电解金属锰生产工艺主要分两个阶段：题库.doc

第  PAGE \* MERGEFORMAT 17 页 共  NUMPAGES \* MERGEFORMAT 17 页 电解金属锰生产工艺流程主要分两个阶段： 1.电解金属锰的性质和用途??? 锰是一种闪砾的硬金属，外表似铁，密度7.44g/cm3，熔点1244℃，质硬而脆，易氧化，在空气中常被一层氧化物薄膜所覆盖，在略高于室温的情况时，能分解水而放出氢。??? Mn+H2O(热)=Mn(OH) 2+H2↑ （1－1）??? 锰在电动序中位于氢之前，故易溶于酸，甚至醋酸也能使它溶解而放出氢气，同时生成Mn2+离子。??? Mn+2HCl=MnCl 2+H2↑ （1－2）??? Mn+H2SO4 (稀)=Mn SO4+H2↑ （1－3）??? 3Mn+8HNO3 (稀)=3Mn (NO3) 2+2NO↑+4H2O （1－4）??? 锰与硝酸作用时没有游离态的氢逸出，是由于游离出来的氢进一步被硝酸氧化为水的缘故。??? 电解金属锰是由锰盐溶液通过电解法生产的一种高纯度锰，其表面从银灰色到褐色，且粗糙，与阴极相贴的那一面是光滑、且具有银灰色或亮白色的金属光泽，呈片状。??? 电解金属锰由于它的纯度高，杂质少和低碳量，主要用于钢铁工业。锰在钢中的作用主要表现在提高钢的强度、硬度、弹性极限、耐磨和耐腐蚀性等，主要用作特殊钢和有色合金元素，如用作低碳不锈钢冶炼中的脱氧剂、铝锰合金和铜锰合金等。合金中由于锰含量的高低而使其具有各种不同的特性，如具有高电阻及低温度系数的铜锰镍合金（Mn11~12%，Ni3~4%，余为Cu）和具有高热膨胀系数的锰铜镍合金（Cu18%，Ni10%，余为Mn）等。电解金属锰也用于化工机械、电焊条材料、高纯度锰盐、医药、食品包装及新开发的减振合金和永磁合金元素。 2、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 3、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： O2-+2e→O2↑ 4、 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(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(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： (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