电解金属锰产工艺流程

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1、电解金属锰生产工艺流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；(2)电解操作过程。(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。(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

2、理，获得金属锰产品。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(MnO)，质量要求符合国家标准GB3714-83的1-4级。2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 SO )质量指标应符合国家标准GB534-82。 24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

3、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：饱和(nh4)2S溶液；(2) 福美钠(CH ) NCS Na简称SDD,含量大于88%；3 22(3) 乙硫氮(CH3CH2)2NCS2Na3H2O。电解添加剂有二氧化硫(SO )和二氧化硒(SeO )。22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

4、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90C。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：MnO +2Fe2+4H+一2Fe3+Mn2+2H O22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 IFe3+3H2OFe(OH)3 1+3H+检验Fe3+

5、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。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) SO /(g/L)4 24pH杂质的最大允许量/(mg/L)CoNi厂Cu厂Fe指标36-40110-1306.5-7

6、.00.51厂515-20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。工业硫酸(H SO )质量指标应符合国家标准GB534-82。 24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：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)2NCS2Na3H2O。电解添加剂

7、有二氧化硫(SO )和二氧化硒(SeO )。22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25mm，材质PbSb或PbSb2；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

8、%，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 电解法生产金属锰除对电解液有严格的技术要求外，还要严格控制电解条件，如电 流密度、槽液锰含量、pH值、温度、硫酸铵浓度、二氧化硒加入量等电解槽控制指标如表1-3所示。表1-3电解槽控制指标序 号名称指标备注1Mn2+(阴极房)/(g/L)15-202(NH ) SO /(g/L)4 24110-1303pH7-8.44温度/c35-405亚硒酸(以Se 计)/(g/L)0.03-0.04加入补充液6阴极电流密度/(A/m2)350-4207阳极电流密度/(A/m2)600-7008槽电压/V

9、4.2-5.39同名极距/mm100左右10电解周期/h24国外有48h、72h最佳阴极电流密度为350-420A/m2，提高阳极电流密度可减少MnO2的沉积，提高阳 极电流效率，通常阳极电流密度确定为阴极电流密度的1.7-2倍：若阴极液中的Mn2+浓度过高，容易产生Mn(OH)2沉淀；若Mn2+浓度过低，则会由于严 重的浓差极化作用而降低电流效率。生产中M：+离子浓度以15-20g/L为宜，当pH 值、温度较低时，Mn2+浓度可高一些；当pH值、温度较高时，Mn2+浓度可低一些。若阴极液的pH值过低，不利于抑制析氢反应，导致阴极电积锰的电流效率降低；若 pH值过高，将导致Mn(OH)2沉淀，

10、降低析氢过电位，降低电流效率，或使电解过程 无法进行。工业生产中一般控制pH值在7.0-8.4的范围内。若电解温度过高，则析氢过电位变小，导致H2析出，pH迅速上升，Mn(OH)2沉淀大 量生成；若温度过低，则离子迁移困难，隔膜袋易被结晶堵塞，导致阴极液pH升高， 血(0H)之结晶沉淀。电解温度以控制在35-40C为宜。(NH) S。是电解液的重要成分之一，其作用是与MnSO构成缓冲溶液，稳定阴极pH 值，同时还可增加电液的导电性，活化电积锰表面。电解液中理想的叫)秒4浓度 为 110-130g/L。阴极板上的锰先以Y晶型沉积，然后转变为a晶型沉积。加入添加剂的目的就是 帮助实现由Y晶型向a晶

11、型的转变。根据生产实践，使用SeO2比S02使用的电流 效率更高。SeO2的加入量应为0.03-0.04g/L(以硒计)。2 2随着电解时间的延续，电积锰愈益增厚，表面粗糙度增大，增加了阴极的实际表面 积，降低了阴极的电流密度，减少了氢的过电位，使需要抑制的析氢反应加剧。缩 短电解周期，将增加电解液、氨水、二氧化硒等材料的消耗，增大工作量。工业生 产中电解周期一般为24小时。电解操作A出槽出槽前1h，取样分析槽硫酸锰浓度，补加电解液至出槽要求；添加氨水，提高pH值 到符合出槽时的要求；按出槽要求补加二氧化硒水溶液，然后出槽装槽。B槽成管理看槽工在装槽后就要马上检查阴极板是否对中；阴、阳极板是否

12、导电良好，阴极液 pH值是否正常，适当调整氨水流量，保持pH值在工艺要求范围内，调整补加液流 量。待全部电解槽检查完后，再回头检查一遍，观察上锰情况，发现有“死板”或 “起壳”现象都要取出来，换上新极板或“起步板”。在整个电解过程中，看槽工要经常检查整流柜上电流表指示的电流大小，予以适当 调整，使之在工艺要求范围内；经常在电解槽旁巡回检查，保持阴、阳极板处于良 好的导电状态，保持Mn2+离子浓度、pH值等工艺参数在规定的范围内，保证电解过 程的顺利进行。病槽现象主要有：槽液发酸、槽液发碱、电积锰发黑、起壳、电积锰倒溶、电积锰 难剥离等。病槽处理方法见生产厂的操作规程。电积锰的后处理 电积锰的后

13、处理是指电解之后处理电解金属锰成品的一系列操作，包括钝化、水洗、 烘干、剥落、包装以及极板处理等步骤。电积锰的后处理对产品质量，特别是硫含 量有很大影响，必须按照工艺要求认真做好。具体步骤为：(1) 钝化。从电解槽中取出的沉积了金属锰的阴极板在沥干电解液后，要放入含重铬 酸钾3%的水溶液中进行钝化处理。使金属锰表面形成钝化模层，或减缓金属锰在空 气中的氧化。(2) 水洗。将钝化处理后的阴极板沥干钝化液，放入热水槽浸泡、冲洗、再浸泡；除 去金属锰表面粘附的电解液和钝化液。(3) 烘干。将水洗干净的阴极板置入烘房烘烘烤，烘烤温度低于110C，烘烤时间 20-30分钟。(4) 剥落。剥落就是将金属锰

14、成品与阴极板分离。按照外观质量分级剥落。(5) 包装。产品剥落完后，取样送检，然后按产品外观质量分别装桶、称重、包装。(6) 阴极板处理。将剥离后的阴极板放入阳极液中浸泡，溶去阴极板残锰，然后放入 洗液(7%HNO3+3%K2Cr2O7)中浸泡1分钟，取出后用自来水洗净；表面光亮平整的阴极 板返回使用；表面发毛发白的阴极板完全晾干后送抛光室进行抛光处理。表11-4电解法金属锰生产主要技术指标序号指标名称指标备注1菱锰矿粉/(t/t)7-8含Mn22%左右2化工锰粉/(t/t)0.5含 MnO 50%23硫酸/(t/t)2.5-2.8工业级4液氨/(t/t)0.38-0.5工业级5二氧化硒/(k

15、g/t)3.0-4.0工业级6电耗 /(kWh)/t)8800-90007煤耗/(t/t)2-2.58锰回收率/%55-709电流效率/%55-70根据电解金属锰的生产特点，为提高技术经济指标，应着重抓好锰回收率和电流效 两项指标。提高锰回收率的途径有：(1)提高浸取率，尽可能将矿粉中的锰转换成硫酸锰；(2) 搞好固液分离，减少分离时的硫酸锰损失；(3)减少阳极沉淀的二氧化锰；(4)加强 电解操作管理，减少生成Mn(OH)2沉淀造成的硫酸锰损失；(5)减少整个生产过程各 工序的跑、冒、滴、漏。2提高电流效率的主要措施有：（1）严禁使用不合格的电解液进行电解；（2）严格控制 好电解条件，使各工艺参数始终保持在规定的范围内；（3）经常检查阴、阳极板的导 电情况，使阴阳极板始终处于良好的导电状态；（4）及时清理阳极板上的二氧化锰沉 积物和清洗电解槽；（5）防止电解