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电解锰生产工艺
 浏览次数:2833 时间:2012/8/7

电解锰生产工艺

原料 将碳酸锰矿(含Mn>22%)磨细至一100目后用作原料。如用软锰矿,磨细后先在850℃用碳或还原气体将.MnO2,Mn2O3与Mn3O4还原为MnO后再用。以含MnO2>50%的化工锰粉作氧化剂,将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+;用含H2SO4≥88%的工业硫酸溶解MnO生成硫酸锰;福美钠(学名为二甲胺基荒酸钠,(CH3)2NCS2Na,简称SDD)作硫化剂,也可用硫化铵((NH4)2S)代替。含SeO2 95%~99%的二氧化硒用来改善锰的电沉积条件;硫酸铵作电解液缓冲剂;氨水用于调整溶液酸碱度。

制液 将碳酸锰矿粉加入浓硫酸和阳极液的混合液中,生成硫酸锰溶液。反应式为.MnCO3+H2SO4→MnSO4+C02+H2O矿石中含有的铁、镍、钴等氧化物则生成FeSO4。NiSO4,CoSO4,也进入溶液。上述反应完成后,加入化工锰粉,将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+。反应式为MnO2+2Fe2++4H+⇔2Fe3++Mn2++2H2O然后加氨水中和,当pH值为6.5时,则Fe3++3OH-⇔Fe(OH)3  Fe(OH)3沉淀从溶液中分离,达到除铁的目的。送至过滤机过滤,得到MnSO4的浸出液。浸出液中的CoSO4、NiSO4等,不但影响电解锰的质量,而且干扰锰的电解过程。加入福美钠去除Ni、Co等有色金属,反应式为2[(CH3)2NCS2Na]+NiSO4⇔[(CH3)2NCS2]2Ni++NaSO4镍、钴等生成金属螯合物沉淀。过滤后得到硫酸锰净化液。根据净化液成分,加入硫酸铵调整(NH3)2SO4浓度,并加入氨水调整pH值。通入SeO2制成电解补充液。电解补充液的成分要求为:Mn2+ 36~40g/L,(NH4)2SO4110~130g/L,H2SeO3(以Se计)0.03~0.04g/L,Co≤O.5mg/L,,Ni≤1mg/L,Cu≤5mg/L,F。15~20mg/L。pH值6.5~7.0。

电解槽 用木板或钢筋混凝土,或钢板内衬聚氯乙烯塑料制成的长方形槽(结构见图3)。隔膜套在木制的框架上,并固定在假底上。隔膜套内和假底下部连通构成阳极室;隔膜套外与假底上部构成阴极室。用蛇形管通水冷却,以控制电解液温度。阴极板为1.5mm厚的1Crl8Ni9Ti不锈钢板。阳极板用铅、锑、银、锡合金板,或铅银合金板。阳极板的有效面积为阴极板的55%~60%。设计为栅孔状,外形尺寸比阴极板短2cm,窄.4cm。

电解操作 电解过程中不断向阴极室补充电解液。它通过隔膜进入阳极室,由导管从底部引导至电解槽上部,溢流排出。溢出的阳极液返回浸出槽。电解槽控制条件为:Mn2+(阴极室)15~20g/L,(NH4)2SO4110~130g/L,亚硒酸(以硒计)0.03~0.04g/L;pH值7~8.4;温度35~40℃;阴极电流密度350~420A/m。,阳极电流密度600~700A/m。;槽电压4.2~5.3V,同名极板距离为约100mm,电解周期24h。

电解过程阴极反应为Mn2++2e→Mn  2H2O+2e→H2+2OH一锰和氢沉积在阴极板上。阳极反应为H2O→1/2O2+2H++2e SO42++2H+→+H2SO4 Mn2++2H2O→MnO2+4H+在阳极析出氧。电解液酸度提高和产生MnO2沉淀。电解补充液中添加SeO2生成亚硒酸,是为了提高氢的超电压。在阴极不产生氢,有利于锰的沉积和防止锰的再溶解;还有促使γMn转变为aMn以提高电效率。早期使用亚硫酸但电效率较亚硒酸低。阴极板取下后用3%重铬酸钾溶液作钝化处理,经水洗、烘干、从阴极板上剥下电解锰片。经济指标为:生产1t电解锰(Mn约99%)消耗碳酸锰矿粉(Mn约22%)7~7.5t,化工锰粉(Mn()250%)约O.5t,浓硫酸(工业)2.5~2.7t,液氨(工业)约0.4t,二氧化硒3.0~3.5kg。电能8800~9000kW•h。煤2t。

 
 
 
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