電解錳生產(chǎn)工藝簡述

1、· 電解錳生產(chǎn)工藝簡述· 電解錳的應(yīng)用領(lǐng)域 · 錳及錳合金是鋼鐵工業(yè)、鋁合金工業(yè)、磁性材料工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等不可缺少的重要原料之一。 · 錳是冶煉工業(yè)中不可缺少的添加劑，電解錳加工成粉狀后是生產(chǎn)四氧化三錳的主要原料，電子工業(yè)廣泛使用的磁性材料原件就是用四氧化三錳生產(chǎn)的，電子工業(yè)、冶金工業(yè)和航空航天工業(yè)都需要電解金屬錳。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和生產(chǎn)力水平的不斷提高，電解金屬錳由于它的高純度、低雜質(zhì)特點(diǎn)，現(xiàn)已成功而廣泛地運(yùn)用于鋼鐵冶煉、有色冶金、電子技術(shù)、化學(xué)工業(yè)、環(huán)境保護(hù)、食品衛(wèi)生、電焊條業(yè)、航天工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。電解錳的純度很高，它的作用是增加合金屬材料的硬

2、度，應(yīng)用最廣的有錳銅合金、錳鋁合金，錳在這些合金中能提高合金的強(qiáng)度、韌性、耐磨性和耐腐蝕性，電解錳主要供應(yīng)于不銹鋼的生產(chǎn)。 · 國內(nèi)電解錳主產(chǎn)區(qū)情況 · 在我國的電解錳產(chǎn)業(yè)中，湖南、貴州、重慶交界的錳三角是當(dāng)仁不讓的集中地，由于開發(fā)早和發(fā)展快，現(xiàn)在錳礦在秀山、松桃已經(jīng)供應(yīng)緊張，再加上當(dāng)?shù)卣貜?fù)征收資源補(bǔ)償費(fèi)、出縣要收幾十元/噸，礦石價(jià)格占到電解錳成本的1/3。重慶、松桃、湘西的礦山都存在亂采亂挖的現(xiàn)象，幾萬噸儲(chǔ)量目前只剩一半，而且資源回收率很低，只有50左右，開采中采富棄貧現(xiàn)象嚴(yán)重，礦石品位從19下降至16。但廣西的礦石供應(yīng)豐富，大新的儲(chǔ)量有一億噸，夠幾十年使用。

3、83; 產(chǎn)品方案和設(shè)計(jì)規(guī)模 · 金屬錳的生產(chǎn)方法有兩種。一種是采用電解法，所得產(chǎn)品為電解金屬錳；另一種是以富錳礦及高硅錳硅合金為原料，用電爐脫硅精煉法生產(chǎn)，產(chǎn)品稱金屬錳。后者含錳稍低（Mn9397），含鐵較高（Fe2.0）。金屬錳一般用作冶煉低碳優(yōu)質(zhì)鋼的合金添加劑，或用作有色金屬合金的合金劑。產(chǎn)品方案必須根據(jù)產(chǎn)品需求，通過方案比較進(jìn)行優(yōu)選確定。設(shè)計(jì)規(guī)模主要是根據(jù)礦石資源、電力供應(yīng)和市場需求確定。中國電解金屬錳車間的設(shè)計(jì)規(guī)模一般較小，大的每年達(dá)5000t，小的每年僅數(shù)百噸。 · 目前，我國電解金屬錳生產(chǎn)主要以99.7的產(chǎn)品為主（現(xiàn)大部分廠家實(shí)際已達(dá)到99.8以上），只有少數(shù)幾

4、個(gè)廠家生產(chǎn)99.9的產(chǎn)品（因99.9的產(chǎn)品市場需求量較小，但很多企業(yè)在作可行性研究報(bào)告時(shí)都號稱生產(chǎn)99.9的），主要原材料錳礦為氧化錳礦和碳酸錳礦兩大類，除前工序制液方式不盡相同外，電解生產(chǎn)工藝基本相同。 · 碳酸錳礦是直接利用硫酸與碳酸錳化合反應(yīng)制取硫酸錳溶液，再通過中和、凈化、過濾等一系列工藝制備為電解液，經(jīng)加入添加劑如二氧化硒、亞硫酸銨等即可進(jìn)入電解槽進(jìn)行電解；利用二氧化錳生產(chǎn)電解錳的工藝與用碳酸錳生產(chǎn)工藝有所差別，主要是二氧化錳在一般條件下不與硫酸反應(yīng)，必須經(jīng)處理為二價(jià)錳后再與硫酸反應(yīng)制備硫酸錳溶液，其處理方法一般為焙燒法，是將二氧化錳與還原性物質(zhì)（一般為煤炭）共同混合后密閉

5、加熱，在一定溫度下C將四價(jià)錳還原為二價(jià)錳，粉碎后與硫酸反應(yīng)，這種方法稱為焙燒法；另一種方法是稱為兩礦法的，即是用二氧化錳礦粉和硫鐵礦在硫酸作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)來制備硫酸錳。不過這兩種方法由于成本較高，業(yè)內(nèi)基本不與采用，其中，焙燒法較之于兩礦法更為普遍，但由于很多的焙燒生產(chǎn)廠使用的焙燒爐是簡單易制但能耗較高污染較大的反射爐，前幾年，國家發(fā)改委已明令取締反射爐用于生產(chǎn)電解錳生產(chǎn)工藝。 · 工藝流程 · 常以含錳較低（Mn 2023）的碳酸錳礦為原料，經(jīng)破碎、磨細(xì)成礦粉，加入已有返回陽極液的浸取罐中，加硫酸、通入蒸汽加熱近于沸騰，使礦粉中的錳浸取進(jìn)入溶液，加入適量緩沖劑硫酸銨，

6、并在酸性礦漿中加入二氧化錳粉除鐵，再通入液氨或加入石灰乳使礦漿成中性（pH7），固液分離去除殘?jiān)?，往濾液中加入硫化劑（二甲基胺荒酸鈉，（CH3）2NCS2Na，簡稱SDD）或乙硫氮凈化，使鎳、鈷、鐵等離子成硫化物形態(tài)沉淀析出，經(jīng)第二次固液分離除去硫化渣，加入添加劑（SeO2或SO2：），即得合格電解液。電解時(shí)，合格電解液連續(xù)不斷地加入電解槽，經(jīng)通電電解至一定時(shí)間（一般為24h），取出附有電沉積錳的陰極板（同時(shí)放入干凈的陰極板，使電解連續(xù)進(jìn)行），經(jīng)鈍化、水洗、烘干后，將金屬錳剝下，即為成品。電解時(shí)電解液穿過隔膜布進(jìn)入陽極房，通過假底溢流出電解槽，此液稱陽極液，經(jīng)收集后返回浸取罐，供浸取錳礦用。其

7、工藝流程示于圖1。 ·· 設(shè)備選擇 · 其關(guān)鍵設(shè)備是電解槽。由于在硫酸錳水溶液電解時(shí)，陰極室必須處于中性偏堿（pH78）狀態(tài)才能電解析出錳，而陽極室為酸性，因此必須采用隔膜式電解槽，以區(qū)分陰極室和陽極室的不同電解效應(yīng)。電解槽槽體一般采用木料制造，也有的采用鋼筋混凝土槽體，內(nèi)襯防腐材料形成不滲漏的整體。槽中設(shè)有假底，在其上鑲?cè)胪饷嫣子懈裟げ嫉年枠O室木框架，陽極室木框架中和假底下面相通，以便陽極液通過假底溢流排出，框中插入鉛基含銀陽極板（也可采用其他材質(zhì)），此框以內(nèi)即為陽極室；整個(gè)電解槽內(nèi)陽極隔膜布的外面即為陰極室，在兩個(gè)隔膜框之間插入用不銹鋼板制成的陰極板。為控制電

8、解溫度，電解槽內(nèi)側(cè)設(shè)有間接冷卻的鉛管，管內(nèi)通冷卻水。隔膜式電解槽結(jié)構(gòu)見圖2。 ·· 原料磨細(xì)常用可調(diào)節(jié)出料粒度的雷蒙磨（又稱懸輥式粉碎機(jī)或懸輥式磨粉機(jī)），浸取設(shè)備一般為內(nèi)襯防腐材料的帶攪拌器的浸取罐，固液分離采用防腐蝕的板框式或箱式壓濾機(jī)，烘干附著電沉積錳的陰極板常用電加熱遠(yuǎn)紅外線干燥爐，電解槽的直流電來自硅整流器。 · 車間組成和布置 · 電解金屬錳車間由原料加工、溶液制備和電解三部分組成，以及必要的輔助設(shè)施組成。（1）原料加工部分設(shè)于一單層廠房內(nèi)，設(shè)有原料破碎。磨細(xì)設(shè)備及運(yùn)輸、貯存設(shè)施。（2）溶液制備部分常為雙層廠房，浸取罐設(shè)于地坪上，罐口則略高出于

9、樓面，以利加料和生產(chǎn)操作。出料及礦漿泵設(shè)于樓下。為使固液分離的壓濾機(jī)出渣方便，往往安裝在樓上，出渣時(shí)車輛停放在壓濾機(jī)下方，渣可直接卸入車廂。硫化槽及合格液貯槽坐落在地坪上，槽口稍高于樓面。（3）電解部分通常為單層廠房，一端為直流電源間，緊接著安設(shè)成列的電解槽，另一端為成品處理場，設(shè)有遠(yuǎn)紅外線烘干爐、剝錳槽、清洗槽等設(shè)備，有的還將成品稱量包裝設(shè)施也設(shè)在這里。（4）輔助設(shè)施一般有極板制造問：陰極板電拋光間、渣場、酸庫、液氨庫、鍋爐房、空壓站、廢水處理站、檢驗(yàn)化驗(yàn)室和車間辦公室等。有的輔助設(shè)施可由全廠統(tǒng)一考慮設(shè)置，不只為本車間服務(wù)。 · 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) · 根據(jù)中國的實(shí)踐。電解

10、金屬錳車間設(shè)計(jì)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為：電解錳設(shè)計(jì)主要參數(shù) ·進(jìn)槽電解液主要成分 Mn/g·L-13845（NH4）2SO4/g·L-1120140pH值 77.2槽電壓/V4.85.2同極間距/mm100電解溫度/ 3540電解周期/h24產(chǎn)品合格率/ 99100錳的總回收率/ 7075電解電流效率/ 6065每噸電解金屬錳的消耗 碳酸錳礦粉（Mn2023）/t6.57.5工業(yè)硫酸（H2SO492.5）/t2硫酸銨（工業(yè)純）/t11.5二氧化錳粉（MnO2>65）/t0.40.6液氨（工業(yè)純）/t0.20.4二氧化硒（SeO2>99）/Kg3電解耗電/kW

11、·h9000· 電解錳與不銹鋼 · 在煉鋼生產(chǎn)中，電解錳特別適合冶煉合金化元素含有總量10以上的不銹鋼、耐熱鋼、精密鋼、高溫鋼、耐蝕鋼等“特、精、高”合金鋼和冶煉低雜質(zhì)、低有害元素的純凈鋼（P、S、O、N、H100ppm）、趨純凈鋼（P、S、O、N、H200ppm）等鋼種。據(jù)我國不銹鋼、高合金鋼和優(yōu)質(zhì)鋼等特鋼的產(chǎn)量及耗用電解錳水平，2004年中國不銹鋼等優(yōu)特鋼冶煉消耗電解錳約16萬噸左右；其中鉻錳系不銹鋼耗用8萬噸左右，鉻錳不銹鋼冶煉中超量、非正常耗用23萬噸；鉻鎳系不銹鋼、鉻系不銹鋼、耐熱不銹鋼、精密合金鋼、高溫合金鋼、耐蝕合金鋼和其它優(yōu)特鋼等鋼種消耗約5萬噸左右。 · 根據(jù)我國國民經(jīng)濟(jì)和鋼鐵工業(yè)宏觀發(fā)展走勢，2005年乃至未來一段時(shí)間不銹鋼等優(yōu)特鋼產(chǎn)業(yè)正處于上升時(shí)間，國內(nèi)不銹鋼產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)能、產(chǎn)量和市場需求正在高速發(fā)展，不銹鋼等高端產(chǎn)品優(yōu)特鋼冶煉對電解錳的需求，總體依然保持強(qiáng)勁。同時(shí)，隨著鋼鐵企業(yè)進(jìn)一步加大鋼材品種結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級，未來我國不銹鋼、優(yōu)特鋼等高附加值、高技術(shù)含量的高品質(zhì)鋼材產(chǎn)量將會(huì)有較大幅度增長，無疑電解錳在高