電解金屬錳生產中電解液除雜工藝的優化

摘要：電解液的成分組成將會直接影響金屬錳的電解過程。通過去除如鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鉛、錫等重金屬以及非金屬、有機物等雜質，可有效提高電解液質量，從而提高產量，降低直流電耗，提高企業效益?；诖?，文章對電解金屬錳生產中電解液除雜工藝的優化進行了探討。

關鍵詞：電解金屬錳；電解液；除雜工藝；氧化除鐵；錳礦原料 文獻標識碼：A

中圖分類號：TF114 文章編號：1009-2374（2015）25-0036-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.018

在進行電解金屬錳的生產時，由于當前的錳礦原料的質量下降，傳統的電解生產工藝已經不能保障電解液的質量，使得電解錳的電解液槽的穩定性變得極差，電流的效率也在不斷下降，生產單位質量內的錳所需的硫酸錳溶液的含量過高，而錳金屬的回收利用率卻極低。而當前阻礙電解錳快速發展的主要因素是原材料低金屬回收率以及燃料動力的低利用率，基于此，進行生產工藝的改革勢在必行。

1 電解錳電解液的雜質

鐵、銅、鎳、鈷等重金屬在電解液中由于和錳的標準電位相同，因此會在電解過程中析出，各種金屬在電解液中的含量如圖1所示，而其與H+反應產生氫氣，使得電流效率降低，使得錳金屬的純度降低，造成產品的不合格；含有碳、硫以及磷等雜質，這些物質會將二氧化硒中的硒離子還原成為硒物質，使得所添加的電解添加劑失去了應有的作用。過高濃度的氟會降低電流的效率，甚至還會導致極板的腐蝕，進而影響到錳金屬的電積過程。砷元素是對電解過程影響最大的一種元素，當電解液中砷的濃度達到0.05g/L的時候，就會造成電流效率的快速下降，阻礙錳金屬的電積，在陰極上還會產生黑色的物質，嚴重地影響了錳金屬的質量。電解溶液中雜質數量的增加嚴重地影響了正常電解工作的開展，更會影響錳金屬產品的質量，因此盡可能地減少電解液中的雜質數量，提升錳金屬產品的純度和基本質量是當前的冶金工作人員的首要任務。

2 電解金屬錳生產中電解液除雜實驗

2.1 選用的試劑和原料

在本實驗中所選用的實際和原料主要包括以下種類：純硫酸，純氨水，工業級的液體SDD，無機硫化機A，陽極液的Mn離子濃度為14.06g/L，而硫酸的濃度wie28.59g/L，工業級的冶金錳粉，Mn2+濃度為16.3%的碳酸錳粉以及Mn2+濃度為31%的焙燒錳粉。

2.2 所使用的儀器和設備

所使用的設備包括電熱恒溫水浴鍋，5000mL和3000mL的燒杯各一只，電動攪拌器一個。

2.3 所使用的試驗方法

本實驗中所采用的試驗辦法對比試驗，即采用不同的除鐵順序進行試驗，具體操作辦法如下：在4000mL的燒杯中防止一定數量的電解錳陽極溶液，浸出液中Mn2+的濃度應當39g/L，加入542.5g的碳酸錳粉，然后按照酸礦比為0.53添加硫酸進行浸出，到碳酸礦粉達到浸出終點為止，浸出的時間大約為120min，浸出水浴的溫度為55℃，在達到浸出終點之后，進行取樣檢測，檢測溶液中Fe2+和H2SO4的含量，將反應后的溶液平均劃分為四份，再分別進行試驗，即增加錳金屬含量為14%的焙燒礦，測定溶液的pH值為3，加入一定量的冶金錳粉進行氧化除鐵。而另一個實驗則在前面試驗的步驟之下，在加入冶金錳粉之后，再加入焙燒錳粉來降低溶液中的余酸含量，冶金錳粉的含量應當和鐵粉的含量相同，但是進行除鐵的順序卻不同。另外，采用不同的除鐵方式進行除鐵，取兩份含量相同的全碳酸礦粉浸出液和碳酸礦粉焙燒浸出液，在其中分別加入含量相同的液體SDD和液體的SDD+無機硫化劑A，然后觀察各種重金屬含量的變化情況。

3 電解金屬錳生產中電解液化合除雜實驗結果及工藝優化

3.1 不同的除雜方法對比

我們對所使用的除雜方法通過實驗進行對比，我們所采用的試驗辦法是：取一定數量的全碳酸礦粉浸出液和碳酸礦粉以及焙燒礦的浸出液，分別加入相同體積和相同濃度的SDD以及液體SDD和無機硫化劑A的混合液，觀察各種重金屬含量的變化，針對實驗的結果進行分析。浸出液中的鈷、鎳、銅、鉛以及鎘等多種有害物的含量基本相當，都基本達到了生產的工藝要求。而碳酸錳制備的硫酸錳中的鋅的含量比焙燒礦的含量高出了兩倍以上，而且SDD對鋅的硫化作用極差，但是無機硫化劑A的除鋅作用就比較明顯。有資料表明，當電解液中的鋅含量超過3mg/L的時候，就會對錳的上板以及電解槽產生較大的影響，極易造成爆板以及槽液堿化的現象。所以說，在使用SDD進行除雜的同時，需要混入無機硫化劑A進行除雜，也可以利用鋅離子和硫離子容易結合成穩定的硫化鋅沉淀物，以去除電解液中含有的鋅離子，進而達到凈化電解液的目的，提升電解液的電解效率，更可以減少電解液對焙燒材料的依賴程度，使生產的工藝更加簡單，減少錳金屬的生產成本。

3.2 不同的除鐵順序對比

對于電解液中含有的鐵元素，我們采用不同的方法去除，所采用的試驗辦法如下：即取出4000mL的電解錳陽極液放置在燒杯中，當浸出液中Mn2+的濃度達到39g/L的時候在其中加入542.5g的碳酸錳粉，按照礦酸比列為0.53來添加硫酸，然后進行浸出，到碳酸粉浸出終點時停止，浸出的時間大約為120min，浸出時的水溫大約控制在55℃左右，達到浸出終點之后取出所檢測的樣本，檢測溶液中Fe2+以及H2SO4的含量，將反應之后的反應液平均分成四份，每份100mL分別進行實驗，在實驗1中加入焙燒礦，錳的金屬量大約為14%，測定實驗液的pH值大約為3，再加入一定量的氧化亞鐵。在實驗2中所進行的實驗步驟和實驗1相同，加入冶金錳粉之后再加入焙燒錳粉以減少余酸的含量，但是進行除鐵的順序有所差異。對于最終的實驗結果進行分析和討論，使用相同劑量的冶金粉，在添加焙燒錳粉進行余酸的清除之前先加入冶金錳粉所能取得的除鐵效果會更好。對于氧化鐵來說，必須在酸性條件進行，增加溶液中的H+濃度能夠促進化學反應向著正方向去進行，提升二氧化錳的氧化效率。對于實驗1所使用的浸出工藝來說，加入氧化的礦物質進行除鐵時，溶液的酸堿度pH值大約為3。而根據化學反應原理可以知道，二氧化錳氧化鐵的最佳酸堿度的pH值必須小于1.5。酸液的濃度越高，氧化礦的氧化能力和氧化效率就越低，所需要的氧化礦的數量就越大。所以說，在進行除鐵之前加入一定數量的冶金錳粉能夠有效地減少冶金粉的消耗量，大約1噸產品可以節約110塊錢的投入，如果年產量為六萬噸的話，每年可以節約8200噸的除鐵冶金錳粉，即就是減少660萬元的成產成本。

4 結語

在碳酸錳粉的反應達到終點之前先加入一定量的冶金錳粉進行氧化除鐵，然后再加入焙燒來降低余酸的含量，這樣的除鐵效果更好。另外，使用一定比例的SDD和無機硫化劑A進行混合除雜，能夠有效地減少溶液中鋅和鉛的含量，所獲取的溶液的質量也比較穩定。以上所述的辦法能夠有效地減少全酸工藝中電解效率低下和槽況極易惡化的問題，為以后生產工藝的革新、生產成本的下降、對焙燒材料的依賴性的降低都提供了有力的幫助。

參考文獻

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作者簡介：韋忠實（1974-），男，廣西大化人，中信大錳大新錳業有限公司工程師，研究方向：冶金。

（責任編輯：陳 倩）