離子液體在有色金屬冶金中的應用

      有色金屬是我國的重要戰略資源，是航空航天、交通、電子信息和能源工業等產業部門發展的重要物質基礎．近幾年來我國有色金屬工業取得了舉世矚目的成就，有色金屬總產量已連續6年世界第一，其中鋁產量最大，位居10種有色金屬之首，雖然我國有色冶金工業取得了極大成績，但仍存在生產流程長、操作復雜、能量消耗巨大、污染嚴重等問題，此外，國家明確提出了“十一五”期間國內單位生產總值能耗降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%的約束性指標．在這樣的新形勢下如何在滿足國民經濟高速發展對有色金屬需求的同時在原來的基礎上再降低能耗、減少污染物排放量，已成為當今綠色冶金電化學和環保工業刻不容緩的任務．離子液體的出現及其發展為有色金屬提取與分離提供了一種新的可能途徑．

       離子液體是室溫離子液體的簡稱，是由特定有機陽離子和陰離子構成的在室溫或接近室溫下呈液態的熔鹽體系，它具有一系列獨特的物化性能，是一種真正的“綠色”溶劑，已廣泛和成功地用于材料制備、催化、金屬電沉積、燃料電池等領域．離子液體作為一種溶劑，提供了與傳統分子溶劑完全不同的環境，一些化學反應（包括電化學反應）在離子液體中進行則可能取得與傳統化學不同的令人驚異的結果，在金屬的電解精煉方面，離子液體是一種理想的室溫液態電解質，它融合了高溫熔鹽和水溶液的優點：具有較寬的電化學窗口，在室溫下即可得到在高溫熔鹽中才能電沉積得到的金屬和合金，但沒有高溫熔鹽那樣的強腐蝕性；同時，在離子液體中還可電沉積得到大多數能在水溶液中得到的金屬，且無副反應，因而得到的金屬質量更好，特別是對鋁、鈦、硅和鍺等很難在水溶液中電沉積得到的金屬更是如此．離子液體的上述特性及其良好的電導率使之成為電沉積研究的嶄新的電解質．在金屬及其氧化物的溶解腐蝕、礦物中有價元素提取分離等方面，離子液體具有不易揮發和燃燒、可溶解許多無機物和有機物、易通過物理方法再生的優點，是一新型“綠色”溶劑，這些特性使其在冶金和材料制各領域尤其是有色金屬提取與分離等方面具有廣闊的應用前景，在國家自然科學基金的資助下，中國科學院過程工程研究所、長春應用化學研究所、中南大學、昆明理工大學等單位陸續開展了相關研究工作，并取得了一定進展。

      本文就國內外這一領域的研究熱點、進展和趨勢，結合本課題組開展的研究工作，著重介紹離子液體在金屬及其氧化物的溶解與腐蝕、活潑金屬鎂鋁鈦電沉積及黃銅礦濕法冶金中的應用．

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