电解金属锰生产工艺技术流程
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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; (2)电解操作过
程。
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：
MnCO
3+H
2
SO
4
→MnSO
4
+CO
2
↑+H
2
O
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+H
2SO
4
→MnSO
4
+H
2
O
(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(MnCO
3
)，质量要求符合国家标准GB3714-83的1-4级。
(2)软锰矿(MnO
2
)，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(H
2SO
4
)质量指标应符合国家标准GB534-82。
硫酸铵［(NH
4)
2
SO
4
］，质量指标应符合国家标准GB535-83。
液氨或氢氧化铵(NH
3、NH
4
OH)质量指标应符合国家标准GB536-82(CO
2
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(NH
4)
2
S溶液；
(2)福美钠［(CH
3)
2
NCS
2
Na］简称SDD，含量大于88%；
(3)乙硫氮［(CH
3CH
2
)
2
NCS
2
Na·3H
2
O］。
电解添加剂有二氧化硫(SO
2)和二氧化硒(SeO
2
)。
用菱锰矿制取硫酸锰溶液
菱锰矿粉含锰量应大于20%，钙镁含量宜尽量低，粒度小于0.125mm。
在80-90℃
条件下，以硫酸为溶剂，可将菱锰矿粉中的MnCO
3
转化为硫酸锰。
反应式为：
MnCO
3+H
2
SO
4
→MnSO
4
+CO
2
↑+H
2
O
此反应是放热反应，平衡常数随温度的升高而减少。
用软锰矿制取硫酸锰溶液
软锰矿的主要成分为MnO
2
，浸取前先在反射炉或沸腾人还原焙烧成MnO，所用锰粉粒度小于0.125mm，无烟煤粉粒度小于1mm，煤粉的配比为锰粉质量的
0.16-0.18，焙烧温度850-900℃，其综合反应为：
2MnO
2+C===2MnO+CO
2
↑+174.6kJ
焙烧还原率85%-92%，理想的还原率应依据锰粉的含铁量确定，以满足下道工序Fe2+的需要。
焙烧后获得的锰粉用稀硫酸浸取硫酸锰的反应为：
MnO+H
2SO
4
===MnSO
4
+H
2
O
制取硫酸锰电解液的操作过程
锰粉的浸取包括两个基本过程：吸咐化学反应过程和硫酸及反应产物的扩散过
程。
扩散速度对浸取反应起着极为重要的作用。
影响扩散速度的主要因素有温度、搅拌强度、矿粉粒度、硫酸浓度等。
实际生产中搅拌速度一般为40-70r/min，硫酸浓度一般在100-150g/L范围内。
硫酸浸锰的操作过程：在酸浸罐中加入1/5体积的阳极液或回收废锰渣，开动搅拌器，加入计算好的锰粉，慢慢放入计量的硫酸。
再打开蒸汽阀加热以加速反应，剧烈反应过后，再加入阳极液至4/5体积，继续升温到90℃。
pH值2-3时，检
验Fe2+浓度，酌量加入MnO
2
，以使Fe2+氧化成Fe3+，反应1.5-2小时，检验Fe2+是否完全氧化。
反应为：
MnO
2+2Fe2++4H+←→2Fe3++Mn2++2H
2
O
再用NH
3或NH
4
OH调整pH值到6.5以上，进行Fe3+离子的水解。
反应为：
Fe3++3OH-←→Fe(OH)
3
↓
Fe3++3H
2O←→Fe(OH)
3
↓+3H+
检验Fe3+离子完全水解后，趁热过滤。
在滤液中检测(NH
4)
2
SO
4
与重金属离子的含
量后，酌量补加硫酸铵，滴入净化剂，生成重金属螯合物沉淀，静置6小时以上，充分沉淀后，进行第二次压滤，除去滤渣；再滴加电解添加剂，即成电解液。
固液分离是制液过程的重要环节，分离恰当，可减少浪费，保证溶液质量。
我国现有工业生产广泛采用橡胶板框压滤机，设备结构简单，易于操作，分离效果好，只是劳动强度较大。
硫酸锰电解液的技术要求如表1-2所示。
表1-2 硫酸锰电解液的技术要求
项目Mn2+/(g/L) (NH
4)
2
SO
4
/(g/L) pH
杂质的最大允许量/(mg/L)
Co Ni Cu Fe
指标36-40 110-130 6.5-7.0 0.5 1 5 15-20 原料：
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(MnCO
3
)，质量要求符合国家标准GB3714-83的1-4级。
(2)软锰矿(MnO
2
)，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(H
2SO
4
)质量指标应符合国家标准GB534-82。
硫酸铵［(NH
4)
2
SO
4
］，质量指标应符合国家标准GB535-83。
液氨或氢氧化铵(NH
3、NH
4
OH)质量指标应符合国家标准GB536-82(CO
2
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(NH
4)
2
S溶液；
(2)福美钠［(CH
3)
2
NCS
2
Na］简称SDD，含量大于88%；
(3)乙硫氮［(CH
3CH
2
)
2
NCS
2
Na·3H
2
O］。
电解添加剂有二氧化硫(SO
2)和二氧化硒(SeO
2
)。
工艺操作：
电解操作
电解槽
电解是在隔膜电解槽中进行的。
电解遭由槽体、假底、隔模、蛇形铅管、阴极和阳极等部分组成。
槽体为内衬聚氯乙烯塑料软板的长方体。
假底为用杉木加工制的隔膜框座。
隔膜框座下端就安放在假底的凹槽内。
隔膜由杉木制或聚氯乙烯制隔膜框外套隔膜袋构成。
隔膜下部漏空，使假底下部与隔膜内的窨连通，构成阳极区；其余区域为阴极区。
蛇形铅管外径φ25mm，材质PbSb或PbSb
2
；内通自来水，以降低槽液温度。
阴极一般采用厚度1.5mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢板制作。
阳极采用铅锑锡银四元合金制成，阳极板的有效面积要求为阴极板有效面积的55%-60%，阳极板外形尺寸略小于阴极板(一般长度小2cm，宽度小于4cm)，必要时在阳极板上开栅孔。
电解条件。
