大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實驗計劃項目申請書

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附件1:吉首大學(xué)大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實驗計劃項目申請書學(xué)院名稱 化學(xué)化工學(xué)院計劃項目名稱 電解錳陽極泥回收制備硫酸計戈y項目負(fù)責(zé)人 彭中維 所在專業(yè) 化學(xué)工程與工藝所在年級2009級 聯(lián)系電話 電子郵件 導(dǎo)師姓名 顏文斌 導(dǎo)師職稱 教授 填寫日期2011-04-21 吉首大學(xué)教務(wù)處制■■填寫說明及注意事項—、申報書逐項認(rèn)真填寫，填寫內(nèi)容必須實事求是，表達明確嚴(yán)謹(jǐn)?？杖表椧睢盁o”。二、 表格中的字體小四號仿宋體，1.5倍行距；需簽字部分由相關(guān)人員以黑色鋼筆或水筆簽名。均用A4紙雙面打印，于左側(cè)裝訂成冊。三、 大學(xué)生研究性學(xué)心和創(chuàng)新實驗項目是本科學(xué)生個人或創(chuàng)新團隊在導(dǎo)師指導(dǎo)下，自主進行研究性學(xué)習(xí)，自主進行實驗方法的設(shè)計、組織設(shè)備和材料、實施實驗、調(diào)查、分析處理數(shù)據(jù)、撰寫總結(jié)報告等工作。四、 項目實施原則：參與計劃的學(xué)生要對科學(xué)研究或創(chuàng)造發(fā)明有濃厚的興趣，并在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成實驗過程；參與學(xué)生要自主設(shè)計實驗、自主完成實驗、自主管理實驗；注重創(chuàng)新性實驗項目實施過程，強調(diào)項目實施過程中學(xué)生在創(chuàng)新思維和創(chuàng)新實踐方面的收獲。五、 參與大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目的學(xué)生不超過5人，項目執(zhí)行時間為1-2年。六、 指導(dǎo)老師應(yīng)具有講師以上職稱，每個指導(dǎo)老師指導(dǎo)的項目數(shù)不超過2項。七、 計劃項目必須先由導(dǎo)師提出意見、由所在學(xué)院審核后再推薦上報。推薦上報的計劃項目表一式三份（均為原件）報送教務(wù)處，同時提交電子文檔。

項目名稱電解錳陽極泥回收制備硫酸錳項目主持人彭中維學(xué)號2009103018班級09級化工2班年級09電話QQ530827377項目組其他成員學(xué)生姓名性別學(xué)院名稱專業(yè)年級聯(lián)系電話合作者簽名楊哲男化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝09指導(dǎo)教師情況姓名顏文斌性別男民族漢出生年月1965.4職稱教授專業(yè)化學(xué)研究方向礦產(chǎn)品加工及綜合利用手機號碼E-mail 指導(dǎo)老師簽名一、前期基礎(chǔ)（500字以內(nèi)）自2010年10月份以來，我們在顏文斌教授的指導(dǎo)下查閱了大量關(guān)于電解錳陽極泥回收制備硫酸錳及各方面應(yīng)用的文獻資料，對錳陽極泥回收和制備硫酸錳有了足夠的認(rèn)知和理解，在顏文斌教授的指導(dǎo)下，我們著手開展了錳陽極泥回收和硫酸錳的制備工作。經(jīng)過兩年的基礎(chǔ)化學(xué)實驗鍛煉，我們養(yǎng)成了良好的實驗習(xí)慣，培養(yǎng)出了扎實的實驗功底。成員團結(jié)一致，勤奮刻苦，積極進取。立足于吉首大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院創(chuàng)新實驗室條件，我們堅信能夠進一步開展錳陽極泥回收并制備硫酸錳的研究工作。二、項目立論依據(jù)（2000字以內(nèi)）?項目研究目的和意義在電解錳的生產(chǎn)過程中，電解槽的陽極會有大量廢渣產(chǎn)生，其中二氧化錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)達42%-48%因其組成復(fù)雜，電解過程嚴(yán)重改變了化合物性質(zhì)，利用難度大，一直以來都是作為一種工業(yè)廢渣丟棄或廉價出售。 同時還有相當(dāng)一部分陽極渣糊狀物被水沖洗排放,未能得到很好的開發(fā)和綜合利用，造成資源浪費和相當(dāng)程度的環(huán)境污染，破壞生態(tài)平衡。本研究采用濕法還原浸取處理電解金屬錳陽極泥廢渣，通過工藝流程將錳離子處理得到硫酸錳，并回收其他貴重金屬離子。本工藝不僅可以解決陽極泥環(huán)境污染問題，還可變廢為寶，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。?國內(nèi)外研究現(xiàn)狀陽極泥（anodemud）性質(zhì)：電解精練時落于電解槽底的泥狀細粒物質(zhì)。主要由陽極粗金屬中不溶于電解液的雜質(zhì)和待精練的金屬組成。往往含有貴重和有價值的金屬，可以回收作為提煉金、銀等貴重金屬的原料。例如由電解精練銅的陽極泥可以回收銅，并提取金、銀、硒、碲等。陽極泥是電解廠在長期為產(chǎn)品鍍金、銀時，陽極、陰極的沉積物及電解液流經(jīng)溝渠累積下來的殘渣，這些殘渣經(jīng)過多次篩選、熔化，可提煉出一定的金、銀成分，搭一個簡易工棚，置幾口坩堝，就能完成簡單的提煉過程。在水溶液電冶金過程中，附著于殘陽極表面或沉淀在電解槽底的不溶性泥狀物。一般為灰色，粒度約為100?200目。其中各個組分多以金屬、硫化物、 硒碲化合物、氧化物、單質(zhì)硫和堿式鹽形態(tài)存在。不溶陽極電積過程，一般不產(chǎn)生陽極泥。但在鋅電積過程中，溶液中的錳離子在陽極附近氧化成二氧化錳，形成陽極泥。這種陽極泥返回中性浸出（見浸?。┻^程，作氧化劑使用。提煉流程陽極泥中富集了貴金屬、稀有金屬和其他有價金屬。這些金屬在國民經(jīng)濟中占有很重要的地位，從陽極泥中提取這些金屬，可以獲得很大的經(jīng)濟效益。例如，處理銅陽極泥獲得的利益，足以抵償銅電解精煉的全部費用。為降低處理陽極泥的費用 ，提高稀、貴金屬的回收率，各國都在研究處理陽極泥的新工藝。中國工廠處理銅、鉛陽極泥，除傳統(tǒng)流程外還采用了以下兩個流程：選冶聯(lián)合流程取消了傳統(tǒng)流程中的貴鉛熔煉并減輕了金銀合金氧化精煉的負(fù)荷。先用稀硫酸和氯酸鈉浸出陽極泥，使銅、硒溶解，然后用浮選法從浸出渣中選出含金銀約60%的精礦,再配入蘇打、石英砂、氧化鐵等熔劑熔煉成金銀合金。

濕法流程陽極泥脫硒后，用濕法處理，主要工序為：在空氣攪拌條件下，用硫酸溶液浸出銅，并加入鹽酸使溶出的銀生成不溶的氯化銀(AgCI)，含銅的浸出液經(jīng)濃縮結(jié)晶，產(chǎn)出硫酸銅；脫銅后的陽極泥用碳酸鈉和氨水浸出，銀成絡(luò)氨鹽]Ag(NH)2CI]進入溶液，并使鉛轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徙U；銀浸出液用水合肼(H2NNHH0)還原，產(chǎn)出銀粉；浸出銀后的氨浸渣用硝酸溶液浸出鉛；向分離鉛后的脫鉛渣加入鹽酸、食鹽和氯酸鈉溶液溶解金，含金溶液用 S0還原,析出金粉；還原金后的溶液用鋅塊置換得到鉑、鈀精礦。在電解錳生產(chǎn)過程中，不可避免地在陽極區(qū)產(chǎn)生大量的廢渣，其錳含量高達 40%-50%主要成分為MF的水合氧物且含有顯著量的 PbTSf等重金屬雜質(zhì)。由于不能通過簡單機械或選礦方法直接回收利用，大多數(shù)電解錳廠采取堆存或廉價出售的方式，不僅浪費資源且易造成環(huán)境污染。對錳陽極泥的研究和利用已有報道，如氧化焙燒制備化學(xué)二氧化錳、高溫還原揮發(fā)脫除重金屬雜質(zhì)等，這些方法在產(chǎn)品純度或高熱設(shè)備投資方面使應(yīng)用具有一定的局限性。?主要參考文獻符智榮，申永強，石愛華，等.錳陽極泥焙燒酸浸氧化制備化學(xué)二氧化錳 [J].吉首大學(xué)學(xué)報,2007,28(5):107-109.湯集剛，韓至成.錳陽極泥的工藝礦物學(xué)及雜志的脫除研究 [J].礦冶,2005,14(3):75-78.申永強，符智榮，黃養(yǎng)逢,等.電解金屬錳陽極泥回收制備化學(xué)二氧化錳工藝研究 [J].中國錳業(yè),2007,25(3):14-16.譚紅翔.氧化錳礦直接浸出制備硫酸錳的幾個影響因素 [J].中國錳業(yè)，1994，12(1):52-54.⑸ 吳曉春.用軟錳礦制取硫酸錳試驗 [J]中國錳業(yè)，2005，23(2):132-34.靳曉珠，楊仲平，陳祝炳，等.低品位碳酸錳礦銨鹽焙燒富錳工藝研究 [J].中國錳業(yè),2006,24(1):33-34.李軍旗，史連軍，金會心，等?軟錳礦吸收SO氣體制取硫酸錳.曹柏林， .用貧錳礦制備硫酸錳[J].湖南有色金屬,2000,16(3):18-19.粟海鋒，孫英云，文衍宣，等.廢糖蜜還原浸出低品位軟錳礦 [J]過程工程學(xué)報.2007,7(6):1089-1093.錢偉文.我國電解二氧化錳工業(yè)的現(xiàn)狀與展望 [J].電池業(yè),2002,7(3):176-178.馬子川，謝亞勃，張雪榮.二氧化錳分析方法的改進[J].河北師范大學(xué)學(xué)報，2001,3(25):183-85.

三、項目實施方案（2500字以內(nèi)）1.項目研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題研究目標(biāo)：以電解過程中產(chǎn)生的錳陽極泥為原料對錳離子進行有效回收并制備高純硫酸錳研究內(nèi)容：（1） 研究錳陽極泥的成分（2） 探究不同還原劑對錳浸出率的影響，并選出合適的還原劑。（3） 將還原之后的混合溶液進行過濾、除雜、純化，并制備高純硫酸錳＜（4） 對陽極泥中的金、銀及其他貴重金屬進行回收。關(guān)鍵問題：（1） 還原劑的選擇。（2） 重結(jié)晶，純化獲得高純硫酸錳。（3） 分離，回收陽極泥中的各種貴重金屬。2?擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析研究方法的討論：（1）采用氧化還原滴定及絡(luò)合滴定兩步滴定對錳陽極泥成分進行定性分析。（2） 其它離子用原子分光光度計作定量分析。（3） 單因素控制分析法探索出合適的還原劑。（4） 采用CIP儀器測定錳浸出率，并計算回收率。技術(shù)路線：SlXJt —- 履肚㈱ft—-[閤虬過懣―-u寸臧轉(zhuǎn)乩]—|I嚎|一a產(chǎn)品實驗方案可行性分析：采用以木屑為例富含的纖維素（CeHoQ）n等在較濃硫酸的作用下膨脹、水解生成還

原糖,酸性條件下,可與二氧化錳發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成可溶性的硫酸錳。 工藝涉及的主要反應(yīng)為：TOC\o"1-5"\h\z(C6HwO)n+nH2SQ—n(C6H1Q)HSQ ⑴n(C6HhQ5)HSQ4+nH2Q—n(C6H2Q)+nH2SQ (2)(C6H12Q)+12H2SO+12MnQ—12MnS4+6CQ+I8H2Q (3)MnQ+HSQ—MnSGH2Q (4)2HSQ+2MnQ+C(碳素或有機質(zhì))—2MnS(+CQ+2甩0 (5)C+Q—CCb (6)我們通過查閱大量資料和文獻調(diào)研，從理論上掌握了用電解錳陽極泥制備硫酸錳的可行方法。在顏文斌教授的指導(dǎo)下，進行了相關(guān)的基礎(chǔ)實驗，能將硫酸錳按照文獻方法制備出來，且對錳陽極泥中含有大量的金屬離子進行回收。吉首大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院創(chuàng)新性實驗室有足夠的實驗場地，學(xué)校有 CIP儀器、原子分光光度計、酸堿式滴定管等儀器，具有足夠的實驗條件。3.本項目的創(chuàng)新之處本方案中采用濕法還原浸取提煉電解錳陽極泥中的錳離子，并制備出高純硫酸錳，較氧化焙燒法、高溫還原揮發(fā)脫除重金屬雜質(zhì)法在產(chǎn)品純度、回收率、能耗、設(shè)備投資方面具有明顯優(yōu)勢，且保護環(huán)境，變廢為寶。4?項目研究計劃及預(yù)期進展2011年01月-2011年06月查閱資料和文獻調(diào)研，確定實驗方案。2011年07月-2011年12月選擇適當(dāng)還原劑，探究并擬定實驗條件。2012年01月-2012年06月分離和除去錳陽極泥中雜質(zhì)，制備硫酸錳。2012年07月-2012年12月產(chǎn)品測試數(shù)據(jù)的整理總結(jié)、論文發(fā)表、項目結(jié)題。

5?項目研究的預(yù)期成果電解錳陽極泥制備獲得高純度硫酸錳，分離回收陽陽極泥中的貴重金屬，并發(fā)表論文1-2篇。四、項目保障機制（800字以內(nèi)）1?經(jīng)費預(yù)算及經(jīng)費使用計劃經(jīng)費開支項目經(jīng)費預(yù)算（萬兀）用途簡要說明材料費0.2原材料的購買測試費0.2CIP等測試論文發(fā)表費0.1版面費總計（萬元）0.5總經(jīng)費2?條件保障（實驗室、設(shè)備、場地、設(shè)施等具體情況）吉首大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院創(chuàng)新性實驗室有足夠的實驗場地，學(xué)校 CIP儀器、原子吸收分光光度計、酸堿式滴定管等儀器，具有足夠的實驗條件。五、導(dǎo)師意見（600字以內(nèi)）項目研究的選題意義、項目研究方案的科學(xué)性、可行性1?該課題能夠理論聯(lián)系實際，從解決環(huán)境污染、資源再利用等關(guān)鍵問題入手，探究電解錳陽極泥各方面應(yīng)用，具有較強的理論意義和實用價值，有一定的創(chuàng)新性。2?課題設(shè)計技術(shù)方法先進，理論說服力充分。說明申請者基本掌握了本領(lǐng)域的發(fā)展方向和主要文獻，能站在當(dāng)代應(yīng)用化學(xué)前沿開展課題研究和理論探索， 具備堅實的本學(xué)科基礎(chǔ)及扎實的實驗操作技能。3?課題書寫規(guī)范，原理方法正確，邏輯結(jié)構(gòu)清晰，文字表達流暢，建議作為大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實驗計劃項目。導(dǎo)師簽字：年月日六、學(xué)院計劃項目負(fù)責(zé)人意見計劃項目負(fù)責(zé)人（簽字）：年月日七、學(xué)院推薦意見學(xué)院負(fù)責(zé)人簽字:學(xué)院學(xué)院負(fù)責(zé)人簽字:學(xué)院（蓋章）

年月日八、學(xué)校評審意見1?專家組評審意見■專家組組長（簽字）：年月日八、學(xué)校評審意見1?專家組評審意見■專家組組長（簽字）：年月日2.教務(wù)處意見教務(wù)處處長（簽字）教務(wù)處（蓋章）3?主管教學(xué)校長意見:主管教學(xué)校長（簽字）： （蓋章）年月九、申請者承諾本人保證上述填報內(nèi)容的真實性。如果獲得資助，我與本項目組的