高强循环磁场对低浓度铜离子溶液电沉积的强化机制

作者：郑本明; 陈彦广^*; 钱国余; 公旭中; 王志

来源：矿冶, 2021, 30(03): 109-122.

• 锂电池回收
• 湿法提取
• 低浓度铜离子溶液
• 循环磁场
• 电沉积

锂电池正极材料湿法回收过程中,因多金属浸出液的低浓度铜离子污染,造成有价金属回收工艺复杂以及二次废渣污染的共性问题。针对低浓度铜离子电沉积过程反应与传递受限造成的电沉积效率低问题,采用傅里叶显微红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)和紫外可见光谱(UV-VIS)等微结构检测方法研究了高强循环磁场对低浓度铜离子溶液电沉积的强化机制。结果表明,循环磁场可通过对水团簇与水合粒子结构形态的调控,提高扩散层离子传递速率与电沉积效率;在3h预磁化时间内,电解液磁感应强度由0增加到3T,DDAA(双质子双受体)型氢键结构破坏能力提高,0.01mol/L CuSO4溶液与水黏度比(η/η0)由1.019 7降低到0.961 4,电沉积效率提升12.9%;在3T高磁感应强度下,预磁化时间由0到24h,0.01mol/L CuSO4溶液与水黏度比(η/η0)由1.019 7降低到0.948 6,电沉积效率提升17.6%。电解质通过磁场磁化后,溶液中水分子与离子由于产生不同的感生磁场,溶液氢键数量减低,水合团簇减小,水合粒子半径降低,所以强化了扩散层传质过程,提高电沉积效率。

• 单位
  化学化工学院; 中国科学院; 中国科学院过程工程研究所; 东北石油大学; 绿色过程与工程重点实验室