低共熔溶剂选择性配位溶出炼钢烟尘高效提取锌的研究

The deep eutectic solvent is eutectic mixture that is formed by complexing the hydrogen bond acceptor (quaternary ammonium salt) with hydrogen bond donors，which has the ability to selectively dissolve metal oxides. The project intends to selective dissolution of valuable metals using deep eutectic solvent, purification of leaching solution and electrodeposition of zinc from leaching solution. The specific research contents are as follows: the dissolution behavior of various metal oxides from the steel-making dust into deep eutectic solvent；the existence forms of metal ions and the relationship of dissociation equilibrium in deep eutectic solvent using modern analytical techniques; the conversion law of components, crystal structure and existence forms of elements during leaching and complex dissolution reaction processes; the strengthening mechanism of the parameters for the dissolution process; the reaction and regulation of selective dissolution of zinc from steelmaking dust using deep eutectic solvent; the purification mechanism of leaching solution, the electrodeposition mechanism of zinc from leaching solution, and recycling mechanism of deep eutectic solvent. The aim of this project is to develop a new theory and a new method for efficient extraction of zinc from steelmaking dust using the deep eutectic solvent, which will make use of steelmaking dust secondary resources efficiently and cleanly, alleviate the shortage of zinc resources and serious environmental pollution.

低共熔溶剂是一种绿色新型溶剂，由氢键受体和氢键给体组合而成的共晶混合物，具有选择性溶解金属氧化物的特性。本项目拟采用低共熔溶剂选择性配位溶出炼钢烟尘中的有价金属，经溶液净化和直接电沉积提取锌。具体内容包括：分析炼钢烟尘中各种氧化物在不同低共熔溶剂中的溶解规律；采用现代分析测试技术分析金属离子在低共熔溶剂中的存在形式及化学平衡关系，研究浸出过程中组分、晶体结构以及元素存在形式的演化规律和选择性配位溶出化学反应历程，分析过程参数强化溶出机制，揭示低共熔溶剂选择性配位溶出炼钢烟尘中锌的化学反应机理及调控机制；研究低共熔溶剂浸出液中杂质元素的净化机制，锌在低共熔溶剂中的电沉积机理以及低共熔溶剂的再生循环机制。总结出低共熔溶剂配位选择性浸出炼钢烟尘高效提锌的新理论和新方法。.研究工作对于实现我国年产约1000万吨炼钢烟尘的清洁高效利用，缓解锌资源短缺、污染环境严重等问题具有重要的科学和实际意义。

锌是第三大有色金属，广泛用于车辆、桥梁、舰船、建筑、能源等行业，在国民经济和国防建设中具有极其重要的地位。然而，我国锌资源自给率日益减低，进口依赖性大幅增加。我国是钢铁的生产大国，每年产生的炼钢烟尘超过1000万吨，其中锌含量超过50万吨。目前火法处理工艺存在能耗高、操作复杂、生成的锌杂质含量高等问题，而湿法存在耗酸量大，除杂工艺复杂等问题，导致国内超过80%的炼钢烟尘废弃。.本项目利用低共熔溶剂的选择性溶解性能，将其作为溶剂进行选择性浸出炼钢烟尘高效提取锌的研究。通过研究炼钢烟尘的组成、物相、晶体与分子结构特性，分析炼钢烟尘各组分在低共熔溶剂中的溶解规律，构建出适用于炼钢烟尘选择性配位溶出的低共熔溶剂新体系；分析烟尘组分溶解进入低共熔溶剂中的存在形式和化学平衡关系，研究浸出过程中烟尘的晶体结构、组分以及元素存在形式演化规律，探讨选择性溶出的配位化学反应历程，确定配位溶出反应的速率控制步骤，建立选择性配位溶出的热力学和动力学模型，分析过程参数对锌元素选择性配位溶出的影响机制，获得低共熔溶剂选择性配位溶出炼钢烟尘中锌的化学反应机理及调控机制；测定金属离子在低共熔溶剂中的表观电极电位，探讨溶液中铅、铜等杂质离子在锌置换下的转变行为及分离特性，建立低共熔溶剂浸出液中杂质元素深度净化机制；研究锌配离子在低共熔溶剂中传质、传荷律，探讨电极反应历程及速率控制步骤，建立了电极反应的动力学模型；研究电沉积参数、杂质离子对电沉积锌质量的影响机制，提出了电沉积锌的电化学机理及杂质离子影响机制；研究低共熔溶剂在浸出、溶液净化及电沉积过程中的稳定性和化学参与行为，建立低共熔溶剂的再生及循环利用机制。总结了低共熔溶剂选择性配位浸出炼钢烟尘高效提取锌的新理论和新方法。.研究成果对于促进我国年产约1000万吨炼钢烟尘的清洁高效利用，缓解锌资源短缺、污染环境严重等问题具有重要的科学和实际意义。