熔盐电解金属硫化物绿色冶金过程及机理研究

发布时间：2021-01-30 18:19

　　我国早在“十一五”规划纲要中就明确提出了“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%的“节能减排”目标。而我国的冶金行业也成为了节能减排的工作重点。目前普遍采用的火法冶金工艺存在着高能耗、高污染等系列不足,特别是针对硫化矿物的冶金工艺,一般都要经过硫化矿物的氧化焙烧过程,这难免会有大量的SO2等废气的排放,因此如何解决硫化物脱硫问题俨然已成为整个冶金工业实现高效循环经济及绿色可持续发展的重大课题。直接熔盐电解固态金属氧化物阴极制备金属或合金的相关研究自20世纪末被报道以来,世界各国的研究者对其进行过广泛深入的探究。而采用直接熔盐电解固态金属硫化物阴极制备金属的研究开展较晚,同时研究的也相对较少。通过熔盐电解,金属硫化物可直接被还原成金属和单质硫,不会产生S02等废气,具有绿色环保的特点。因此,研究直接熔盐电解固态硫化物阴极提取金属具有重要的理论及实际意义。自然界中的铜大都以硫化物的形式存在,黄铜矿（CuFeS2）作为金属铜的重要矿藏资源,其分布十分广泛。目前世界上85%-90%的铜都是采用火法冶炼技术来获取,因此,采用直接熔盐电解含铜硫化物提取金属铜可... 

【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：176 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１?（ａ）全封闲式Ａｇ／ＡｇＣｌ参比电板示意图；（的铜通腔电极电镜照片

多孔妃化试片的电解，结合化Ｍ和孤Ｘ分析，证实了反应在开始阶段对应的??是试片与集流体接触的外层被还原成金属。由此提出了烙盐电解固态阴极的动态??Ｈ相界线模型（Ｔｈｒｅｅ－ｐｈａ化Ｉｎｔｅｒｌｉｎｅ，?３ＰＩ），基本描述如图１．２所示［１２１’似］。??逸?Ｏｎ?ｍｅｉａｔｌｉｓｅｄ?＿?．?．?＊＂？??一?一?／ｓｕｒｆａｃｅ?一?ｍｗａｒｄ?ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ?３Ｐｉ??Ｉ?Ｉ?ＫＮ?Ｔ气。細ｊｐｍｐｉ｜ａ，的州??Ｉ?ｎ?＇＾０％??Ｌｆｌｉｓｊ?１３＾?Ｉ?Ｉ?ｋＪ?１?Ｉ?１．??ｏｘｉｄｅ?ｐｈａｓｅ?ｍｅｌｄ?ｐｈａｓｅ?．八＂、—＇．…別??化ｋＵ化Ｊ．山以。職化Ｍ■Ｗ＇山レＷ．化、．．｜｜．ｌ化＾－山扣化山山■．！…．．．…．山ｖＪ．化＇．ｙ；、．■！■＾化＾ｌ■＾■■■出！■！＜＾７＾＾＾＂■｜?Ｉ?、??ｃｕｒｒｅ口ｔ?＇ｒｉ说、阳紙‘ｓ?ｉｈｃ?ｍａｘｉ识ｕｍ?ａｍｉ?Ｓｔａｂ。；泌ｓ?ｗｈｈ【；ＭＣ．??ａ?孤ＣＱ風ｐａｎｉｅＪ＾ｂｙ?ｉｈｅ?ｐｒ巧社ｄ佛ｔ?打ｆ?！ｈｅ?化ｒｅｅ－ｐｈａｓｅ?ｉｎｔｅｒｆｍｅ?ｂ??图１．２圆枉形固态氣化物试片电化学还原反应三■相界线发展过程：（ａ）互??相界线沿着集流体和氧化物表层发展，形成最大电流；化）五相界线向片内层??发展，形成电流平台。??该模型指出阴极试片的还原会首先发生在集流体／固态氧化物／烙融盐的Ｈ相??接触区域，随着固态阴极化合物被电化学还原为多孔金属，会进一步形成新的多??孔金属／固态氧化物／烙融盐Ｈ相界线

极化而产生的过电位会变得更加明显。为了综合考察Ｗ上因素对固态绝缘体还原??动力学的影响，Ｘｉａｏ等人［ｌＡｉｗ］进一步发展建立了固态绝缘化合物体相电化学还??原的动态Ｈ相界线纵深模型，如图１．４所示。该理论模型从定量的角度，阐述了??在直接电化学还原体相固态绝缘化合物的过程中，生成的阴离子在阴极多孔层内??的浓差极化Ｗ及多孔层的欧姆极化的影响。Ｗ?ＣａＣｌ２烙盐体系中电化学还原Ｓｉ〇２??为例，其研巧结果表明，在恒电位电解时，欧姆极化和浓差极化会随着电化学还??原反应不断向纵深发展而不断增长，对应的还原速度则相应减小。实验结果表明，??纵深方向的还原是体相固态绝缘化合物还原的决速步。还原深度Ｌ与还原电流ｉ??１０??

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3009365