彭中维院级大学生研究性学*和创新性实验计划项目申请书

发布于:2021-07-27 12:18:52

吉首大学化学实验教学中心

大学生研究性学*和创新性实验计划项目

申 请 书
学 院 名 称 化学化工学院 电解锰阳极泥回收制备硫酸锰 彭中维 化学工程与工艺 2009 级 15200791296 pzwsheng@126.com 颜文斌 教授 2011-05-19

计划项目名称 计划项目负责人 所 在 所 在 联 系 电 子 导 师 导 师 填 表 专 年 电 邮 姓 职 日 业 级 话 件 名 称 期

吉首大学化学实验教学中心制

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填写说明及注意事项 一、申报书逐项认真填写,填写内容必须实事求是,表达明确严谨。 空缺项要填“无”。 二、表格中的字体用小四号仿宋体,1.5 倍行距;需签字部分由相关人 员以黑色钢笔或水笔签名。用 A4 纸打印,于左侧装订成册。 三、大学生研究性学*和创新实验项目是本科学生在导师指导下,自 主进行实验方法设计、组织设备和材料、实施实验、调查、分析处理数据、 撰写总结报告等工作。 四、项目实施原则:参与计划的学生要对科学研究或创造发明有浓厚 的兴趣,并在导师指导下完成实验过程;参与学生要自主设计实验、自主 完成实验、自主管理实验;注重创新性实验项目实施过程,强调项目实施 过程中学生在创新思维和创新能力方面的收获。 五、大学生创新性实验设计项目的学生人数不能超过 5 人/每项(含主 持人) ,项目执行时间为半年。 六、 指导老师应具有讲师以上职称或硕士以上学位, 具有撰写创新性实 验项目和设计性实验项目的能力。 七、计划项目必须先由导师提出意见后再推荐上报。推荐上报的计划 项目表一式一份(均为原件)报送化学实验教学中心,同时提交电子文档。

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项目名称 项目主持 人 年级 项 目 组 其 他 成 员 指 导 教 师 情 况 学生 姓名 王长 林 马立 满建 臣 杨雷 姓名 职称 彭中维 2009 级 性别 男 男 男 男 颜文斌 教授 学号 电话 学院名称 化学化工学院 化学化工学院 化学化工学院 化学化工学院 性别 专业 E-mail 男

电解锰阳极泥回收制备硫酸锰 2009103018 15200791296 专业 化学工程与工艺 化学工程与工艺 化学工程与工艺 化学工程与工艺 民族 化学 汉 研究方向 班级 QQ 年级 2009 2009 2009 2009 化工 2 班 530827377 联系电话 18797448924 15200790596 15080899250 18974340745 1965.4 合作者 签名

出生年月

矿产品加工及综合利用 指导老师签名

手机号 13787919525 码

jishouyanwenbin@163.com

一、项目立论依据(1000 字以内)
1.项目研究意义

在电解锰的生产过程中,电解槽的阳极会有大量废渣产生,其中二氧化锰质量分数 达 42%~48%。 因其组成复杂,电解过程严重改变了化合物性质,利用难度大,一直 以来都是作为一种工业废渣丢弃或廉价出售。同时还有相当一部分阳极渣糊状物被水冲 洗排放,未能得到很好的开发和综合利用, 造成资源浪费和相当程度的环境污染,破坏生 态*衡。本研究采用湿法还原浸取处理电解金属锰阳极泥废渣,通过工艺流程将锰离子 处理得到硫酸锰, 并回收其他贵重金属离子。 本工艺不仅可以解决阳极泥环境污染问题, 还可变废为宝,产生巨大的经济效益。

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2.国内外研究现状(含参考文献)

阳极泥(anode mud) 性质:电解精练时落于电解槽底的泥状细粒物质。主要由阳极粗金属中不溶于电解 液的杂质和待精练的金属组成。往往含有贵重和有价值的金属,可以回收作为提炼金、 银等贵重金属的原料。例如由电解精练铜的阳极泥可以回收铜,并提取金、银、硒、碲 等。 阳极泥是电解厂在长期为产品*稹⒁保艏⒁跫某粱锛暗缃庖毫骶登 累积下来的残渣,这些残渣经过多次筛选、熔化,可提炼出一定的金、银成分,搭一个 简易工棚,置几口坩埚,就能完成简单的提炼过程。 在水溶液电冶金过程中,附着于残阳极表面或沉淀在电解槽底的不溶性泥状物。一 般为灰色,粒度约为 100~200 目。其中各个组分多以金属、硫化物、 硒碲化合物、氧 化物、单质硫和碱式盐形态存在。不溶阳极电积过程,一般不产生阳极泥。但在锌电积 过程中,溶液中的锰离子在阳极附*氧化成二氧化锰,形成阳极泥。这种阳极泥返回中 性浸出(见浸取)过程,作氧化剂使用。 提炼流程 阳极泥中富集了贵金属、稀有金属和其他有价金属。这些金属在国民经济中占有很 重要的地位,从阳极泥中提取这些金属,可以获得很大的经济效益。例如,处理铜阳极 泥获得的利益,足以抵偿铜电解精炼的全部费用。为降低处理阳极泥的费用,提高稀、贵 金属的回收率,各国都在研究处理阳极泥的新工艺。中国工厂处理铜、铅阳极泥,除传统 流程外还采用了以下两个流程: 选冶联合流程 取消了传统流程中的贵铅熔炼并减轻了金银合金氧化精炼的负荷。先用稀硫酸和氯 酸*鲅艏啵雇⑽芙猓缓笥酶⊙》ù咏鲈醒〕龊鹨 60%的精矿, 再配入苏打、石英砂、氧化铁等熔剂熔炼成金银合金。 湿法流程 阳极泥脱硒后,用湿法处理,主要工序为: ①在空气搅拌条件下,用硫酸溶液浸出铜,并加入盐酸使溶出的银生成不溶的 氯化银(AgCl),含铜的浸出液经浓缩结晶,产出硫酸铜; ②脱铜后的阳极泥用碳酸钠和氨水浸出,银成络氨盐[Ag(NH3)2Cl]进入溶液, 并使铅转变为碳酸铅; ③银浸出液用水合肼(H2NNH2?H2O)还原,产出银粉; ④浸出银后的氨浸渣用硝酸溶液浸出铅; ⑤向分离铅后的脱铅渣加入盐酸、食盐和氯酸钠溶液溶解金,含金溶液用 SO2 还原,析出金粉; ⑥还原金后的溶液用锌块置换得到铂、钯精矿。
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在电解锰生产过程中,不可避免地在阳极区产生大量的废渣,其锰含量高达 40%~50%, 主要成分为 Mn4+ 的水合氧物且含有显著量的 Pb2+、Sn2+ 等重金属杂质。由于不能通过简单机械或 选矿方法直接回收利用,大多数电解锰厂采取堆存或廉价出售的方式,不仅浪费资源且易造成环境 污染。对锰阳极泥的研究和利用已有报道,如氧化焙烧制备化学二氧化锰、高温还原挥发脱除重金 属杂质等,这些方法在产品纯度或高热设备投资方面使应用具有一定的局限性。

[1] 符智荣,申永强,石爱华,等.锰阳极泥焙烧酸浸氧化制备化学二氧化锰[J].吉首大学学 报,2007,28(5):107-109. [2] 汤集刚,韩至成.锰阳极泥的工艺矿物学及杂志的脱除研究[J].矿冶,2005,14(3): 75-78. [3] 申永强,符智荣,黄养逢,等.电解金属锰阳极泥回收制备化学二氧化锰工艺研究[J].中国锰 业,2007,25(3):14-16. [4] 谭红翔.氧化锰矿直接浸出制备硫酸锰的几个影响因素[J].中国锰业,1994,12(1):52-54. [5] 吴晓春.用软锰矿制取硫酸锰试验[J]中国锰业,2005,23(2):132-34. [6] 靳晓珠,杨仲*,陈祝炳,等.低品位碳酸锰矿铵盐焙烧富锰工艺研究[J].中国锰 业,2006,24(1):33-34. [7] 李军旗,史连军,金会心,等.软锰矿吸收 SO2 气体制取硫酸锰. [8] 曹柏林,黄斌.用贫锰矿制备硫酸锰[J].湖南有色金属,2000,16(3): 18-19. [9] 粟海锋,孙英云,文衍宣,等.废糖蜜还原浸出低品位软锰矿[J] 过程工程学报. 2007,7 (6):10891093. [10] 钱伟文.我国电解二氧化锰工业的现状与展望[J].电池业,2002 ,7(3) :176 -178. [11] 马子川,谢亚勃,张雪荣.二氧化锰分析方法的改进[J].河北师范大学学报,2001,3(25):1 83-85.

二、项目实施方案(1500 字以内)
1.研究目标

以电解过程中产生的锰阳极泥为原料对锰离子进行有效回收并制备高纯硫酸锰。

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2.研究内容

(1) 研究锰阳极泥的成分 (2) 探究不同还原剂对锰浸出率的影响,并选出合适的还原剂。 (3) 将还原之后的混合溶液进行过滤、除杂、纯化,并制备高纯硫酸锰。 (4) 对阳极泥中的金、银及其他贵重金属进行回收。

3.拟采取的实验方案和技术路线

研究方法的讨论: (1)采用氧化还原滴定及络合滴定两步滴定对锰阳极泥成分进行定性分析。 (2)其它离子用原子分光光度计作定量分析。 (3)单因素控制分析法探索出合适的还原剂。 (4)采用CIP仪器测定锰浸出率,并计算回收率。 技术路线:

实验方案可行性分析: 采用以木屑为例富含的纤维素( C6H10O5 )n等在较浓硫酸的作用下膨胀、 水解生成还 原糖,酸性条件下,可与二氧化锰发生氧化还原反应生成可溶性的硫酸锰。工艺涉及的主

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要反应为: ( C6H10O5 )n+ nH2SO4 →n( C6H11O5 )HSO4 n( C6H11O5 )HSO4+ nH2O→n( C6H12O6 ) +nH2SO4 ( C6H12O6 ) + 12H2SO4+ 12MnO2→12MnSO4+ 6CO2+ 18H2O MnO+ H2SO4 →MnSO4+ H2O 2H2SO4 + 2MnO2 + C(碳素或有机质)→2MnSO4+ CO2+ 2H2O C+ O2→ CO2 (6) (1) (2) (3) (4) (5)

我们通过查阅大量资料和文献调研,从理论上掌握了用电解锰阳极泥制备硫酸锰 的可行方法。 在颜文斌教授的指导下,进行了相关的基础实验,能将硫酸锰按照文献方法制备出 来,且对锰阳极泥中含有大量的金属离子进行回收。 吉首大学化学化工学院创新性实验室有足够的实验场地,学校有 CIP 仪器、原子分 光光度计、酸碱式滴定管等仪器,具有足够的实验条件。

4.本项目的创新之处

本方案中采用湿法还原浸取提炼电解锰阳极泥中的锰离子,并制备出高纯硫酸锰,较氧 化焙烧法 、高温还原挥发脱除重金属杂质法在产品纯度、回收率、能耗、设备投资方 面具有明显优势,且保护环境,变废为宝。

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5.项目研究的预期成果

电解锰阳极泥制备获得硫酸锰等产品,分离回收阳阳极泥中的贵重金属,并发表论 文 1-2 篇。

三、导师意见(200 字以内)项目研究的选题意义、项目研究方案的可行性分析

1.该课题能够理论联系实际,从解决环境污染、资源再利用等关键问题入手,探究电 解锰阳极泥各方面应用,具有较强的理论意义和实用价值,有一定的创新性。 2.课题设计技术方法先进,理论说服力充分。说明申请者基本掌握了本领域的发展方 向和主要文献,能站在当代应用化学前沿开展课题研究和理论探索,具备坚实的本学科 基础及扎实的实验操作技能。 3.课题书写规范,原理方法正确,逻辑结构清晰,文字表达流畅,建议作为大学生研 究性学*和创新性实验计划项目。

导师签字: 年





四、化学实验教学中心评审意见

负责人签字:

学院(盖章) 年





五、申请者承诺
本人保证上述填报内容的真实性。如果获得资助,我与本项目组的全体成员将严格 遵守“中心”的有关规定,在不影响课程学*的同时,充分保证投入项目研究的时间, 并按计划认真开展研究工作,在项目研究过程中或结束时,自觉接受“中心”对本项目 的结题验收,并按时提交工作总结和结题报告。 申请者(签名) :
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六、指导教师承诺
本人承诺,愿意作为 电解锰阳极泥回收制备硫酸锰 化学实验教学 中心大学生研究性学*和创新性实验计划项目的指导教师,认真负责审阅项目内容,全 程指导学生进行创新性实验,保证本项目的顺利实施并达到预期成果。 指导教师(签名) : 年 月 日

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