用于氨性体系电积锌的新型添加剂合成及其对电极反应机理的影响

针对目前高碱性脉石低品位氧化锌矿处理方法存在的缺陷，提出了氨配合浸出-净化-电积法处理高碱性脉石低品位氧化锌矿制取电锌技术。本课题主要研究新型添加剂的合成及其作用下从氨浸液中直接电积锌这一关键科学问题的基础理论。主要研究内容包括：添加剂的合成与表征；添加剂作用下氨性体系直接电积锌过程中阳极反应种类、阳极反应的控制步骤、阳极反应动力学；参与阴极放电反应的锌-氨配合物离子种类、放电离子的演变过程及成核规律，以及阴极反应动力学；添加剂对电积过程和电锌形貌的影响机理，添加剂取代羧基碳原子数、支链以及取代基不同卤元素对阴阳极反应机理以及电锌形貌的影响规律。通过对氨性体系直接电积锌添加剂合成及电极反应机理的研究，为氨法处理高碱性脉石低品位氧化锌矿制取电锌工艺过程的完善及技术集成奠定理论基础，这些基础理论的建立对其它低品位氧化矿（铜、镍、钴等）的氨配合浸出-净化-电积工艺的研究具有指导意义。

针对高碱性脉石低品位氧化锌矿处理方法的缺陷，主要研究新型添加剂的合成及其作用下从氨浸液中直接电积锌的基础理论，研究发现弱碱性锌-氨-氯化铵-水体系中，阳极反应首先产生活性很强的氯，再在氯的催化作用下，发生铵根和氢氧化铵的分解反应，产生氮气。总的阳极反应为：8NH3 - 6e = N2 ↑+ 6NH4+；氨性体系中最低平衡pH值6.83，锌的最高放电电位-1.076v，在温度40℃，J=400A/m2的条件下，实际测得的氢在锌上的超电势1.10v，即最小析氢电位为-1.504v，因此阴极以锌的沉积为主，很少发生H2的析出。. 遴选了TB（R-四丁基溴酸盐）、TC（EA胺烯）、骨胶等氨性体系电积锌的添加剂，研究表明三种添加剂按照：骨胶、T-B均为100 mg/L，T-C≥2 ml/L的用量使用，可以得到表面形貌较好的锌板。. 分别在碱性和酸性条件下，合成了HEPA-苄基羧基吡啶鎓内盐类衍生物系列添加剂、HEPA盐酸盐类添加剂、苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、单分子（大分子、多分子）胺类氯盐等添加剂。并开展氨性体系电积锌研究，电积锌形貌通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察。. 研究表明：苄基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化、单分子胺类氯盐对阴极锌表面形貌的改善效果不明显。.使用HEPA-苄基羧基吡啶鎓内盐类衍生物系列作为氨性体系电积锌添加剂使用，可以得到锌板，但所得锌板质量有待进一步提高，HEPA盐酸盐效果略好。.适量大分子胺类氯盐、多分子胺类氯盐能够有效改善阴极电积锌表面形貌，用量达到2 mL/L及以上时，电积锌板表面均致密平整，且较为光滑。与四甲基氯化铵/苄基三甲基氯化铵组合使用效果更佳，同时能够略微提高电流效率。. 通过不同组合添加剂的优化试验研究，综合比较电流效率和阴极电积锌表面形貌，得出电流效率较高，表面形貌较好的添加剂组合为多分子胺类氯盐1.5mL/L和苄基三甲基氯化铵65mg/L。