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表面活性剂的合成及其在铜电解中的应用研究

张丽  
【摘要】:本论文主要针对表面活性剂的结构对其性能产生的影响进行研究,并通过电 解试验结果进一步讨论该添加剂在铜电解精炼中运用的可行性,同时与阿维同-A 进行比较。阿维同-A是美国杜邦公司生产的产品。国外很多铜电解精炼厂将其作 为添加剂与明胶、硫脲、盐酸同时使用;但在国内,目前只有金隆铜业股份公司 使用。使用厂家认为,它在高电流密度的条件下,对电解铜阴极表面晶粒的细化 起到积极的促进作用。随着国内铜电解生产向更大型化的发展、以及艾萨电解法 的采用,提高铜电解生产的电流密度就是提高生产效率。因此对在高电流密度下 能够改善阴极质量的添加剂产生了需求。项目的前期工作已经遴选出基本符合要 求的新型添加剂。本论文在前期工作的基础上,自行合成结构类似的表面活性剂, 并就表面活性剂的结构对性能产生的影响进行研究和探讨,找出主要影响因素, 并将自行合成的表面活性剂应用于铜电解精炼,进一步说明了结构改进后的新型 添加剂性能优于阿维同-A,可以作为阿维同-A的替代品,并且可以作为高电流密 度下铜电解精炼的添加剂。本研究主要包括三个步骤: (1) 表面活性剂的合成:表面活性剂的合成过程中,需要自行制取符合结 构要求的原料,即不同碳链长度的烷烃。本次试验通过对液体石蜡减压蒸馏取不 同温度段的三个馏分,获得了三种包含不同碳链长度烷烃的馏分1#、2#、3#。馏 分1#、2#、3#通过氯磺化反应制取三种同系物表面活性剂1#、2#、3#。 (2) 表面活性剂理化性能测定与分析:表面活性剂理化性能的测定与分析 过程中,对同系物表面活性剂1#、2#、3#的理化性质进行对比,并通过分析得出 结论:表面活性由高到低依次为:活性剂3#、活性剂2#、活性剂1#,即疏水端 碳链越长表面活性剂活性越高。 (3) 表面活性剂在铜电解精炼中的应用:铜电解精炼试验过程中,遴选出 较佳电解工艺条件,在此条件下对不加添加剂、加入活性剂1#、2#、3#和阿维同 -A的电解阴极表面状况作对比,通过金相显微镜放大400倍的照片可以得出结论: 不加添加剂的电解阴极片表面平整度和晶粒结晶情况较差;加入添加剂的电解阴 极片中,添加剂3#情况最优,添加剂2#和阿维同-A效果相接近,添加剂1#效果 较差。此外,又对不同电流密度下各种添加剂的性能做了对比,试验结果表明, 在较高电流密度下,添加剂3#效果仍为最佳,添加剂2#和阿维同-A效果相接近, 添加剂1#效果较差。 昆明理工大学硕士学位论文 摘要 2004.1 最后我们得到结论:疏水端碳链长度增长提高了表面活性剂的活性,这种活 性的提高同时改善其作为铜电解精炼添加剂的性能。碳链长度在14~19的磺酸盐 性能差于阿维同一A,碳链长度在17一22的磺酸盐性能接近于阿维同一A,碳链长度 在22~26的磺酸盐性能优于阿维同一A。活性剂3#可以作为阿维同一A替代品使用, 亦可以应用于高电流密度下的电解精炼。


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