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摘要：生产实践表明铜电解精炼过程中加入适量的添加剂是获得优质阴极铜的有效措施之一。硫脲是目前铜电解精炼中广泛使用的添加剂之一,但其在电解液中易分解,使阴极铜中S含量升高。因此,开发一种全新、高效的添加剂具有重要的意义。本论文首先从含铬的革屑中提取明胶,然后以提取的明胶为原料合成得到一种明胶-丙烯酰胺共聚物并将其应用于铜电解精炼中,且对其作用机理进行了一定的研究。采用CaO水解法从废旧皮革中提取明胶,实验结果表明,随着CaO用量的增加,明胶的产率先增大后减小,明胶产率随水解温度的升高而升高,而液固比(mL/g)和水解时间对明胶产率的影响不大；明胶水溶液(6.67%,wt%)的相对粘度随CaO用量,水解温度,液固比和水解时间的增加而渐降低；提取明胶的适宜条件为：按皮革用量的7%加入CaO,水解温度为75℃,液/固比为5：1,水解时间为2h。在此条件下制得的明胶产率为49.5%,明胶水溶液(6.67%,wt%)的相对粘度为1.95,明胶中Cr含量为2.07ppm。结果表明,以过硫酸钾为引发剂,在水溶液中可以合成明胶一丙烯酰胺共聚物(PGAM),且随着反应温度的升高,引发剂浓度的增加,PGAM水溶液(0.003%,wt%)的相对粘度先升高后降低；随着反应时间和丙烯酰胺浓度的增加,PGAM水溶液的相对粘度逐渐升高。合成PGAM的适宜条件为：反应温度为55℃,反应时间为120min,引发剂浓度为0.0012g/mL,明胶浓度为0.04g/mL,丙烯酰胺浓度为0.06g/mL,在此条件下合成的PGAM,其水溶液(0.003%,wt%)相对粘度为1.7。铜电解实验表明,pGAM能够替代硫脲用作铜电解添加剂,且对电解液中的漂浮阳极泥具有很好的抑制作用,能够促进电解液中的As、Sb絮凝沉降。使用PGAM.明胶、骨胶和氯离子作为添加剂时,在电解液温度为65℃,电流密度为235A/m2条件下,电解168h后所得高纯阴极铜中As、Sb、Bi含量分别为0.000051%、0.000124%、0.000069%,而使用硫脲、明胶、骨胶和氯离子为添加剂时所得阴极铜中相应杂质含量分别为0.00016%,0.00027%、0.00011%。电解所得阳极泥中As、Sb、Bi含量分别为5.12%,4.04%、1.01%,使用硫脲、明胶、骨胶和氯离子为添加剂时其阳极泥中As、Sb、Bi含量分别为3.25%,2.20%、1.95%。电化学研究表明Cu2+电沉积过程是不可逆的,不含前置转换步骤的简单电荷传递反应,其交换电流密度为2.69×10-2A/cm2。PGAM在Cu2+还原过程中起极化作用,加入PGAM后,Cu2+还原峰电势负移,峰电流密度增大,而交换电流密度变化不大。明胶和骨胶在Cu2+还原过程中起极化作用,加入明胶、骨胶后,Cu2+还原峰电势负移,峰电流密度减小。低浓度的硫脲在Cu2+还原过程中起去极化作用,使Cu2+还原峰电势正移,峰电流密度增大；高浓度的硫脲在铜还原过程中起极化作用,使Cu2+还原峰电势负移,峰电流密度降低,而加入硫脲后Cu2+还原交换电流密度增大。