大冶冶炼厂高电流密度铜电解工业试验

介绍了大冶冶炼厂在现有生产条件下进行的高电流密度铜电解工业试验。结果表明,高电流密度电解所得阴极铜外观质量较好,电流密度280A/m~2时高纯阴极铜合格率为98.15%～98.37%,290A/m~2时高纯阴极铜合格率为95.51%～98.29%。     

去合金化制备纳米多孔NiCo_2O_4及其超电容性能

采用快速凝固与去合金化相结合的方法制备纳米多孔Ni-Co合金,退火后获得纳米多孔NiCo_2O_4材料,用XRD,SEM和TEM分析多孔NiCo_2O_4的相组成和微观结构,并通过循环伏安、恒电流充放电等方法测试多孔NiCo_2O_4电极的电化学性能。结果表明:前驱体Ni1.7Co3.3Al95合金经去合金化和退火后,可获得由10~15 nm厚的纳米片状骨架与孔径30~80 nm的孔隙共同构成的三维纳米多孔NiCo_2O_4。特殊的三维双连续结构使NiCo_2O_4电极表现出良好的超电容性能,在1 A/g的电流密度下,其比电容达755 F/g;当电流密度增加到20 A/g时,其比容保持率达76.6%,且在4 A/g的电流密度下经1000次循环充放电后,比容保持率达93.9%。     

高电流密度电积技术在铜冶炼厂的现场应用

在275A/m~2高电流密度下电积铜,电积系统运行稳定,产出的铜产品外观形貌与质量都达到指标要求;溶液中铁离子质量浓度为6g/L时,电积槽电流效率为88%。高电流密度电积技术对湿法炼铜厂扩大产能提供了行之有效的技术保证。     

永久阴极与传统铜电解直流电单耗的对比分析

在电流密度为295 A/m~2时大冶有色永久阴极电解直流电单耗为278.57 kW·h/t.Cu。分析认为,较低的两极接触点电压、阴阳极间距和添加剂用量是永久阴极电解在较高的电流密度下直流电单耗低于同厂传统电解的主要原因。进一步分析认为当电流密度为280 A/m~2时永久阴极电解直流电单耗可达到260 kW·h/t.Cu。     

煅烧温度对化学沉淀法制备纳米氧化钌结构与电化学性能的影响

在Ru Cl3·n H2O水溶液中加入Na OH作为沉淀剂,采用化学沉淀法制备氧化钌粉体材料,分析与研究氧化钌的形貌、物相结构及电化学特性,以及煅烧温度的影响。结果表明:随煅烧温度从160℃升高到200℃,煅烧后获得的水合氧化钌的结晶水含量逐渐减少;热分析结果表明水合氧化钌在150~390℃范围内脱去结构水,由无定型转变为金红石型纳米晶体。随煅烧温度从160℃升高到200℃,氧化钌电极在0.1 A/g电流密度下的比电容由862 F/g下降至592 F/g,但在5 A/g大电流密度下的容量保持率由34.82%提高到75.57%,在1 A/g电流密度下充放电200次后比容量保持率由88%提高到97%,即在较高温度下煅烧获得的氧化钌具有更好的电容特性和功率特性,更适合高功率下应用。     

溶液燃烧法制备Mn_3O_4/碳纸三维纳米多孔复合电极及其在超级电容器中的应用

采用硝酸锰(Mn(NO3)2)、甘氨酸(NH2CH2COOH)为原料,利用溶液燃烧法将锰氧化物通过一步反应直接包覆在碳纸表面,获得三维且具有纳米多孔结构的四氧化三锰/碳复合电极材料。利用扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)对该材料的表面形貌、结构和物相进行分析表征。采用Princeton电化学工作站和Arbin超电容测试系统对材料的电化学性能进行测试。结果表明:通过调整反应物Mn(NO3)2与NH2CH2COOH的比例,可获得不同包覆形貌的锰/碳复合材料。Mn(NO3)2与NH2CH2COOH的物质的量比n(Mn(NO3)2)/n(NH2CH2COOH)为1时,得到锰氧化物连续包覆的三维纳米多孔复合电极材料。所制备的电极材料的电化学性能优良,在0.5 A/g的电流密度下,比容量达到201 F/g。在5 A/g的电流密度下循环1 000次后,仍保持94%的初始容量。     

延展性钴的电解沉积

虽然钴因其硬度和耐磨性为人们熟知和被使用,但是在pH 1.5～2;Co~(2 )30～60g/l;电流密度100～500A/m~2;温度40～70℃的氯化物溶液中电解得到延展性钴却鲜为人知。对为何在这些条件下钴沉积物具有延展性的解释,尚未找到。实际上,在钴沉积物中延展性β(面心立方晶型)钴和氢的含量几乎和在硫酸盐介质中得到的钴沉积物所含的相同,而后者在相同电解条件下产生的却是脆性钴沉积物。在推荐的条件下能轻易得到延展性钴片.而这可能导致钴的新应用。     

从含有机添加剂的氯化铅电解液中电积铅

对含添加剂的氯化铅电解液进行了电积铅的研究。添加剂分别为松香,镁絮凝剂,明胶,骨胶,β—荼酚以及骨胶加β—荼酚。初步研究表明,同时含骨胶及β—荼酚添加剂的氯化物电解液,可产出较致密的铅沉积物,且电流效率较高。研究了铅、骨胶与β—荼酚的浓度、溶液pH值,温度、电流密度等参数对电流效率,沉积物特性及阴极电位的影响。结果表明,当电解液含铅30g/l,骨胶2g/l β—荼酚0.1g/l,pH0.75～0.95,温度70℃及电流密度50A/m~2时,可获得致密铅,其电流效率约90%。搅拌电解液可提高电流效率约5%,并使沉积物特性得到改善。     

湿法冶炼中电沉积钴用钛阳极研究

钴的冶炼基本采用湿法冶炼技术, 电沉积钴是湿法冶炼提取钴的重要部分. 研究了电沉积钴用不溶性阳极, 说明了阳极的制备方法, 测试并分析了阳极的强化寿命, 表面形貌及析氧析氯极化曲线, 同时対电极的失效机制进行了分析. 结果表明:添加含铱中间层既保证了钛阳极催化活性, 降低了能耗, 提高了电流效率, 又延长了钛阳极使用寿命. 槽压由以前的3.1 V降到2.5 V, 电流密度由250 A·m~(-2)提高到350 A·m~(-2), 在实际应用中钛阳极使用寿命达到两年.     

采用柠檬酸浸出—电沉积法回收废锂电池中的钴

研究了采用柠檬酸浸出—电沉积工艺从废手机锂离子电池中回收钴,考察了浸出条件及浸出液钴质量浓度、pH、电积温度、阴极电流密度对钴电沉积中电流效率、单位能耗及钴质量的影响。结果表明:用1.25 mol/L柠檬酸,4.9 mol/L H_2O_2,在温度80℃、液固质量体积比8.5/1条件下浸出电池正极材料70 min,钴浸出率为94.84%;对此浸出液,在钴质量浓度45 g/L、温度60～65℃、电流密度435 A/m~2、pH=4条件下电积钴,电流效率为90.56%,电积钴表面平整,其中钴质量分数为99.76%。     

高锰硫酸锌溶液电解金属锌研究

研究了在高锰(30g/L Mn~(2+))硫酸锌溶液中电解提取锌的影响因素,总结了基本规律。在电流密度400A/m~2、电解温度40℃、采用PbO_2-Pb-Ag/PoO_2阳极、电解液浓度Zn~(2+)60g/L、H~+60g/L条件下,获得了阴极电流效率90%、阳极电流效率5～7%、阴极产出一级电锌的试验结果。     

NH_3-NH_4Cl-H_2O体系下电积锌的研究

在NH_3-NH_4Cl-H_2O体系下加入组合添加剂进行锌电积,考察极距、电流密度、电积时间和初始锌离子浓度对电流效率和阴极锌表面形貌的影响。结果表明,在极距3cm、电流密度400A/m~2、电积时间4h、初始锌离子浓度40g/L的较优条件下,锌电积电流效率超过95%,阴极锌表面致密平整。     

铜电解常规PC工艺与高电流密度PC工艺的经济性对比

以云铜铜电解的常规PC工艺为例,在电解槽个数及厂房面积相同的情况下,对比分析了采用300 A/m~2(年产18万t)和400 A/m~2(年产24万t)两种电流密度时铜电解生产的完全成本。结果表明,高电流密度PC工艺的完全成本比常规PC工艺低17.21元/t_(Cu),约低3.5%。从经济效益来看,高电流密度PC工艺的经济效益将高于常规PC工艺。此外,高电流密度PC工艺可以在基本不增加设备的条件下提高产量及劳动生产率,是一项高产能、低成本的强化电解生产技术。     

引进水平带式过滤机的改造

贵州铝厂从英国Delkor过滤机公司引进三台R_B型(胶带型)27m~2水平真空带式过滤机,主胶带宽2.4m,机身12m。订货合同规定物料条件:进料固含≥600g/l;碱浓度Na_2O为110—120g/l;温度为50—55℃;氢氧化铝粒度规定中+100目2—3％,-320目为10—12％;洗涤水温度≥80℃。在进料符合规定条件下,氢氧化铝滤饼参数:产能26t/h台,滤饼含水率≤8％,滤饼附碱为Na_2O≤0.05,洗涤水用量0.4m~3/t产品。由于实际生产氢氧化铝粒度偏细,-320目平均达24.8％,浆液温度≈45℃,洗涤水     

部分炭化策略制备Si@C材料及其储锂性能研究

硅因其具有较高的理论比容量（约为3 579 mAh/g,Li₁₅Si₄）而成为最具吸引力的负极材料。为了解决硅材料高达300%的体积膨胀和导电性差等问题,以聚丙烯酸（PAA）、蚕茧提取物丝素蛋白和纳米硅（Si NPs）为原料,通过简单的部分炭化,一步法制备了Si@C_AS电极材料,并系统研究了聚丙烯酸（A）/丝素蛋白（S）的比例和炭化温度对Si@C_AS复合材料电化学性能的影响。结果表明:当聚丙烯酸与丝素蛋白的质量比为1∶1,炭化温度为450 ℃时,所制备的Si@C_AS负极的电化学性能较优,远超Si@C_A和Si@C_S负极材料的电化学性能。Si@C_AS负极材料可在0.5 A/g电流密度下循环200圈后比容量可达1 404.2 mAh/g。同时,该材料展现出了优异的倍率性能,在4 A/g电流密度下比容量仍可达1 452.8 mAh/g。      

工艺条件对铜电解精炼过程直流电耗的影响

采用单因素试验研究了电解液温度(40-70℃)、电流密度(200-320A/m~2)、H_2SO_4浓度(110-230g/L)、Cu~(2+)浓度(25-65g/L)、极间距(20-35mm)等工艺条件对铜电解精炼过程直流电耗的影响规律。结果表明,随着电流密度和极间距的增大,直流电耗显著升高,随电解液温度和硫酸浓度的增加而显著降低;随着电解液中铜离子浓度的增大,直流电耗先急剧降低,然后趋于平稳,在55g/L时电耗最小。     

铜电解电积脱铜生产高纯阴极铜的实践

大冶有色为了提高阴极铜质量,对电积脱铜系统的部分管道设备进行了改造,对工艺进行了优化。在"上进下出"的循环方式下,当添加剂(明胶)用量为100 g/t·Cu,电解液温度为64～65,电流密度为130～200 A/m~2,循环量为70L/min,电积脱铜后液Cu~(2+)浓度大于35 g/L时,电积脱铜生产的电积铜质量达到了高纯阴极铜标准(GB/T 467-2010)。     

花状Co–Ni氢氧化物电极材料的制备与电化学特性

采用原位生长法, 以硝酸钴和氨水为原料、硝酸铵为生长剂, 制备生长在泡沫镍上的Co (OH)₂电极材料, 并在此基础上对其进行镍添加改性, 旨在得到比电容高、循环性能好的Co–Ni氢氧化物电极材料。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对Co–Ni氢氧化物电极材料进行物相和微观形貌分析; 通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等方法对Co–Ni氢氧化物电极材料的电化学性能进行分析和表征。结果表明: 镍添加使材料从原有的Co (OH) ₂晶相变为Co (OH) ₂和Ni (OH) ₂双晶相材料, 使原有的簇状结构转变为更利于离子扩散的花状结构, 进而促进材料电化学性能的提高。当Co/Ni摩尔比为3:1时制得的花状Co–Ni氢氧化物电极材料的电化学性能最好, 在5 m V·s-1扫速下的比电容值为3674.7 F·g-1, 在5 A·g-1电流密度下的比电容值为1450.0 F·g-1, 在20 A·g-1电流密度下循环5000次的比电容保持率为77.1%。     

化学镀覆聚吡咯对LaNi_(3.81)Mn_(0.30)Co_(0.79)Al_(0.10)储氢合金电化学动力学性能的影响

采用化学镀的方法在AB5型储氢合金La Ni3.81Mn0.30Co0.79Al0.10表面镀覆聚吡咯来改善合金电极的电化学性能。测试了镀覆后合金的微观形貌和其在不同镀覆温度(T=293 K,323 K,343 K)和不同镀覆时间(t=5 min,8 min,10 min)下的电化学性能。XRD分析表明,表面镀覆聚吡咯没有改变合金的晶体结构,仍为La Ni5相;SEM-EDS和红外吸收光谱测试表明,经过表面处理之后合金表面附着了聚吡咯(PPy)导电高分子层。电化学测试表明,在不同处理温度下,当放电电流密度为323.53 m A/g时,合金电极的HRD从79.56%(T=293 K)增加到91.3%(T=323 K)。不同处理时间下,当放电电流密度为485.29 m A/g时,合金电极的HRD从70.4%(未处理)增加到80.3%(t=5 min)再增加到87.2%(t=8 min)。合金电极电化学动力学性能的显著改善是由于合金电极所镀覆的聚吡咯具有良好的导电性以及镀层抑制了合金电极在碱液中的腐蚀的原因。     

真空熔盐电解法制备海绵钛电流效率影响因素的研究

研究了各种因素对真空熔盐电解法制备海绵钛电流效率的影响.研究结果表明:(1)在CaCl2熔盐体系中进行电解,当压力<10 Pa、电解温度850℃、电极间距5 cm、阴极电流密度1.05 A/cm2、阳极电流密度0.8 A/cm2时,可有效避免海绵钛的二次氧化,降低槽电压,减少电流损失,从而提高电流效率;(2)采用混合熔盐体系CaCl2+A,可较大幅度降低电解温度和熔盐电阻,从而提高电流效率;(3)可通过选择适宜的真空度、熔盐体系、电极间距、电流密度,保持规整的电解槽内型,使用纯度较高的熔盐和TiO2原料等提高电流效率.