电解MnO2生产方法及工艺流程

制备mno2的方法Mno2是一种金属氧化物，具有重要的化学和物理性质，它是一种多功能材料，广泛用于电子、化学、精细化工领域。

自20世纪60年代起，Mno2的制备发生了很大的变化，其技术渐趋成熟。

Mno2可以通过多种方法制备，如水热法、湿法水解法、电解法、化学水解法等。

由于Mno2是金属离子和氧化物，具有很强的抗腐蚀性，所以制备过程必须充分考虑安全因素。

1、水热法水热法是一种常用的Mno2制备方法，主要是将金属（如钼、钔、氧化钴等）与氧化剂（如氧气、氯气等）混合在水中，随后加热，使金属与氧化剂发生反应，形成Mno2沉淀物。

Mno2沉淀的颗粒大小和形状受温度、时间、浓度、pH值等因素的影响。

此外，制备过程中还可以添加氧化剂、碱类或酸类调节剂，调节Mno2颗粒的大小和性质。

2、湿法水解法湿法水解法是Mno2制备中经常采用的方法，具体流程是将金属（如钼、钔、氧化钴等）、氧化剂（如氧气、氯气等）、水和有机溶剂混合，加入碱类、酸类调节剂后反应，形成稳定的Mno2溶液。

3、电解法电解法是一种制备Mno2的高纯度的方法，它的基本原理是，将金属（如钼、钔、氧化钴等）作为负极，氧化剂（如氧气、氯气等）作为阳极，在溶液中通过电解，使金属与氧化剂发生化学反应，形成Mno2溶液，然后用烧结或活性炭活性等工艺将Mno2溶液脱水脱溶剂，室温即可获得Mno2沉淀物。

4、化学水解法化学水解法是利用金属氧化物的水解反应，通过合成金属氧化物及水解反应，将金属（如钼、钔、氧化钴等）与过氧化物（如H2O2、KMnO4等）混合，反应后蒸发去除溶剂，用烧结或活性炭吸附脱水脱溶剂后即可得到Mno2沉淀物。

综上所述，Mno2可以通过水热法、湿法水解法、电解法和化学水解法等方法制备，在制备过程中需要充分考虑安全因素，调节因素，同时要注意合成的Mno2沉淀物的粒径和形状等。

Mno2在电子、化学、精细化工领域都有广泛的应用，高纯度的Mno2至关重要，所以全过程需要严格控制。

电解锰工艺流程2010/8/10 11:52:47碳酸锰矿是直接利用硫酸与碳酸锰化合反应制取硫酸锰溶液，再通过中和、净化、过滤等一系列工艺制备为电解液，经加入添加剂如二氧化硒、亚硫酸铵等即可进入电解槽进行电解；利用二氧化锰生产电解锰的工艺与用碳酸锰生产工艺有所差别，主要是二氧化锰在一般条件下不与硫酸反应，必须经处理为二价锰后再与硫酸反应制备硫酸锰溶液，其处理方法一般为焙烧法，是将二氧化锰与还原性物质（一般为煤炭）共同混合后密闭加热，在一定温度下C将四价锰还原为二价锰，粉碎后与硫酸反应，这种方法称为焙烧法；另一种方法是称为两矿法的，即是用二氧化锰矿粉和硫铁矿在硫酸作用下发生氧化还原反应来制备硫酸锰。

不过这两种方法由于成本较高，业内基本不与采用，其中，焙烧法较之于两矿法更为普遍，但由于很多的焙烧生产厂使用的焙烧炉是简单易制但能耗较高污染较大的反射炉，前几年，国家发改委已明令取缔反射炉用于生产电解锰生产工艺。

下面是废渣的处理方法:电解锰渣为含CaSO4·2H2O较高的工业废料,如果加以利用,将获得较好的经济效益与社会效益。

将锰渣分别进行105℃低温烘干和300℃高温锻烧处理,然后替代石膏配制水泥试验并按国家标准检测方法进行相关水泥性能试验。

结果表明,电解锰渣的缓凝作用虽差于天然石膏,但可完全替代天然石膏生产水泥;且高温锻烧处理的电解锰渣的缓凝和增强作用,均好于低温烘干料。

锰是一种金属元素，电解金属锰是制造四氧化三锰的主体材料，另外由于纯度高、杂质少，是生产不锈钢、高强度低合金钢、铝锰合金、铜锰合金等的重要合金元素，也是电焊条、铁氧体、永磁合金元素，及许多医药化工用锰盐生产中不可缺少的原料；新开发的减振合金也需用电解金属锰。

近几年来，世界铝工业成为电解金属锰的主要用户。

在钢铁工业中，电解金属锰也用来做脱氧剂和脱硫剂。

据统计，每吨钢消耗电解金属锰平均为 0.06kg 。

随着冶金技术的进步，高效钢材及喷射冶金技术得到了很大的发展，电解金属锰粉在冶金工业中的应用已日益增加，用量扩大，突破了上述指标。

第8课时 关键能力——氧化还原反应的配平及计算近五年，全国理综卷及自主命题省市单科化学卷都重点考查信息型氧化还原方程式的书写、氧化还原滴定及计算等，高考常将离子反应和氧化还原反应融合在一起考查，即书写离子方程式时往往要用到氧化还原反应理论知识，有关氧化还原反应的计算通常是以化工流程或物质制备综合实验为载体，将氧化还原反应原理应用到生产、生活和最新科技成果中，体现《中国高考评价体现》中对学习掌握、实践探索、思维方法等学科核心素养的要求，考生要阅读文本、获取信息、整合知识，并合理运用科学的思维方法，有效地组织整合学科的相关知识，调动运用学科的相关能力，高质量地认识问题、分析问题、解决问题，体现化学学科的本质价值。

考向1 氧化还原反应方程式的配平(理解与辨析能力)配平氧化还原反应方程式要依据“三个守恒规律”：角度1 基本型氧化还原反应方程式的配平基本型氧化还原反应方程式中，各反应物和生成物均提供，要求根据氧化还原方程式配平的基本方法，配平该化学方程式，确定某物质的化学计量数等，体现氧化还原反应原理在化工生产中的具体应用，要求考生在正确思想观念引领下，综合运用多种知识或技能来解决生活、生产实践中的应用性问题。

(2017·全国卷Ⅲ，27题节选)重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr 2O 3，还含有硅、铝等杂质：铬铁矿 ―————————―→①熔融、氧化Na 2CO 3、NaNO 3熔块 。

(1)步骤①的主要反应为：FeO ·Cr 2O 3＋Na 2CO 3＋NaNO 3――→高温Na 2CrO 4＋Fe 2O 3＋CO 2＋NaNO 2上述反应配平后FeO·Cr 2O 3与NaNO 3的系数比为________。

解析 第一步；标变价第二步：列得失第三步：求总数确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的化学计量数。

第四步：配系数先配平变价元素，再利用原子守恒配平其他元素。

电解二氧化锰的特殊处理方法电解二氧化锰粉末，因其中还含有若干Mn3+离子，故其MnO2中的x 值，约为1.93~1.91，若将电解二氧化锰进行酸洗，则可稍许增加其x值1、二氧化锰的酸洗净化：，电位也会有所提高，例，在80~90o C的9~1.0M 硫酸中洗涤数小时，粉红色的Mn3+被溶出，其电位比酸洗前显著地提高，我国某厂也在电解二氧化锰的后处理中增加一道酸洗工序，MnO2含量可提高1%左右，Cu含量下降20~30%，比重从3.4~3.7提高到4.1~4.4。

2、去除电解二氧化锰中铅和铜杂质的方法。

通过电解在阳极获得二氧化锰，而同时利用阴极反应获得铜的电解方法是引人注目的，但是所得的二氧化锰中含铜0.5~0.6%、含铅约3%左右（用含银1%的铅合金作阴极），（二氧化锰成分为：MnO288.22%、Cu0.57%、Pb3.17%）作试样，用硫酸和硝酸的混合酸液进行洗涤试验：最佳处理条件为：洗液成分：硫酸+3%硝酸洗涤时间：200小时搅拌机转速：140~200转/分温度：80o C物料粒度：0.25~0.063毫米，固液比：1：10~12酸洗后MnO2中含铜可降至0.01‰，含铅可降至0.06%3、去除电解二氧化锰中低价锰氧化物的方法：一般来说，EMD中含有2~3%的低价锰氧化物，天然二氧化锰如用稀硫酸加热溶浸，则发生下列反应。

Mn2O3+H2SO4=MnO2+MnSO4+H2OMn2O4+2H2SO4=MnO2+2MnSO4+2H2OMnO+H2SO4=MnSO4+H2O这样可提高天然二氧化锰的纯度，但是，这种直接用稀硫酸热浸法不适用于去除电解二氧化锰的低价锰氧化物，但可将稀电解二氧化锰粉碎至易于同硫酸混合或粗碎的程度（例5~6毫米），加稀硫酸其用量是EMD中低价锰氧化物质量估计的，一般为二氧化锰的0.5~2.0%左右，在混合机内混合均匀，在180~300o C 的温度熔烧，其熔烧时须根据硫酸用量及溶烧温度而定，一般为30~60分钟，注意不可熔烧过度，否则低价氧化物将向难溶性转变，再将硫酸化熔烧物用稀硫酸（浓度为50~400克/升）在70~80o C的温度进行处理，经熔烧的低价锰氧化物便可被溶解，再进行过滤、水洗、干燥，即可得到精制的二氧化锰。

电解金属锰生产工艺流程主要分两个阶段：(1)制备电解溶液。

采用锰矿粉与无机酸反应，加热制取锰盐溶液，同时向溶液中加入铵盐作缓冲剂，用加氧化剂氧化中和的方法除去铁，加硫化净化剂除去重金属，然后过滤分离，在溶液中加入电解添加剂作为电解溶液。

目前工业生产广泛采用硫酸浸锰方法制取电解液，用氯化锰盐溶液电解制取金属锰的方法还未形成规模性生产。

制取硫酸锰所用的锰矿粉分菱锰矿和软锰矿两种。

用菱锰矿粉制取硫酸锰的主要化学反应为：MnCO3+H2SO4→MnSO4+CO2↑+H2O用软锰矿制取硫酸锰，先要对软锰矿进行还原焙烧，还原成一氧化锰，然后用硫酸浸取，其主要化学反应为：MnO+H2SO4→MnSO4+H2O(2)电解操作过程。

向隔模电解槽注入含硫酸铵的硫酸锰水溶电解液，接通直流电，产生电析作用，在阴极板上析出金属锰，阳极板析出氧气；周期性地更换阴极板，对电析产物进行钝化、水洗、烘干、剥离等处理，获得金属锰产品。

阴极板上的反应为：Mn2++2e→Mn↓阳极板上的反应为：生产方法原料技术条件用硫酸锰作原料制取金属锰，所需原料主要有锰矿粉、硫酸、硫酸铵、氧化剂、还原剂、添加剂等。

锰矿粉分菱锰矿和软锰矿两种：(1)菱锰矿(MnCO3)，质量要求符合国家标准GB3714-83的1-4级。

(2)软锰矿(MnO2)，质量要求符合国家标准GB3714-83的1-4级。

锰矿粉以锰含量高，杂质元素种类少、含量低为佳，特别是铁和重金属元素的含量要求尽可能低。

工业硫酸(H2SO4)质量指标应符合国家标准GB534-82。

硫酸铵［(NH4)2SO4］，质量指标应符合国家标准GB535-83。

液氨或氢氧化铵(NH3、NH4OH)质量指标应符合国家标准GB536-82(CO2含量不大于0.05g/L)。

还原剂用无烟煤粉，粒度 2mm以下，灰分小于14%。

净化剂(用于沉淀重金属)有：(1)饱和(NH4)2S溶液；(2)福美钠［(CH3)2NCS2Na］简称SDD，含量大于88%；(3)乙硫氮［(CH3CH2)2NCS2Na·3H2O］。

第一章设计要求和原则1.1 概述本项目为俄罗斯CHEK-SU公司建设的年产8万吨电解金属锰项目，生产主原料为公司生产的氧化锰和碳酸锰精矿，采用湿法冶炼工艺，年生产天数330天，年生产产量为80000吨，设计四条电解生产线。

采用有硒电解、无铬钝化环保工艺，生产中产生的粉尘、酸雾回收利用，废水全部回收至污水处理站处理后重复使用，废渣排至尾矿库堆存，电解冷却水闭路循环使用。

1.2设计指导思想和编制原则1.2.1设计指导思想1、设计执行相关的方针、政策，使设计做到切合实际，技术先进，经济合理，安全适用。

2、全面贯彻综合利用俄罗斯CHEK-SU公司锰矿资源的基本方针，有效保护和科学合理开发利用当地资源。

3、优化冶炼工艺流程，在经济合理的条件下，尽量提高金属回收率。

4、遵循可持续发展的观念，严格执行环境保护法规、安全和工业卫生法规，加强综合利用，减少三废排放，完善三废处理设施，控制对环境的污染，做到环境措施与工程建设“三同时”。

5、设计中在各个环节注意节省能源和降低成本。

6、严格按设计程序开展设计工作，确保设计质量。

1.2.2设计原则、产品产量和质量及能源消耗保证值1、建设年产8万吨电解金属锰工厂，工厂一次建成投产；2、项目设计生产的产品为含Mn99.8%的电解金属锰（中华人民共和国黑色冶金行业标准（YB/T051-2003），牌号为DJMnD）；3、主原料采用俄罗斯奇克苏福克公司生产的碳酸锰矿、氧化锰矿，湿法冶炼生产工艺；4、本项目采用目前行业最新的设备和工艺，对生产过程中产生的废气、废水、废渣均采取了有效的治理措施，达到清洁生产及环保要求，工艺技术达到目前同行业先进水平；5、本次项目采用的技术经济指标为：（1）每条电解生产线330天生产量为20000吨，设计四条电解生产线，生产规模80000吨/年（产品合格率为100%）；（2）电解采用SeO2添加剂，正常生产时，电流效率68～70%，电流密度320～380A/m2，槽电压为4.2～4.6V，每吨锰直流电耗≤6500kWh；（3）项目采用的碳酸锰精矿Mn27%，氧化锰精矿Mn35%，本批次全锰分析结果中，二价锰回收率：85%；（4）电解金属锰产品Mn含量达到99.8%，即产品质量符合中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T051－2003；6、废弃场和排放场的再利用，应符合俄罗斯联邦的卫生和自然保护立法要求。

制备二氧化锰（MnO2）正极材料通常有几种方法，以下是其中两种常见的方法：
1.化学合成法：
a. 准备一个适当的锰盐溶液，如锰硫酸盐溶液。

b. 在搅拌下，将还原剂（如氨水、亚硫酸盐等）缓慢加入到锰盐溶液中，此过程会产生沉淀。

c. 沉淀经过过滤、冷却和干燥后，得到二氧化锰粉末。

2.电化学沉积法：
a. 准备一个含有锰离子的电解液，如锰硫酸盐溶液。

b. 将金属锰作为阳极，选择合适的导电材料作为阴极，并将它们浸泡在电解液中。

c. 施加适当的电流和电位，在电极表面上使锰离子发生还原反应，形成二氧化锰沉淀。

d. 经过一定时间的沉积后，将电极取出并清洗，得到结晶良好的二氧化锰正极材料。

无论使用哪种方法，制备二氧化锰正极材料时需要注意控制反应条件，如温度、pH值、电流密度等，以获得所需的纯度和结晶度。

此外，后续的处理步骤可以包括过滤、洗涤、干燥和研磨等，以获得理想的形态和颗粒大小的二氧化锰材料。