廢黃銅氨浸回收工藝及其微-納米材料的制備與性能研究.pdf

1、有色資源再生產(chǎn)業(yè)是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想和循環(huán)經(jīng)濟模式在有色產(chǎn)業(yè)中的重要體現(xiàn),是當前工業(yè)發(fā)達國家重要的技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。有色資源再生產(chǎn)業(yè)的基本思想是實現(xiàn)原生金屬資源在其全生命周期內(nèi)消耗、環(huán)境污染以及對人類健康危害的減量化和源頭控制,因此,開展再生有色金屬無害化及資源化研究是改善和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的重要技術(shù)途徑之一。隨著微/納米材料的研究發(fā)展,利用光催化技術(shù)治理環(huán)境污染引起了世界各國的廣泛關(guān)注。作為具有獨特物理、化學性能的半導體光催化材

2、料,已成為材料科學、化學、環(huán)境科學和能源科學等領(lǐng)域廣泛關(guān)注和研究的熱點課題。
　　 論文圍繞廢黃銅的資源化過程展開研究,建立了包括堿性氨浸、蒸氨、置換沉積等過程在內(nèi)的環(huán)境友好且經(jīng)濟可行的濕法冶煉工藝,并對該工藝的相關(guān)基礎(chǔ)理論進行了系統(tǒng)研究；同時,利用濕化學法合成了ZnO/TiO2-納米管復合材料,并對合成機理及光催化機制進行探討,通過大量實驗工作,取得了一些創(chuàng)新性成果。
　　 銅、鋅有價金屬在氨性溶液中選擇性浸出的可行性

3、是該工藝的理論基礎(chǔ),通過熱力學分析計算并繪制Zn-NH3-H2O、Cu-NH3-H2O及Fe-NH3-H2O系的E-pH圖,提出了資源化廢黃銅的系統(tǒng)工藝,并探討了影響各工藝的因素,得出了各工序的最佳條件,具體如下:
　　 (1)浸出:選碳酸銨-氨水為浸出劑。通過正交實驗獲得最佳工藝條件:廢黃銅5 g、液固比=7:1(ml/g)且(NH4)2CO3過量20％、浸取催化劑(A)10 ml、NH3·H2O6mol/L、浸取時間2 h、

4、溫度40℃、攪拌速度300 rpm。在此條件下,有價金屬Cu、Zn的浸出率分別為94.89％、94.55％。
　　 (2)蒸氨-酸化:通過分析Zn-Cu-H2O復合體系E-pH圖,確定蒸氨.酸化工藝并控制溶液pH<5,為置換沉積微/納米銅粉奠定基礎(chǔ)。
　　 (3)置換沉積銅:選用鋅粉為還原劑。置換沉積最佳工藝條件:pH=3.5、溫度為40℃、時間為30 min、攪拌速度200 rpm及Zn/Cu=0.7(a.t.),銅置

5、換率及純度分別達到63.4％、98.5％,其一次回收率達63％。同時,通過pH調(diào)控溶液中NH3濃度獲得了類似“毛荔枝”狀直徑約為300nm的微球銅粉,并對其形成機理進行了探討。
　　 采用表面化學反應(yīng)法,研究了ZnO粒子表面均勻修飾TiO2納米管復合材料的工藝條件。實驗結(jié)果表明,當.Zn:Ti=1:4(a.t.),NaOH乙醇濃度為O.1mol·L0時,獲得牢固附著在’ri02.納米管表面,粒徑約為2 nm的ZnO粒子。研究了Z

6、nO粒子濃度,煅燒溫度等對樣品的結(jié)晶狀態(tài)和形貌的影響。同時,以廢黃銅提取的.ZnS04為鋅源合成的.Zn:Ti=1:4(a.t.)的ZnO/Ti02.納米管復合材料在50 min內(nèi)對甲基橙的降解率達95％,顯示最佳的光催化活性。并探討了ZnO增強’Fi02納米管光催化活性的機制:復合后在兩者晃面上形成肖特基(Schottkyl)勢壘,肖特基勢壘可以俘獲光生電子,使電子和空穴處于不同的兩相中,抑制電子和空穴的復合,提高了Ti02的量子效率