電解錳工藝流程

1、電解錳工藝流程2010/8/10 11:52:47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(guò)中和、凈 化、過(guò)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

2、原反應(yīng)來(lái)制備 硫酸錳。不過(guò)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(jiǎn)單易制但能 耗較高污染較大的反射爐，前幾年，國(guó)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。下面是廢渣的處理方法：電解錳渣為含CaSO4 2H2O較高的工業(yè) 廢料，如果加以利用，將獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。將錳渣分別進(jìn)行 105C低溫烘干和300C高溫鍛燒處理，然后替代石膏配制水泥試驗(yàn)并按國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)檢測(cè)方法進(jìn)行相關(guān)水泥性能試驗(yàn)。結(jié)果表明，電解錳渣的緩凝作用雖差于天然 石膏，但可完全替代天然石膏生產(chǎn)水泥；且高溫鍛燒處理的電解錳渣的緩凝和增 強(qiáng)作用，

3、均好于低溫烘干料。錳是一種金屬元素，電解金屬錳是制造四氧化三錳的主體材料，另外由于純度 高、雜質(zhì)少，是生產(chǎn)不銹鋼、高強(qiáng)度低合金鋼、鋁錳合金、銅錳合金等的重要 合金元素，也是電焊條、鐵氧體、永磁合金元素，及許多醫(yī)藥化工用錳鹽生產(chǎn) 中不可缺少的原料；新開(kāi)發(fā)的減振合金也需用電解金屬錳。近幾年來(lái)，世界鋁 工業(yè)成為電解金屬錳的主要用戶。在鋼鐵工業(yè)中，電解金屬錳也用來(lái)做脫氧劑和脫硫劑。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，每噸鋼消耗電解金屬錳平均為0.06kg 。隨著冶金技術(shù)的進(jìn)步，高效鋼材及噴射冶金技術(shù)得到了很大的發(fā)展，電解金屬錳粉在冶金工 業(yè)中的應(yīng)用已日益增加，用量擴(kuò)大，突破了上述指標(biāo)。近幾年來(lái)，由于特鋼的迅速發(fā)展，特別是我國(guó)2

4、00系不銹鋼的發(fā)展，金屬錳在冶金中的比重越來(lái)越大。鋁錳合金為現(xiàn)代輕美型建筑材料，裝飾工程材料和地下工程的防腐支護(hù)材 料。中國(guó)近幾年來(lái)，鋁錳合金門窗等已逐漸進(jìn)入普通居民住宅，大大地?cái)U(kuò)大了 金屬錳的市場(chǎng)。 電解金屬錳生產(chǎn)工藝：電解金屬錳是錳的濕法冶金產(chǎn)品，在國(guó) 內(nèi)多年的生產(chǎn)實(shí)踐中，一般采用“浸出一一凈化一一電解”的生產(chǎn)工藝。主要 是采用碳酸錳粉與無(wú)機(jī)酸反應(yīng)，制得錳鹽溶液，加銨鹽作緩沖劑，用加氧化劑 氧化中和的方法除鐵，加硫化劑除重金屬，經(jīng)過(guò)“沉降一一過(guò)濾一一深度凈化 過(guò)濾”得出純凈的硫酸錳溶液，加入添加劑后，作為電解液進(jìn)入電解槽電 解，生產(chǎn)出金屬錳。各地冶金廠都有！ 電解錳生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)述 電解錳的應(yīng)

5、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、

6、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(guó)內(nèi)電解錳主產(chǎn)區(qū)情況在我國(guó)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(kāi)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)?政府重復(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(wàn)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(kāi)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。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

7、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（Mn9眺97%）,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(guò)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(chǎng)需求確定。中國(guó)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(guó)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)幾個(gè)廠家生產(chǎn) 99.9 %的產(chǎn)品（因99.9 %的產(chǎn)品市場(chǎng) 需求量較小，但很多企業(yè)在作可行性研究報(bào)告時(shí)都

8、號(hào)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(guò)中和、凈 化、過(guò)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

9、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(lái)制備 硫酸錳。不過(guò)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(jiǎn)單易制但能 耗較高污染較大的反射爐，前幾年，國(guó)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 20%23%）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(yáng)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，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（PH- 7），固液分離去除殘

10、渣，往 濾液中加入硫化劑（二甲基胺荒酸鈉，（CH3 2NCS2Na簡(jiǎn)稱SDD或乙硫氮凈 化，使鎳、鉆、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(guò)隔膜布進(jìn)入陽(yáng)極房，通過(guò)假 底溢流出電解槽，此液稱陽(yáng)極液，經(jīng)收集后返回浸取罐，供浸取錳礦用。其工藝流程示于圖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

11、于中性偏堿 （pH78）狀態(tài)才能電解析出錳，而陽(yáng)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(yáng)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?yáng)極室木框架， 陽(yáng)極室木框架中和假底下面相通， 以便陽(yáng) 極液通過(guò)假底溢流排出，框中插入鉛基含銀陽(yáng)極板（也可采用其他材質(zhì)），此框 以內(nèi)即為陽(yáng)極室；整個(gè)電解槽內(nèi)陽(yáng)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(jiàn)圖2。原料磨細(xì)常用可調(diào)節(jié)出料粒度

12、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(lái)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?jī)?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

13、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(chǎng)，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(wèn)：陰極板電拋光間、渣場(chǎng)、酸庫(kù)、 液氨庫(kù)、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)電解錳設(shè)計(jì)主要參根據(jù)中國(guó)的實(shí)踐。電解金屬錳車間設(shè)計(jì)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為: 數(shù)進(jìn)槽電解液主要成分Mn/g L-13845(NH4 ) 2SO4gL-1120140PH 值77.2槽電壓N4.85

14、.2同極間距/mm100電解溫度/C3540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（Mn20 % 23%）It6.57.5工業(yè)硫酸(H2SO92.5 %) / 2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%） /Kg 3電解耗電kWh«9000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

15、的純凈鋼（ P、S、0、N、H 100ppm）趨純凈鋼（ P、S、0、N、H 200PPm）等鋼種。據(jù)我國(guó)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(guó)不銹鋼等優(yōu)特鋼冶煉消耗電解錳約 16萬(wàn)噸左右；其中鉻 錳系不銹鋼耗用8萬(wàn)噸左右，鉻錳不銹鋼冶煉中超量、非正常耗用23萬(wàn)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(wàn)噸左右。根據(jù)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和鋼鐵工業(yè)宏觀發(fā)展走勢(shì)，2005年乃至未來(lái)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(guó)內(nèi)不銹鋼產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)能、產(chǎn)量和市場(chǎng)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(duì)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