锡电解精炼新型电解液添加剂开发及应用研究

摘要

传统锡电解精炼广泛采用硫酸-硫酸亚锡-甲酚磺酸电解液体系。其中，甲酚磺酸可增大阴极极化，阻滞锡还原沉积，起到使阴极锡平整致密的作用。然而，甲酚磺酸有毒害作用，严重恶化劳动环境。为寻找一种绿色环保添加剂以替代甲酚磺酸，本文对比研究了几种常用电解添加剂对锡电解精炼过程的影响。 基于甲酚磺酸的分子结构，分别研究了具有酚羟基和磺酸基的没食子酸与SL对锡阴极沉积行为的影响，研究表明SL作为表面活性剂，可以起到平整阴极形貌的作用。而没食子酸对于稳定电解液和电流效率有一定的作用，但由于没食子酸溶解度较小，所以又研究了 SS对于锡电解精炼的影响，研究表明 SS对电解液稳定性和提高电流效率有较好的效果。通过对SL与SS的组合试验发现当SL和SS添加量分别为2 g?L-1和4 g?L-1时，阴极锡形貌、电流效率、电解液稳定性均与传统甲酚磺酸体系的相当。 为优化组合添加剂的电解工艺参数，研究了电流密度、初始酸度、初始锡离子浓度和温度对电流效率和阴极形貌的影响。得到的最优电解工艺参数为：电流密度100 A?m-2、初始锡离子浓度22.11g?L-1、硫酸浓度90 g?L-1、温度35℃。在该实验条件下，电流效率达99.47%，阴极锡表面形貌平整且致密。 进一步研究了所选添加剂在实际电解液中的适用性，研究发现SS具有稳定亚锡的作用，同时能够提高电流效率；SL具有稳定酸度的作用。当两种添加剂分别加入电解液中时，电解得到的阴极锡含量符合国标，但均存在Pb、Sb超标的缺点。 基于上述结果，可以得出结论，SL-SS可以作为绿色环保添加剂替代甲酚磺酸。与传统甲酚磺酸体系相比，添加 SL-SS可以使电流效率、电解液稳定性、阴极锡平整度保持在相当水平。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 我国锡资源现状

1.2 粗锡的精炼

1.3 电解添加剂的研究现状

1.4 课题提出的意义

1.5 课题研究内容与研究目标

1.6 课题的创新点

第二章 实验试剂、设备及实验方法

2.1 实验试剂及设备

2.2 实验方法

2.3 表征方法

第三章 添加剂的设计与评价

3.1 甲酚磺酸对锡电解精炼过程的影响

3.2 没食子酸对锡电解精炼过程的影响

3.3 SL对锡电解精炼过程的影响

3.4 SS对锡电解精炼过程的影响

3.5 添加剂的组合使用

3.6 本章小结

第四章 锡电解精炼工艺参数的优化

4.1 电流密度对锡电解精炼的影响

4.2 初始锡离子浓度对锡电解精炼的影响

4.3 初始H2SO4浓度对锡电解精炼的影响

4.4 温度对锡电解精炼的影响

4.5 本章小结

第五章 新型添加剂在实际电解液中的适应性

5.1 稳定性实验

5.2 循环实验

5.3 本章小结

第六章 结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果