热镀锌渣氨络合电解助剂作用机理的研究

Hot galvanizing slag occupies an important proportion of residue in the zinc secondary resources. It is a primary means that made it soluble anode electrolytic refining in the ammonium chloride system to obtain high-purity cathode zinc.The electrolytic additives play an important role in improving the quality of cathodic zinc, but the mechanism research of electrolytic additive is not enough, and the selection of additive is lack of theoretical guidance. The project intends to use electrochemical method, investigate the parameters change of the temperature and the additive content to be effect on zinc metal precipitation potential, charge transfer steps, cathode zinc polarization behavior. Combined with electrolysis test and advanced characterization techniques, the relationship between additive and zinc nucleation and growth will be explored. Furthermore, the influence mechanism of the additive on the cathodic process kinetics and the crystallization kinetics will be revealed. Quantum chemical calculation method is adopted to study the existence form in the electrolyte and the adsorption on the surface of cathode zinc to establish additive-electrode surface adsorption model, the mechanism of adsorption of additives will be explored. The mechanism of additives action in the electrolytic process will be obtained through comprehensive analysis of the results, which will provide a scientific basis for perfect development of hot galvanizing slag electrolysis agents and the process. The project research will help to achieve waste reduction, recycling, so as to effectively alleviate the shortage of zinc resources.

氯化铵体系电解回收渣中的金属锌已成为锌渣二次利用的主要手段。目前，获得平整致密阴极锌所使用的电解添加剂作用机制研究较少，添加剂选择缺乏理论指导。本项目拟通过电化学方法考察温度、添加剂用量等对阴极过程中金属锌析出超电位、电荷传递步骤、阴极锌极化行为的影响，结合电解试验，并利用先进技术手段对阴极锌进行表征，探索添加剂与锌形核和生长机制的关系，揭示添加剂对锌阴极过程动力学和电结晶动力学的影响机制；采用量子化学计算方法，研究添加剂在电解液中的存在形态及在阴极锌表面的吸附结构，建立添加剂-电极表面吸附模型，探索添加剂的吸附机理。综合上述结果分析获得添加剂在电解阴极过程中的作用机理，为拓展热镀锌渣氨络合电解助剂及工艺完善提供科学依据。项目研究有助于实现废渣减量化、资源化，从而有效缓解锌资源紧缺的问题。

氯化铵体系电解回收渣中的金属锌已成为锌渣二次资源利用的主要手段, 而要获得较佳的电解指标及平整、致密的阴极锌，关键问题之一就是选择合适的添加剂。本项目通过电化学方法考察了基础体系锌阴极还原过程、添加剂种类和用量对锌阴极过程的影响；采用量子化学计算方法，研究添加剂分子优化结构及在锌表面的吸附作用，结合电沉积实验及电化学实验结果揭示添加剂的作用机理；采用伏安法研究了电解液中微量元素铜铅镉镍的测定方法。.采用量子化学计算研究添加剂的分子结构和吸附作用。添加剂亲水基部分的键级、键长、电荷、LUMO与HOMO差值结果说明1231反应活性相对1631、1831较好，易发生电子转移；态密度计算结果表明1231对Zn原子的s、p、d轨道态密度都产生了作用，使之负移，而1631和1831只对Zn原子的d轨道态密度产生了作用，对s、p轨道态密度影响甚微。结合电沉积实验结果可知，1231对获得平整、致密的阴极锌表面作用最强。.采用循环伏安、线性电势扫描、计时电流、阻抗等电化学测试方法，对氯化铵电解体系中Zn2+阴极还原的基本条件，成核方式、阻抗行为等方面开展了研究。研究结果表明提高电解液温度、锌离子浓度均对Zn2+还原起去极化作用，加强搅拌能促进Zn2+还原，但不会改变其沉积机理，提高NH4+的浓度对Zn2+还原起极化作用，Zn2+在锌电极上的沉积以三维瞬时成核方式进行；添加剂对锌沉积起极化作用，且随着使用量增加而增强，结合电沉积实验获得1231的最佳用量在50mg/L左右。.采用微分脉冲溶出伏安法研究了电解液中微量元素铜铅镉镍的测定方法，获得较好的检出限、加标回收率及线性范围，并与电感耦合等离子体发射光谱法进行了对比，结果满意。.综合上述结果分析可获得添加剂在电解阴极过程中的作用机理，同时为电解液中杂质元素的准确分析提供了新的方法，为拓展热镀锌渣氨络合电解助剂及工艺完善提供科学依据。项目研究有助于实现废渣减量化、资源化，从而有效缓解锌资源紧缺的问题。