大学生研究性学习和创新性实验计划项目申请书2.doc

附件1：吉 首 大 学大学生研究性学习和创新性实验计划项目申 请 书学 院 名 称 化学化工学院 计划项目名称 电解锰阳极泥回收制备硫酸锰 计划项目负责人 彭中维 所 在 专 业 化学工程与工艺 所 在 年 级 2009级 联 系 电 话电 子 邮 件 导 师 姓 名 颜文斌 导 师 职 称 教授 填 写 日 期 2011-04-21 吉首大学教务处制填写说明及注意事项一、申报书逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。空缺项要填“无”。二、表格中的字体小四号仿宋体，1.5倍行距；需签字部分由相关人员以黑色钢笔或水笔签名。均用A4 纸双面打印，于左侧装订成册。三、大学生研究性学心和创新实验项目是本科学生个人或创新团队在导师指导下，自主进行研究性学习，自主进行实验方法的设计、组织设备和材料、实施实验、调查、分析处理数据、撰写总结报告等工作。四、项目实施原则：参与计划的学生要对科学研究或创造发明有浓厚的兴趣，并在导师指导下完成实验过程；参与学生要自主设计实验、自主完成实验、自主管理实验；注重创新性实验项目实施过程，强调项目实施过程中学生在创新思维和创新实践方面的收获。五、参与大学生创新性实验项目的学生不超过5人，项目执行时间为1-2年。六、指导老师应具有讲师以上职称，每个指导老师指导的项目数不超过2项。七、计划项目必须先由导师提出意见、由所在学院审核后再推荐上报。推荐上报的计划项目表一式三份（均为原件）报送教务处，同时提交电子文档。项目名称电解锰阳极泥回收制备硫酸锰项目主持人彭中维学号2009103018班级09级化工2班年级09电Q530827377项目组其他成员学生姓名性别学院名称专业年级联系电话合作者签名杨哲男化学化工学院化学工程与工艺0915874328242指导教师情况姓名颜文斌性别男民族汉出生年月1965.4职称教授专业化学研究方向矿产品加工及综合利用手机号-指导老师签名一、前期基础（500字以内）自2010年10月份以来，我们在颜文斌教授的指导下查阅了大量关于电解锰阳极泥回收制备硫酸锰及各方面应用的文献资料，对锰阳极泥回收和制备硫酸锰有了足够的认知和理解，在颜文斌教授的指导下，我们着手开展了锰阳极泥回收和硫酸锰的制备工作。经过两年的基础化学实验锻炼，我们养成了良好的实验习惯，培养出了扎实的实验功底。成员团结一致，勤奋刻苦，积极进取。立足于吉首大学化学化工学院创新实验室条件，我们坚信能够进一步开展锰阳极泥回收并制备硫酸锰的研究工作。二、项目立论依据（2000字以内）1项目研究目的和意义在电解锰的生产过程中，电解槽的阳极会有大量废渣产生，其中二氧化锰质量分数达42%48%。 因其组成复杂，电解过程严重改变了化合物性质，利用难度大，一直以来都是作为一种工业废渣丢弃或廉价出售。同时还有相当一部分阳极渣糊状物被水冲洗排放,未能得到很好的开发和综合利用，造成资源浪费和相当程度的环境污染，破坏生态平衡。本研究采用湿法还原浸取处理电解金属锰阳极泥废渣，通过工艺流程将锰离子处理得到硫酸锰，并回收其他贵重金属离子。本工艺不仅可以解决阳极泥环境污染问题，还可变废为宝，产生巨大的经济效益。2国内外研究现状阳极泥（anode mud） 性质：电解精练时落于电解槽底的泥状细粒物质。主要由阳极粗金属中不溶于电解液的杂质和待精练的金属组成。往往含有贵重和有价值的金属，可以回收作为提炼金、银等贵重金属的原料。例如由电解精练铜的阳极泥可以回收铜，并提取金、银、硒、碲等。 阳极泥是电解厂在长期为产品镀金、银时，阳极、阴极的沉积物及电解液流经沟渠累积下来的残渣，这些残渣经过多次筛选、熔化，可提炼出一定的金、银成分，搭一个简易工棚，置几口坩埚，就能完成简单的提炼过程。 在水溶液电冶金过程中，附着于残阳极表面或沉淀在电解槽底的不溶性泥状物。一般为灰色,粒度约为100200目。其中各个组分多以金属、硫化物、 硒碲化合物、氧化物、单质硫和碱式盐形态存在。不溶阳极电积过程，一般不产生阳极泥。但在锌电积过程中，溶液中的锰离子在阳极附近氧化成二氧化锰，形成阳极泥。这种阳极泥返回中性浸出（见浸取）过程，作氧化剂使用。提炼流程 阳极泥中富集了贵金属、稀有金属和其他有价金属。这些金属在国民经济中占有很重要的地位，从阳极泥中提取这些金属，可以获得很大的经济效益。例如，处理铜阳极泥获得的利益，足以抵偿铜电解精炼的全部费用。为降低处理阳极泥的费用,提高稀、贵金属的回收率,各国都在研究处理阳极泥的新工艺。中国工厂处理铜、铅阳极泥，除传统流程外还采用了以下两个流程：选冶联合流程 取消了传统流程中的贵铅熔炼并减轻了金银合金氧化精炼的负荷。先用稀硫酸和氯酸钠浸出阳极泥，使铜、硒溶解，然后用浮选法从浸出渣中选出含金银约60的精矿，再配入苏打、石英砂、氧化铁等熔剂熔炼成金银合金。湿法流程 阳极泥脱硒后，用湿法处理，主要工序为： 在空气搅拌条件下，用硫酸溶液浸出铜，并加入盐酸使溶出的银生成不溶的氯化银(AgCl)，含铜的浸出液经浓缩结晶，产出硫酸铜； 脱铜后的阳极泥用碳酸钠和氨水浸出,银成络氨盐Ag(NH3)2Cl进入溶液,并使铅转变为碳酸铅; 银浸出液用水合肼(H2NNH2H2O)还原，产出银粉； 浸出银后的氨浸渣用硝酸溶液浸出铅； 向分离铅后的脱铅渣加入盐酸、食盐和氯酸钠溶液溶解金，含金溶液用SO2还原,析出金粉； 还原金后的溶液用锌块置换得到铂、钯精矿。 在电解锰生产过程中，不可避免地在阳极区产生大量的废渣，其锰含量高达40%50%，主要成分为Mn4+ 的水合氧物且含有显著量的Pb2+、Sn2+ 等重金属杂质。由于不能通过简单机械或选矿方法直接回收利用，大多数电解锰厂采取堆存或廉价出售的方式，不仅浪费资源且易造成环境污染。对锰阳极泥的研究和利用已有报道，如氧化焙烧制备化学二氧化锰、高温还原挥发脱除重金属杂质等，这些方法在产品纯度或高热设备投资方面使应用具有一定的局限性。3主要参考文献1 符智荣,申永强,石爱华,等.锰阳极泥焙烧酸浸氧化制备化学二氧化锰J.吉首大学学报,2007,28(5):107-109.2 汤集刚,韩至成.锰阳极泥的工艺矿物学及杂志的脱除研究J.矿冶,2005,14(3): 75-78.3 申永强,符智荣,黄养逢,等.电解金属锰阳极泥回收制备化学二氧化锰工艺研究J.中国锰业,2007,25(3):14-16.4 谭红翔氧化锰矿直接浸出制备硫酸锰的几个影响因素J中国锰业，1994，12(1)：52-54.5 吴晓春用软锰矿制取硫酸锰试验J中国锰业，2005，23(2):132-346 靳晓珠,杨仲平,陈祝炳,等低品位碳酸锰矿铵盐焙烧富锰工艺研究J中国锰业,2006,24(1):33-34.7 李军旗，史连军，金会心,等软锰矿吸收SO2气体制取硫酸锰.8 曹柏林,黄斌.用贫锰矿制备硫酸锰J.湖南有色金属,2000,16(3): 18-19.9 粟海锋,孙英云,文衍宣,等.废糖蜜还原浸出低品位软锰矿J 过程工程学报. 2007,7 (6):1089- 1093.10 钱伟文.我国电解二氧化锰工业的现状与展望J.电池业,2002 ,7(3) :176 -178.11 马子川,谢亚勃,张雪荣.二氧化锰分析方法的改进J.河北师范大学学报,2001,3(25):1 83-85.三、项目实施方案（2500字以内）1 项目研究目标、研究内容和拟解决的关键问题研究目标：以电解过程中产生的锰阳极泥为原料对锰离子进行有效回收并制备高纯硫酸锰。研究内容： （1） 研究锰阳极泥的成分 （2） 探究不同还原剂对锰浸出率的影响，并选出合适的还原剂。 （3） 将还原之后的混合溶液进行过滤、除杂、纯化，并制备高纯硫酸锰。 （4） 对阳极泥中的金、银及其他贵重金属进行回收。关键问题： （1) 还原剂的选择。 （2） 重结晶，纯化获得高纯硫酸锰。 （3） 分离，回收阳极泥中的各种贵重金属。2拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究方法的讨论：（1）采用氧化还原滴定及络合滴定两步滴定对锰阳极泥成分进行定性分析。（2）其它离子用原子分光光度计作定量分析。（3）单因素控制分析法探索出合适的还原剂。（4）采用CIP仪器测定锰浸出率，并计算回收率。技术路线：实验方案可行性分析：采用以木屑为例富含的纤维素( C6H10O5 )n等在较浓硫酸的作用下膨胀、水解生成还原糖,酸性条件下,可与二氧化锰发生氧化还原反应生成可溶性的硫酸锰。工艺涉及的主要反应为:( C6H10O5 )n+ nH2SO4 n( C6H11O5 )HSO4 (1)n( C6H11O5 )HSO4+ nH2On( C6H12O6 ) +nH2SO4 (2)( C6H12O6 ) + 12H2SO4+ 12MnO212MnSO4+ 6CO2+ 18H2O (3)MnO+ H2SO4 MnSO4+ H2O (4)2H2SO4 + 2MnO2 + C(碳素或有机质)2MnSO4+ CO2+ 2H2O (5)C+ O2 CO2 (6) 我们通过查阅大量资料和文献调研，从理论上掌握了用电解锰阳极泥制备硫酸锰的可行方法。在颜文斌教授的指导下，进行了相关的基础实验，能将硫酸锰按照文献方法制备出来，且对锰阳极泥中含有大量的金属离子进行回收。吉首大学化学化工学院创新性实验室有足够的实验场地，学校有CIP仪器、原子分光光度计、酸碱式滴定管等仪器，具有足够的实验条件。 3本项目的创新之处 本方案中采用湿法还原浸取提炼电解锰阳极泥中的锰离子，并制备出高纯硫酸锰，较氧化焙烧法 、高温还原挥发脱除重金属杂质法在产品纯度、回收率、能耗、设备投资方面具有明显优势，且保护环境，变废为宝。4项目研究计划及预期进展2011年01月-2011年06月 查阅资料和文献调研，确定实验方案。2011年07月-2011年12月 选择适当还原剂，探究并拟定实验条件。2012年01月-2012年06月 分离和除去锰阳极泥中杂质，制备硫酸锰。2012年07月-2012年12月 产品测试数据的整理总结、论文发表、项目结题。 5项目研究的预期成果电解锰阳极泥制备获得高纯度硫酸锰，分离回收阳阳极泥中的贵重金属，并发表论文1-2篇。四、项目保障机制（800字以内）1经费预算及经费使用计划经费开支项目经费预算（万元）用途简要说明材料费0.2原材料的购买测试费0.2CIP等测试论文发表费0.1版面费总计（万元）0.5总经费2条件保障（实验室、设备、场地、设施等具体情况）吉首大学化学化工学院创新性实验室有足够的实验场地，学校CIP仪器、原子吸收分光光度计、酸碱式滴定管等仪器，具有足够的实验条件。五、导师意见（600字以内）项目研究的选题意义、项目研究方案的科学性、可行性1该课题能够理论联系实际，从解决环境污染、资源再利用等关键问题入手，探究电解锰阳极泥各方面应用，具有较强的理论意义和实用价值，有一定的创新性。2课题设计技术方法先进，理论说服力充分。说明申请者基本掌握了本领域的发展方向和主要文献，能站在当代应用化学前沿开展课题研究和理论探索，具备坚实的本学科基础及扎实的实验操作技能。3课题书写规范，原理方法正确，逻辑结构清晰，文字表达流畅，建议作为大学生研究性学习和创新性实验计划项目。 导师签字： 年 月 日六、学院计划项目负责人意见计划项目负责人（签字）：年 月 日七、学院推荐意见 学院负责人签字： 学院(盖章)年 月 日八、学校评审意见1专家组评审意见 专家组组长（签字）：年 月 日2教务处意见 教务处处长（签字）： 教务处（盖章） 年 月 日3主管教学校长意见：主管教学校长（签字）： （盖章） 年 月 日九、申请者承诺本人保证上述填报内容的真实性。如果获得资助，我与本项目组的全体成员