电解金属锰生产工艺流程.docx

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：2+Mn +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) ，质量要求符合国家标准GB3714-83的 1-4 级3(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 (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(CO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］电解添加剂有二氧化硫 (SO2) 和二氧化硒 (SeO2 ) 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：2MnO+C===2MnO+CO↑+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+H2 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 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：2++3+2+MnO2+2Fe +4H←→ 2Fe +Mn +2HO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：3+-↓Fe +3OH←→ Fe(OH)33++23↓+3HFe +3HO←→ Fe(OH)3+424与重金属离子的含量检验 Fe离子完全水解后，趁热过滤在滤液中检测(NH ) SO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2+杂质的最大允许量 /(mg/L)项目(NH4) 2 SO4/(g/L)pHMn /(g/L)NiCuFeCo指标36-40110-1306.5-7.00.51515-20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) ，质量要求符合国家标准GB3714-83的 1-4 级3(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(CO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］电解添加剂有二氧化硫 (SO2) 和二氧化硒 (SeO2 ) 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 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%，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电解槽控制指标序名称指标备注号2+1Mn ( 阴极房 )/(g/L)15-202(NH4) 2SO4/(g/L)110-1303pH7-8.44温度 / ℃35-405亚硒酸 ( 以 Se0.03-0.04加入补充液计 )/(g/L)6阴极电流密度 /(A/m 2)350-4207阳极电流密度 /(A/m 2)600-7008槽电压 /V4.2-5.39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。

2+22+若阴极液中的 Mn 浓度过高，容易产生Mn(OH) 沉淀；若 Mn 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2+15-20g/L 为宜，当 pHMn 离子浓度以2+2+值、温度较低时， Mn 浓度可高一些；当pH值、温度较高时， Mn 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，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， Mn(OH)2 结晶沉淀电解温度以控制在 35- 40℃为宜NH4 ) 2SO4 是电解液的重要成分之一，其作用是与 MnSO4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 (NH4) 2SO4 浓度为 110-130g/L 阴极板上的锰先以 γ 晶型沉积，然后转变为 α 晶型沉积。

加入添加剂的目的就是帮助实现由 γ 晶型向 α 晶型的转变根据生产实践，使用 SeO2 比 SO2 使用的电流效率更高 SeO2 的加入量应为 0.0。