1-丁基-3-甲基咪唑对电沉积锰的影响

以1-丁基-3-甲基咪唑为添加剂,在MnSO4-(NH4)2SO4-H2O体系中电沉积金属锰,考察了电流密度、1-丁基-3-甲基咪唑浓度、硫酸铵用量、Mn2+浓度及槽电压对阴极锰沉积量和电流效率的影响,并采用XRD、SEM对沉积锰进行表征。结果表明,MnSO4-(NH4)2SO4-H2O体系电解锰,在温度40 ℃、Mn2+浓度35 g/L、硫酸铵浓度90 g/L、pH=7.5、电流密度364.58 A/m2、1-丁基-3-甲基咪唑用量0.12 g/L条件下,电流效率为79.60%,电流效率比SO2和SeO2的高,电沉积的锰为α-Mn。     

锌电积各种因素对阳极析出MnO2电流效率的影响

通过对锌积电解极过程反应机理的研究,测定了温度、锰离子浓度、电流密度、酸度、阳极含银量及不同阳极形状对MnO2析出的影响,结果表明：电流密度锰离子浓度是主要影响因素。锌电解过程采用0．7％Pb-Ag阳极,电流密度500A／m∧2,温度38℃,控制Mn∧2＋离子浓度为3g/L,阳极MnO2析出电流效率为1％－2％之间,方能产出产出高质量的电解锌。     

Ir-Ta氧化物涂层阳极在硫酸盐电解溶液中的电化学行为

采用测量极化曲线等电化学方法研究了钛基Ir-Ta氧化物涂层阳极在酸性硫酸盐溶液中的电化学行为。结果表明:酸性硫酸盐溶液中Ir-Ta氧化物涂层阳极上的析氧反应发生电化学极化,但超电势远低于Pb阳极和Pb-Ag阳极而电催化活性好,可以显著降低电解能耗。溶液pH和电解温度升高,Ir-Ta氧化物涂层阳极上析氧反应的超电势降低;溶液中含有不同金属离子时析氧反应的超电势略有不同,但金属离子浓度不影响其超电势。Ir-Ta氧化物涂层阳极在1 mol/L H2SO4溶液和电流密度40000A/m2的条件下的强化寿命可达55天。     

离子膜电解法制备La(OH)3

利用阴离子交换膜电解方法制备了La(OH)3。研究了电极材料、电流密度、反应介质对La(OH)3的影响。使用不锈钢材料作阴极,在电流密度低于300 A.m-2时,La(OH)3质量随电解时间线性增大。较佳工艺条件为:电流密度300 A.m-2,LaCl3浓度为0.2 mol.L-1,添加剂浓度为15%。循环伏安曲线表明,电解过程中不锈钢表面氧化膜和H 的还原均有一个电流阶跃,两个阶跃间有一个相对平缓的电流区域。相同电压时,无添加剂的0.2 mol.L-1LaCl3溶液电流最大,含15%添加剂时的电流下降,0.6 mol.L-1NaCl空白溶液的电流最小。La(OH)3的生成使析氢电位正移。     

超混沌电流对金属锰电解阳极电位振荡的调控

金属锰湿法电冶过程是一个典型的远离平衡态的非线性体系,直流作用下会出现电化学振荡、金属分形等非线性行为而引发体系额外的能耗。本文提出一种超混沌电流电解的新模式,通过引入超混沌电路代替原有直流电源来实现。超混沌电流作用下,采用恒电流极化曲线、阳极极化曲线、塔菲尔测试等分析方法和X射线衍射分析、扫描电子显微镜的表征方法,研究铅合金阳极电化学振荡行为与阳极沉积的锰氧化物之间的关联。研究结果表明,在电流密度为350 A·m?2恒电流极化30 min后,超混沌电流极化作用下电位振荡的平均振荡周期较直流极化提高5.6 s,平均振幅降低 38 mV;超混沌电流作用下阳极生成的MnO₂,其表面较为致密平整,在一定程度上可以提高铅合金阳极析氧反应活性和耐腐蚀性。综合分析可知,将超混沌电流运用于金属锰电解过程,可以实现对阳极电化学振荡的有效调控,为进一步降低电解过程能耗和污染排放提供新思路。      

硫酸介质中阴离子交换膜电解氧化铈(Ⅲ)的研究

研究了阴离子交换膜体系电解氧化硫酸稀土溶液中铈( )为铈( )的条件。混合硫酸稀土浓度为0.1839mol/L,电流密度为500A/m2,阳极液线速度大于0.23m/s时电流效率可达到80%。阳极液与阴极液酸度为1.5mol/L时可以得到理想的电流效率和槽电压。     

氯化物和硫酸盐体系电解锰工艺比较

采用与传统硫酸盐体系相似的电解质浓度,利用阴离子交换膜电解槽分别在氯化物和硫酸盐电解质体系中开展锰的恒电流沉积实验。结果表明:锰离子浓度同为20 g/L时,氯化物体系的电流效率高出硫酸盐体系5%~6%。当提高锰离子浓度为0.75 mol/L,同时调节阴极电解液pH=7.0时,采用亚硫酸铵为添加剂时,电流效率可达76%,比现有工业无硒电解工艺高近20%;采用SeO_2添加剂(加入量为0.03 g/L SeO_2)时,电流效率达88%,能耗降至4 300 kW·h/t。研究证实:采用氯化物体系电解沉积锰确实具有高效率、低能耗的优点。     

用离子膜电解槽无硒电沉积金属锰

研究了用阴离子膜电解槽在硫酸盐体系中无硒电解金属锰,采用循环伏安法研究了阴极电化学机制。单因素条件试验确定的最佳电解条件为:锰离子质量浓度30g/L,硫酸铵质量浓度135g/L,电解温度35℃,阴极液pH=7.7,电流密度450A/m2,SO2添加量为0.4g/L。最佳条件下,电解效率达到82%,直流电耗为4 985kWh·t-1,电解产品为α-Mn,质量符合国家标准。阴离子交换膜可以减弱阴极浓差极化,有效区分锰沉积峰和析氢还原峰;SO2添加剂可显著抑制析氢反应,降低锰沉积电流,减小直流电耗。     

电解金属锰阳极垢的氧化性实验

电解金属锰阳极垢中含锰42.4％,其中MnO_2含量60％,是很好的锰资源。在电解制液中,用阳极垢取代化工锰粉作氧化剂除铁。先用水将阳极垢上酸洗净,干燥后粉碎。电解制液浸出终点浸出液中Fe~(2 )浓度620mg/L。用稀硫酸调节溶液的pH值,加热至100℃,加入一定量阳极垢粉,保持溶液呈沸腾状态,不断搅拌。反应终了,趁热向溶液中加入稀氨水,同时搅拌,直至pH为6.8,趁热将溶液过滤。溶液中亚铁离子浓度由600mg/L降到0.1mg/L以下。     

电解锰有机添加剂的研究

添加有机添加剂T3进行电解锰试验,考察T3用量、电流密度、Mn2+浓度以及温度对电流效率的影响。结果表明,在Mn2+浓度18g/L、T3用量0.010g/L、电流密度430A/m2、电解温度40℃的条件下,电流效率可达68.0%;电解温度应控制在45℃以下,过高对电解影响较大。     

硫酸锰电解还原动力学研究

在MnSO4-(NH4)2SO4-H2O电解体系中,采用循环伏安(CV)和线性扫描(LSV)电化学测试技术研究了不锈钢电极上锰沉积的电化学性质。循环伏安法表明:二氧化硒的加入可抑制不锈钢电极表面上氢气的析出;锰还原过程中有晶核产生。不同硫酸锰浓度条件下的极化曲线表明:硫酸锰浓度不同,Mn2+还原反应的电子传递系数(α)不同,交换电流密度(i0)也不同;根据不同温度下的极化曲线,计算出扫描电位在-1.14V和-1.20V时,Mn2+还原的表观活化能分别为37.11kJ/mol和30.87kJ/mol。     

电解锰阳极渣吸附硫酸锰溶液中钼的行为研究

硫酸锰溶液中重金属离子的深度净化以及电解锰阳极渣的综合利用一直是锰行业研究重点。采用XRD、SEM、EDS、FT-IR和Zeta手段对电解锰阳极渣进行表征,利用正交试验分析、Visual Minteq软件吸附模拟研究了电解锰阳极渣吸附硫酸锰溶液中钼的行为。结果表明:电解锰阳极渣主要成分为α-MnO₂,形貌为孔隙丰富的棒状结构,存在着较多的表面羟基,等电点（IEP）为3.6。反应条件对吸附行为影响主次顺序为:硫酸锰溶液pH值> 二氧化锰添加量 > 反应时间。模拟了硫酸锰溶液中Mn和Mo的离子形态随pH的变化关系,比较了不同pH下阳极渣的表面络合模拟数据与试验数据,证明了钼离子被吸附是受阳极渣表面羟基络合、表面电荷吸引以及缺陷孔隙等共同作用。为解决锰系电池原材料硫酸锰溶液中重金属离子难去除和电解锰阳极渣的合理利用问题提供一些支持。      

温度对电解二氧化锰工艺影响的研究

电解Mn的影响因素多于电解MnO2,所以试图研究在低温下电解MnO2来解决同槽电解Mn和MnO2温度差异问题。通过对比试验,研究以钛板为阳极在MnCl2-HCl溶液中和在Mn-SO4-H2SO4溶液中、以钛钌板为阳极在MnCl2-HCl溶液中温度对电解二氧化锰的电流效率和槽电压的影响,结果表明以钛钌板为阳极在MnCl2-HCl溶液中电解MnO2,低温下(45℃时)就具有低且稳定的槽压(-2.7 V)和高的电流效率(45℃时,ηA70%;55℃时,ηA90%)。X衍射试验表明:以钛钌板为阳极在MnCl2-HCl溶液中45℃电解沉积的物质是γ型二氧化锰。     

锌氨络离子阴极还原机理的研究

在ZnCl2-NH4Cl-H2O溶液体系中，用线性电位扫描法研究了锌氨络离子的阴极过程。在锌氨络合物浓度恒定的条件下，通过实验获得了平衡电位和交换电流密度与游离铵根离子浓度间的关系，据此确定了在高氯化铵浓度的条件下，溶液中主要形成四配位络合离子[Zn(NH3)4]^2 ,而直接在阴极上放电的络离子则为[Zn(NH3)2]^2 。     

电解锰渣的理化特性分析研究

电解锰渣是电解金属锰生产过程中产生的固体滤渣,含有锰化合物、铵盐等物质。随着电解锰行业的快速发展,电解锰渣引发了严重的环境问题。实验采用XRD、TGA-DTA和SEM等手段对电解锰渣中化学成分、物相组成和矿物形貌进行分析。结果表明:电解锰渣含有大量Si、Ca、S、Al、Fe组成的化合物,主要物相包括SiO2、FeS2、CaSO4及CaSO4·nH2O。矿物颗粒之间交错堆积,发现柱状晶体颗粒。锰渣中可溶性锰离子主要以(NH4)2Mn2(SO4)3化合物存在。     

Research on determination of the rare-earth content in metal phases of steel

The behavior of the rare-earth dissolved in a-Fe, of the iron-cerium intermetallic compounds and of the rare-earth inclusions in electrolytic separation process has been studied by means of counting measurements of radioactivity, the electron probe, and X-ray analysis. The experimental results show that the rare-earth sulfide and the rare-earth oxide are stable completely in the electrolytic separation process, when the composition of the electrolytic solution is 1 pct 4-methyl ammonium chloride, 5 pct triethanolamine, 5 pct glycerin, and 89 pct methyl alcohol, and the controlling anode current density is ≤100 mA/cm². But Fe-Ce intermetallic compounds and the rare-earth dissolved in a-Fe enter into electrolytic solution as ions. When the cerium ion concentration in electrolytic solution is >7.87 X 10^-5 mol/liter electrolyte, precipitates of cerium hydroxide will be formed. When the inclusions are separated quantitatively, the electrolytic solution must be filtered by using a funnel with filter paper pulp thick up to 6 mm, and not be filtered directly with single filter paper. Samples without rare-earth were remelted and a radioactive isotope¹⁴¹Ce was added to the steel. Inclusions were separated by the electrolytic method in the nonaqueous solution. The counting of 14lCe in the electrolytic solution was measured. Thus the rare-earth content in the metal phases can be calculated. Experimental results show that the rare-earth content in the metal phases increases with the total rare-earth content in steel. The rare-earth content in the metal phases of the steel was also found to increase as the aluminum content in steel was increased. This method for determining the rare-earth content in the metal phases of steel is very sensitive. The sensitivity is 10^-6 pct.     

电动力富集电解锰渣中锰的研究

采用电动力技术对电解锰渣中可溶性锰的迁移、转化和富集规律进行研究。结果表明,直接电动力和CO_2辅助电动力均可在阴极区富集锰,反应48h锰富集量分为达到3.8%和4.3%。两种方式作用下,阴极区锰的富集量随反应时间的增加而增加,阳极区锰含量随反应时间的增加逐渐减少。从阴极到阳极,锰含量逐渐减少。直接电动力作用下的反应机制为,锰在阴极区富集并与OH-反应形成Mn(OH)_2、CaMn(OH)SiO_4等难溶物。CO_2辅助电动力作用下的反应机制为,CO_2与阴极区的OH-反应形成CO_3~(2-),CO_3~(2-)进一步与迁移到阴极区的Mn~(2+)反应形成MnCO_3。     

电解金属锰阳极泥回收制备放电锰粉的研究

通过对金属锰阳极泥的成份分析,采用水洗脱去阳极泥中的硫酸铵后,经活化,制备成放电锰粉。研究表明:阳极泥经水洗脱去硫酸铵后,阳极泥中的Mn含量由41.26%提高到50.94%。利用氧化焙烧的活化方法,明显增强了阳极泥的放电活性,活化后的产品在3.9Ω连续放电至0.9V的时间可以达到450min。     

锰电解返回液结晶沉淀问题研究

采用化学分析的方法确定锰电解返回液输送管道中结晶沉淀物的主要成分是六水铵镁矾复盐（（NH4）2Mg（SO4）2·6H2O）。实验得到温度对锰电解返回液结晶析出的影响关系曲线为Cr=0．017T＋1．28。为避免冬季生产发生结晶沉淀堵塞管道的问题,硫酸镁与硫酸铵浓度之和不应超过1．45mol／L。根据（NH4）2SO4与MgSO。可形成不同Mg2＋／2NH4＋比的两种复盐的原理,探索了高温浓缩结晶分离Mg2＋离子的方法,110℃结晶析出物中镁铵比为1．02,高于结晶前溶液中的镁铵比O．92。     

Electrochemical anodic dissolution of FeCuNiCoMn alloy in ammonium solutions containing clorine ions

The effect of chlorine ion concentration, temperature and current density on metal distribution among the electrolyte, cathode deposit and mud in the process of electrochemical dissolution of FeCuNiCoMn alloy in an ammonium medium is examined. High iron content (65.90%) compared to that of non-ferrous metals (12.07% Cu, 12.81% Ni, 1.30% Co) and Mn 5.33% is a specific feature of the alloy. The alloy was produced by means of high-temperature reduction smelting of manganese nodules from the Clarion Cliperrton area in the Pacific Ocean. It was found that electrochemical dissolution of the alloy is accompanied by formation of a CuNiCo-cathodic deposit and two types of mud: one tightly clinging to the anode surface, and another, finely suspended in the electrolyte. The highest-purity cathode deposit in mass %: 40.28 Cu, 50.27 Ni, 1.21 Co, 7.63 Fe and 0.61 Mn was obtained at ion ratio in the solution NH₄⁺: Cl⁻ = 2.5: 0.5, temperature 323 K, anodic current density 350 A/m², separation of the anode and cathode spaces by a shielding screen, continuous removal of the anodic mud and maintaining of a constant pH in the electrolyte (10 ± 0.2). In these conditions, >99% of Fe and Mn, 25% Cu, 54% Ni and 52% of Co is transferred into the mud.