专家分享：基于电冶金体系设计的高效铅锌回收及碳捕集研究进展【SMM铅锌峰会】lg...

在SMM主办的2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛——铅锌技术论坛上，中南大学博士王长红介绍了“基于电冶金体系设计的高效铅锌回收及碳捕集研究进展”的相关话题。

研究课题及方向

创新性研究1— 绿色电冶金
甲基磺酸体系铅电解精炼

《国家“十四五”规划》等战略布局

循环经济、双碳目标、节能减排、生态文明，绿水青山就是金山银山。

传统铅电解精炼的瓶颈

技术瓶颈：H₂SiF₆挥发性强、分解释放有毒气体的环境问题；

科学问题：H₂SiF₆饱和蒸气压大（27.5KPa，20℃）、热稳定性差。

创新思路的提出

思想依据：甲基磺酸挥发性低（0.3kPa kPa，20 ℃），稳定性高（甚至在高电流密度）

创新思路：甲基磺酸替代H₂SiF₆进行铅电解精炼，搭配人工合成添加剂，诱导溶剂化重构与界面特性吸附，实现粗铅均匀溶解、精铅平整致密沉积与高效低耗生产。

代表性研究1：甲基磺酸体系BNO12 添加剂对铅电解精炼的影响机制

工艺研究：与巴斯夫联合开发新型电解质体系，突破中试生产

2022年在韶关冶炼厂突破至中试生产：

设计、开发一套绿色高效铅电解精炼工艺，相较传统H₂SiF₆体系，解决生产环境问题，降低17.5% 17.5% 能耗；拓深铅电解精炼理论，形成迭代技术；铅电解精炼研究实现工艺优化。

创新性研究2—高效电冶金氨体系锌电沉积回收

锌的广泛应用：作为全球消费排名前五的有色金属，锌被广泛应用于镀锌、锌合金以及电池等领域。

二次资源及低品位复杂氧化矿锌提取需求迫切，二次资源及低品位复杂氧化矿正逐渐受到人们重视。

Zn -NH₃-NH 4Cl -H₂O（ZNNH ）体系高效提取锌

其优势是运营成本低、净化流程简单、工艺流程短以及原料适应性强。

ZNNH 体系电积工艺技术瓶颈与科学问题

技术挑战：沉积锌疏松多孔；沉积锌边缘毛刺突出。

科学原因：ZNNH体系Zn ²⁺ /Zn _(s)交换电流密度较大；锌离子优先吸附界面缺陷与晶枝。

创新思路

思路依据：添加剂诱导的锌离子溶剂化重构与界面特性吸附，有望改善锌电沉积、槽电压、电流效率；

创新思路：引入添加剂调控ZNNH体系锌沉积：以钛为阴极板、Zn -NH₃-NH₄Cl -H₂O为溶液体系，基于添加剂诱导的溶剂化重构与界面特性吸附机制，实现平整、致密、高电流效率锌电沉积。

最优添加剂比较

创新性研究3— 低碳电冶金金属电精炼耦合的电碳捕研究

习近平总书记提出，碳排放力争于2030年前达峰，争取在2060 年前实现碳中和，而冶炼行业是高碳排放行业，“双碳”下冶炼行业碳减排任务艰巨。

重大挑战与创新思路

重大挑战：碳捕集成本高；创新思路：金属电精炼耦合的碳捕集，以有机胺为吸收剂、过渡金属为电介质，实现高效低耗金属电精炼耦合的电化学碳捕集。

先进电化学碳捕集技术主要参数对比

技术实施进度及发展规划