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随着我国的电炉冶炼产业的飞速发展,电炉粉尘的产量也在飞速增加,电炉粉尘的回收利用具有重要的应用价值。目前,电炉粉尘的处理方法主要有:填埋法、固化法、返回烧结法、火法处理工艺和湿法处理工艺等。上述几种方法均存在一定的不足,因此需要寻找一种对环境友好、能耗小的方法。氯化胆碱-尿素低共熔溶剂(ChCl-urea DES)具有高电导率、低熔点、制备方法简单、生产成本低等优点,特别是对ZnO有较高的溶解度,因此ChCl-urea低共熔溶剂是处理含锌电炉粉尘的理想浸出溶剂。本文以电炉粉尘为研究对象,通过还原焙烧使电炉粉尘中ZnFe204还原为ZnO和铁氧化物,研究温度和预处理对铁酸锌和电炉粉尘还原焙烧产物的影响;然后采用ChCl-urea低共熔溶剂对还原焙烧产物进行浸出,研究还原焙烧条件对锌浸出率的影响;最后在ChCl-urea-ZnO体系中进行电沉积,研究温度对Zn2+电化学行为、沉积层形貌和锌元素含量、电沉积电流效率的影响。本文的主要研究内容及结论如下:(1)采用固体碳将电炉粉尘中含铁锌主要物相选择性还原为铁氧化物和ZnO在热力学上是可行的,合适的温度范围为582℃-940℃之间;焙烧温度对还原焙烧产物的物相组成和锌元素含量影响显著,800℃为铁酸锌和电炉粉尘的较优还原焙烧温度。(2)提高焙烧温度有利于促进还原焙烧产物中ZnO在ChCl-urea低共熔溶剂中的溶解,还原焙烧产物浸出渣的特征峰与还原焙烧产物基本一致;800℃下预处理后电炉粉尘的还原焙烧产物在ChCl-urea低共熔溶剂中的浸出效果相对较好,此时锌浸出率约为20%。(3)Zn2+在ChCl-urea-ZnO低共熔溶剂中的还原反应属于准可逆反应,80℃为锌电沉积较为理想的温度,此时Zn2+的还原电位最小(约为-0.78V);Zn2+在Cu基体上的成核机理为扩散控制下的三维瞬时半球形成核,在不同的温度和电位条件下Zn2+的成核机理均未发生改变;随着电位的负移、温度的升高,电化学反应的电荷转移电阻不断减小,对Zn2+在ChCl-urea-ZnO低共熔溶剂中的电沉积过程有利。(4)温度对沉积层的形貌、锌元素含量以及电沉积电流效率影响显著,当电沉积温度由60℃升至70℃时,锌沉积层形貌发生明显变化,由六边体结构转变为层片状结构;80℃为锌电沉积的较优温度,此时电沉积电流效率最高(约为47%)且沉积层中锌元素含量最高(约为91%)。(5)采用ChCl-urea低共熔溶剂对预处理后电炉粉尘在800℃下的还原焙烧产物进行浸出,浸出液经恒电压电沉积(电压为-1.5V、温度为80℃、时间为2h)在铜片上得到均匀致密且锌含量较高的沉积层,实现电炉粉尘中锌元素的回收。