电解金属锰工艺流程
- 格式:doc
- 大小:30.00 KB
- 文档页数:3
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。
湿法冶炼金属锰,也就是电解法生产的金属锰称为电解金属锰。
(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:
4OH- -4e→O2+2H2O
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MnCO3转化为硫酸锰。
反应式为:
MnCO3+H2SO4→MnSO4+CO2↑+H2O
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MnO2,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:
2MnO2+C===2MnO+CO2↑+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+H2SO4===MnSO4+H2O
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MnO2,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:
MnO2+2Fe2++4H+←→2Fe3++Mn2++2H2O
再用NH3或NH4OH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++3H2O←→Fe(OH)3↓+3H+
检验Fe3+离子完全水解后,趁热过滤。
在滤液中检测(NH4)2SO4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。