CN112281188A - 一种铅锌冶炼用骨胶添加剂的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅锌冶炼用骨胶添加剂的加工工艺，涉及冶炼技术领域，本发明以骨胶作为起始原料，经水解反应得到氨基酸，再由氨基酸与1‑氯乙酰基‑3‑吡咯烷酮经取代反应生成改性骨胶，最后添加水解聚马来酸酐作为辅料制得骨胶添加剂；该骨胶添加剂应用于铅锌冶炼后能够提高电解效率，降低生产能耗，并得到表面平整且光亮的析出金属。
Description
技术领域：
本发明涉及冶炼技术领域，具体涉及一种铅锌冶炼用骨胶添加剂的加工工艺。
背景技术：
在冶炼领域，骨胶添加剂的应用十分广泛，骨胶可以通过链上所带配位基团的配合作用以及在阴极板的吸附作用以减少杂质金属的析出，抑制微电池的形成，减少氢的析出，提高电流效率，降低金属的杂质含量，并获得表面致密光滑的析出金属。
虽然骨胶具有上述优点，但同时也存在明显的缺点，由于其依靠粘结力在电极表面形成薄膜，因此会阻碍金属的析出，增加电解液的电阻，使阴极极化增大，从而导致能耗的增加。并且，也能影响析出的金属与阴极基本金属的结合，使电流效率降低，析出金属表面粗糙。此外，研究表明，骨胶易分解形成甘氨酸影响电解液成分及电阻，也会导致能耗增加。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种铅锌冶炼用骨胶添加剂的加工工艺，先将骨胶经水解形成氨基酸，氨基酸再经化学接枝改性得到改性骨胶，最后通过辅料的添加制得骨胶添加剂，将该骨胶添加剂应用于铅锌冶炼后能够得到表面致密光滑的铅锌板，同时显著降低生产成本，提高生产效率。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种铅锌冶炼用骨胶添加剂的加工工艺，包括以下工艺步骤：
(1)向热水中加入骨胶，待骨胶充分溶胀后加入氢氧化钠，加热进行水解反应，水解完成后滴加稀酸调节pH至中性，得到水解混合物；
(2)向上述制备的水解混合物中滴加由1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮、碳酸钾和水配制而成的混合溶液，并加热进行取代反应，利用红外光谱法监测反应，待氨基酸分子中的伯胺反应完全后停止反应，自然冷却，待温度降至40℃以下后过滤，取滤渣，水洗，干燥，得到改性骨胶；
(3)向上述制备的改性骨胶中加入水解聚马来酸酐，混合均匀，得到骨胶添加剂。
所述热水的温度为50-70℃。骨胶在热水中快速溶胀形成溶液，以便进行水解反应。
所述骨胶、热水、氢氧化钠的质量比为1:1-5:0.01-0.1。
所述稀酸为稀盐酸。通过稀酸盐对过量氢氧化钠的中和生成氯化钠，目的是降低体系的碱性，进而减轻加工工艺所产生废水的污染性和处理难度。
所述水解反应的温度为50-70℃。
所述1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮、碳酸钾的摩尔用量比为1:1-1.05。
所述混合溶液中1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮的质量浓度为5-25％。
所述取代反应的温度为60-80℃。
所述改性骨胶、水解聚马来酸酐的质量比为1:0.05-0.1。
在碱性条件下，骨胶经水解形成多种氨基酸。
骨胶水解所形成的氨基酸与1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮的反应方程式如下：
其中，R-NH2为骨胶水解所形成的氨基酸的通式。
通过氨基酸与1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮的取代反应，在氨基酸的分子结构上连接吡咯烷酮基团。
以水解聚马来酸酐作为辅料，在铅锌冶炼时通过骨胶添加剂中水解聚马来酸酐的添加来进一步提高阴极电流效率，降低生产能耗。
本发明的有益效果是：本发明以骨胶作为起始原料，经水解反应得到氨基酸，再由氨基酸与1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮经取代反应生成改性骨胶，最后添加水解聚马来酸酐作为辅料制得骨胶添加剂；该骨胶添加剂应用于铅锌冶炼后能够提高电解效率，降低生产能耗，并得到表面平整且光亮的析出金属。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
以下实施例和对比例中的骨胶购自廊坊晨坤化工建材有限公司。
实施例1
(1)向300份60℃热水中加入100份骨胶，待骨胶溶胀15min后加入5份氢氧化钠，加热至70℃进行水解反应，水解完成后滴加25％稀盐酸调节pH至7，得到水解混合物；
(2)向上述制备的水解混合物中滴加由16份1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮、14份碳酸钾和水配制而成的混合溶液，混合溶液中1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮的质量浓度为12％，并加热至80℃进行取代反应，利用红外光谱法监测反应，待氨基酸分子中的伯胺反应完全后停止反应，自然冷却，待温度降至40℃以下后过滤，取滤渣，水洗，干燥，得到改性骨胶；
(3)向上述制备的100份改性骨胶中加入5份水解聚马来酸酐，混合均匀，得到骨胶添加剂。
实施例2
(1)向300份60℃热水中加入100份骨胶，待骨胶溶胀15min后加入5份氢氧化钠，加热至70℃进行水解反应，水解完成后滴加25％稀盐酸调节pH至7，得到水解混合物；
(2)向上述制备的水解混合物中滴加由16份1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮、14份碳酸钾和水配制而成的混合溶液，混合溶液中1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮的质量浓度为12％，并加热至80℃进行取代反应，利用红外光谱法监测反应，待氨基酸分子中的伯胺反应完全后停止反应，自然冷却，待温度降至40℃以下后过滤，取滤渣，水洗，干燥，得到改性骨胶；
(3)向上述制备的100份改性骨胶中加入8份水解聚马来酸酐，混合均匀，得到骨胶添加剂。
对比例1
对比例1制备骨胶添加剂的步骤同实施例1，不同之处是未添加水解聚马来酸酐。
(1)向300份60℃热水中加入100份骨胶，待骨胶溶胀15min后加入5份氢氧化钠，加热至70℃进行水解反应，水解完成后滴加25％稀盐酸调节pH至7，得到水解混合物；
(2)向上述制备的水解混合物中滴加由16份1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮、14份碳酸钾和水配制而成的混合溶液，混合溶液中1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮的质量浓度为12％，并加热至80℃进行取代反应，利用红外光谱法监测反应，待氨基酸分子中的伯胺反应完全后停止反应，自然冷却，待温度降至40℃以下后过滤，取滤渣，水洗，干燥，得到骨胶添加剂。
对比例2
对比例2制备骨胶添加剂的步骤同实施例1，不同之处是未进行取代反应。
(1)向300份60℃热水中加入100份骨胶，待骨胶溶胀15min后加入5份氢氧化钠，加热至70℃进行水解反应，水解完成后滴加25％稀盐酸调节pH至7，得到水解混合物，干燥，得到改性骨胶；
(2)向上述制备的100份改性骨胶中加入5份水解聚马来酸酐，混合均匀，得到骨胶添加剂。
对比例3
对比例3制备骨胶添加剂的步骤同实施例1，不同之处是以骨胶替代改性骨胶。
向100份骨胶中加入5份水解聚马来酸酐，混合均匀，得到骨胶添加剂。
骨胶添加剂的应用：
准备电解液：含锌80g/L，铅30g/L，pH值6。
准备电解槽：购自陕西优创环保科技有限公司的旋流电解槽。
向电解液中加入骨胶添加剂，浓度为0.1g/L，电解，测定电流效率和直流电耗，结果见表1。
表1电流效率和直流电耗测定结果
由表1可以得知，以水解聚马来酸酐作为辅料可以优化骨胶添加剂的使用效果，并且改性骨胶的制备更能优化骨胶添加剂的使用效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种铅锌冶炼用骨胶添加剂的加工工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
(1)向热水中加入骨胶，待骨胶充分溶胀后加入氢氧化钠，加热进行水解反应，水解完成后滴加稀酸调节pH至中性，得到水解混合物；
(2)向上述制备的水解混合物中滴加由1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮、碳酸钾和水配制而成的混合溶液，并加热进行取代反应，利用红外光谱法监测反应，待氨基酸分子中的伯胺反应完全后停止反应，自然冷却，待温度降至40℃以下后过滤，取滤渣，水洗，干燥，得到改性骨胶；
(3)向上述制备的改性骨胶中加入水解聚马来酸酐，混合均匀，得到骨胶添加剂。
2.根据权利要求1所述的铅锌冶炼用骨胶添加剂的加工工艺，其特征在于：所述热水的温度为50-70℃。
3.根据权利要求1所述的铅锌冶炼用骨胶添加剂的加工工艺，其特征在于：所述骨胶、热水、氢氧化钠的质量比为1:1-5:0.01-0.1。
4.根据权利要求1所述的铅锌冶炼用骨胶添加剂的加工工艺，其特征在于：所述稀酸为稀盐酸。
5.根据权利要求1所述的铅锌冶炼用骨胶添加剂的加工工艺，其特征在于：所述水解反应的温度为50-70℃。
6.根据权利要求1所述的铅锌冶炼用骨胶添加剂的加工工艺，其特征在于：所述1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮、碳酸钾的摩尔用量比为1:1-1.05。
7.根据权利要求1所述的铅锌冶炼用骨胶添加剂的加工工艺，其特征在于：所述混合溶液中1-氯乙酰基-3-吡咯烷酮的质量浓度为5-25％。
8.根据权利要求1所述的铅锌冶炼用骨胶添加剂的加工工艺，其特征在于：所述取代反应的温度为60-80℃。
9.根据权利要求1所述的铅锌冶炼用骨胶添加剂的加工工艺，其特征在于：所述改性骨胶、水解聚马来酸酐的质量比为1:0.05-0.1。
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