表明,EDTA-碳酸锶-明胶复合添加剂与其他组合复合添加剂相比,电流效率最高达94.07%,单位能耗最低为2819kw·h/t,并能得到符合工业要求的电锌品级。通过复合添加剂的优化实验,研究了单组分添加剂之间的相互影响与作用机理,结果表明,单组分添加剂之间存在协同作用,EDTA含量的变化对复合添加剂的作用影响最大,碳酸锶对其影响最小。杂质存在时EDTA对锌电积过程的影响研究表明,EDTA阻碍纯电解液中锌的析出,但有金属杂质离子存在的条件下,因EDTA优先与Cu2+、Ni2+等部分杂质离子配合,会促进锌的析出。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 锌及其冶炼工艺
• 1.1.1 锌及其主要化合物
• 1.1.2 炼锌原料与资源
• 1.1.3 锌的冶炼工艺
• 1.2 锌的电积过程
• 1.2.1 电极反应
• 1.2.2 锌电积技术经济指标
• 1.2.3 锌电积过程动力学
• 1.3 锌电积过程中添加剂的研究现状
• 1.3.1 添加剂的分类
• 1.3.2 添加剂的行为理论
• 1.3.3 添加剂的协同作用
• 1.3.4 电化学研究
• 1.4 本课题的提出和意义
• 第二章 实验设备及方案
• 2.1 实验试剂及仪器设备
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 仪器设备
• 2.2 实验方案
• 2.2.1 实验原理与思路
• 2.2.2 添加剂的选择
• 2.2.3 锌电积实验
• 2.2.4 电化学测试
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 电流效率与电能消耗
• 2.3.2 数字视频显微镜观测分析
• 2.3.3 电化学表征
• 2.3.4 ICP-MS测定锌板杂质含量
• 2.3.5 正交试验
• 第三章 单组分添加剂对锌电积过程的影响
• 3.1 精氨酸对锌电积过程的影响
• 3.1.1 槽电压、电流效率、单位能耗
• 3.1.2 电化学表征
• 3.1.3 锌板表面形貌
• 3.2 十六烷基三甲基溴化铵对锌电积过程的影响
• 3.2.1 槽电压、电流效率、单位能耗
• 3.2.2 电化学表征
• 3.2.3 锌板表面形貌
• 3.3 EDTA对锌电积过程的影响
• 3.3.1 槽电压、电流效率、单位能耗
• 3.3.2 电化学表征
• 3.3.3 锌板表面形貌
• 3.4 明胶对锌电积过程影响的电化学表征
• 3.4.1 阴极极化曲线
• 3.4.2 循环伏安扫描
• 3.5 本章小结
• 第四章 复合添加剂的研究
• 4.1 两组分复合添加剂
• 4.1.1 电积实验
• 4.1.2 锌板表面形貌
• 4.2 多组分复合添加剂
• 4.2.1 锌电积实验
• 4.2.2 锌板表面形貌
• 4.2.3 其它复合添加剂的对比检验
• 4.3 复合添加剂的优化
• 4.3.1 电流效率和单位能耗
• 4.3.2 锌板杂质含量
• 4.3.3 锌板表面形貌
• 4.3.4 电化学表征
• 4.3.5 正交实验
• 4.4 本章小结
• 第五章 杂质存在时EDTA对锌电积过程影响的研究
• 5.1 EDTA对纯锌电解液电积过程影响的电化学表征
• 5.1.1 极化曲线
• 5.1.2 循环伏安测试
• 5.1.3 电积实验
• 5.2 不同杂质存在时EDTA对锌电积过程影响的电化学表征
• 5.2.1 极化曲线
• 5.2.2 循环伏安测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果