一种利用电解锰阳极泥制备化学二氧化锰的方法与流程

本发明属于固体废物资源化处理技术领域，具体涉及一种利用电解锰阳极泥制备化学二氧化锰的方法。

背景技术：

目前我国电解金属锰产量达到115万吨左右，占世界电解金属锰产量的98.5％以上。电解锰阳极泥是电解生产金属锰时产生于阳极室的一种固体废弃物，其含有大量的mno2、mnso4、pbo2、pbso4、(nh4)2so4等物质。目前，每生产1t电解金属锰将会产生50～150kg的电解锰阳极泥，我国每年将产生6～18万t的电解锰阳极泥废渣。阳极泥中mn含量约为40wt％～55wt％，pb含量约为7wt％左右，其中pb除少量以铅锰化合物的形式存在外，绝大部分以pbo2、pbso4形式存在。含铅电解锰阳极泥无害化处理与资源化利用已成为电解锰企业环境保护、提高经济效益和竞争力的重要瓶颈。随着我国电解金属锰产业的快速发展，电解锰阳极泥无害化处理以及资源化利用等问题也日益突出。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用电解锰阳极泥制备化学二氧化锰的方法，其特征在于，包括以下步骤:

1〕将所述电解锰阳极泥进行水洗，脱除电解锰阳极泥中的可溶性杂质；

2〕将经水洗后的电解锰阳极泥进行干燥然后磨细；

3〕将经过步骤1～2〕处理后的产物与活性碳混合；

活性的质量是磨细后的产物的质量的8～12％；

4〕在真空条件下，将步骤3〕的混合物进行800～1200℃高温加热；

5〕在空气条件下，将步骤4〕处理后的产物进行450～650℃焙烧；

6〕将步骤5〕处理后的产物加入硫酸溶液，硫酸的浓度为0.5～2mol/l，固液比为1～2:10；

7〕过滤经过步骤6〕处理后的固体产物，并将固体产物水洗、干燥，即获得二氧化锰产品。

进一步，步骤1〕中，采用所述清水在搅拌的条件下洗涤，脱除阳极泥中少量的可溶性硫酸铵和硫酸锰等杂质。

进一步，水洗的固液比为1～3:10，搅拌水洗时间为10～20min，水洗次数为2～5次。

进一步，步骤2〕中，采用球磨机。

进一步，步骤4〕中，高温加热时间为1～2小时；加热所用的反应器内部为真空状态。

进一步，步骤5〕中，焙烧的时间为4～8小时。

进一步，步骤6〕中，温度为50～90℃，时间为1～3小时。

本发明的有益效果为：

1)本发明采用高温还原挥发处理联合氧化焙烧-酸洗活化工艺，直接可制备得到较为纯净的化学二氧化锰产品，实现电解锰阳极泥的高值资源回收利用。

2)本发明的技术方案操作简单、成本低、附加值高，有利于工业化生产。

附图说明

图1化学二氧化锰产品的xrd衍射谱图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

一种利用电解锰阳极泥制备化学二氧化锰的方法，其特征在于，包括以下步骤:

1〕采用清水在搅拌的条件下，称取10.0g电解锰阳极泥进行水洗，脱除阳极泥中少量的可溶性硫酸铵和硫酸锰等杂质。每次洗涤，清水与电解锰阳极泥的固液比为1:10，搅拌水洗时间为10min，水洗次数为2次；

2〕将经水洗后的电解锰阳极泥进行干燥，然后采用球磨机将其磨细过200目筛；

3〕将经过步骤1～2〕处理后的产物与活性碳混合；

活性炭的配比为经过步骤1～2〕处理后的产物质量的10％。

4〕将步骤3〕的混合物在真空的条件下，进行高温还原挥发处理，脱除混合物中的铅。即将混合物后送入管式炉中，加热温度为1000℃；120min后停止加热；

5〕将空气通入管式炉中，将步骤4〕的产物在500℃下焙烧5h；

6〕将步骤5〕得到的产物在硫酸溶液中活化。活化温度为90℃，活化时间为2h，硫酸浓度为1mol/l。最终得到较纯净的化学二氧化锰产品。固液比为1:10。

7〕将活化后固体产物经水洗、干燥，获得化学二氧化锰产品，二氧化锰含量达到93.9％，二氧化锰的晶型为γ-mno2，其xrd衍射谱图如图1所示。

实施例2：

一种利用电解锰阳极泥制备化学二氧化锰的方法，其特征在于，包括以下步骤:

1〕采用清水在搅拌的条件下，称取10.0g电解锰阳极泥进行水洗，脱除阳极泥中少量的可溶性硫酸铵和硫酸锰等杂质。每次洗涤，清水与电解锰阳极泥的固液比为1:10，搅拌水洗时间为10min，水洗次数为2次；

2〕将经水洗后的电解锰阳极泥进行干燥，然后采用球磨机将其磨细过200目筛；

3〕将经过步骤1～2〕处理后的产物与活性碳混合；

活性炭的配比为经过步骤1～2〕处理后的产物质量的10％。

4〕将步骤3〕的混合物在真空的条件下，进行高温还原挥发处理，脱除混合物中的铅。即将混合物后送入管式炉中，加热温度为950℃；120min后停止加热；

5〕将空气通入管式炉中，将步骤4〕的产物在550℃下焙烧4h；

6〕将步骤5〕得到的产物在硫酸溶液中活化。活化温度为80℃，活化时间为2h，硫酸浓度为1mol/l，固液比为1:10。最终得到较纯净的化学二氧化锰产品；

7〕将活化后固体产物经水洗、干燥，获得化学二氧化锰产品，二氧化锰含量达到了93.4％。二氧化锰的晶型为γ-mno2。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种利用电解锰阳极泥制备化学二氧化锰的方法，将电解锰阳极泥通过多次水洗脱除电解锰阳极泥中的可溶性杂质，再进行研磨；将所得的产物与一定量的活性炭混合均匀后送入管式炉中，在一定温度、真空度条件下进行高温还原挥发处理脱除电解锰阳极泥中的铅；再将高温还原挥发处理后的产物在空气条件下进行氧化焙烧，最后将氧化焙烧后的产物使用硫酸溶液进行活化，活化后固体产物经水洗、干燥，最终可得到较为纯净的化学二氧化锰产品，实现电解锰阳极泥的高附加值资源化利用。本发明公开的制备化学二氧化锰的方法整体工艺流程短，技术方案操作简单、成本低、附加值高，有利于工业化。

技术研发人员：陶长元;张垒;刘仁龙;刘作华;杜军;谢昭明;谢子楠;张璐;邓容锐;王闯;闫胜利
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2019.06.26
技术公布日：2019.11.01