CN101545113B

CN101545113B - 电解二氧化锰生产用阳极的活化处理方法

Info

Publication number: CN101545113B
Application number: CN2009101139504A
Authority: CN
Inventors: 曹世文; 李鹏
Original assignee: GUANGXI JINGXI COUNTY YIZHOU MANGANESE CO Ltd
Current assignee: Guangxi Jingxi Yizhou Manganese Industry Co., Ltd.
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: CN101545113A

Abstract

本发明提供了一种在对阳极本体没有损伤、氧化层和附着物处理干净、不污染环境的电解二氧化锰生产用阳极的活化处理方法。将电解二氧化锰生产用阳极采用由硫酸亚铁、硫酸、硫酸锰组成的浸泡溶液在40～60℃温度下浸泡处理1～8小时。在低酸低锰低温条件下利用亚铁离子还原法浸泡处理钝化阳极，能有效剥离阳极表面的二氧化钛和二氧化锰残余物及其它杂质。该方法操作简单，无污染环境，电解产品质量较优，节能效果明显。

Description

电解二氧化锰生产用阳极的活化处理方法

技术领域

本发明涉及一种电解阳极的处理方法，尤其是一种电解二氧化锰生产用阳极的活化处理方法。

背景技术

在现有工业生产电解二氧化锰中，使用硫酸锰和硫酸的水溶液作为电解液进行电解，阳极采用纯钛(表面事先要做粗化处理)或钛锰合金。纯钛或钛锰合金阳极在使用一定周期后，其表面产生钝化(生成二氧化钛)并粘附难以清洗的二氧化锰残余物和其它杂质，致使槽电压升高、产品质量下降，严重者不能进行电解，必须进行活化处理。

作为电解二氧化锰生产用阳极的活化处理方法，已知的有把阳极表面喷砂，用机械方法剥离阳极表面的氧化层和附着物，并使其表面粗化，这种方法已成为一般常用的方法之一，称之为物理法。该方法缺点是处理时用外力在阳极表面剥掉一层，破坏了阳极本体，阳极越来越薄，影响阳极使用寿命，而且操作环境差；其次，钛锰合金阳极由于表面有合金层不能进行喷砂处理。

另一种常用的方法是，用浓的烧碱(大于40％)或浓盐酸(大于20％)煮沸，利用碱溶或酸溶的方法除去钝化阳极表面的氧化层和附着物，这种方法也是常用的方法之一，称之为化学法。该方法缺点是容易使阳极发生氢脆，破坏了阳极本体，且阳极越来越薄，影响阳极使用寿命，而且环境污染大、操作环境差。

此外，还有一种方法是，把钝化阳极当阴极，用碳棒当阳极，在硫酸浓度控制在50～100g/L、硫酸锰浓度控制在5～15g/L的电解液中电解，温度控制在60～90℃，利用电化学腐蚀抛光阳极表面，这种方法最早也是常用的方法之一，称之为电化学法，也叫反电解法。该方法缺点是容易使阳极发生氢脆，阳极本体破坏严重，阳极表面光滑，且阳极越来越薄，阳极使用寿命极短。该方法现在已经没有人使用。

以上阳极的活化处理方法缺点明显，存在的问题无法根本解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种旨在对阳极本体没有损伤、氧化层和附着物处理干净、不污染环境的电解二氧化锰生产用阳极(纯钛或钛锰合金)的活化处理方法。

本发明的技术方案：

为达到上述目的，本发明提出了如下技术方案，就是在低酸低锰低温条件下利用亚铁离子还原法浸泡处理钝化阳极，达到阳极表面处理干净(露出阳极本体)，同时不破坏阳极本体。将电解二氧化锰生产用阳极采用由硫酸亚铁、硫酸、硫酸锰组成的浸泡溶液在40～60℃温度下浸泡处理1～8小时。

所述的阳极材料是钛锰合金制成的条、板，或者是条、板组合成的各种形状的电极；所述的阳极材料还可以是纯钛条、板，或者是纯钛条、板组合成的各种形状的电极。

此外，本发明的特征还有，浸泡溶液中硫酸亚铁浓度控制在10～100g/L。

此外，本发明的特征还有，浸泡溶液中硫酸浓度控制在30～300g/L。

此外，本发明方法的特征还有，浸泡溶液中硫酸锰浓度控制在0～10g/L。

此外，本发明方法的特征还有，浸泡溶液的温度控制在40～60℃。

本发明是将纯化阳极在上述硫酸亚铁浓度和硫酸浓度及硫酸锰浓度的溶液液中浸泡，在上述温度下浸泡有效剥离阳极表面的二氧化钛和二氧化锰残余物及其它杂质的电解二氧化锰生产用阳极的活化处理方法。

本发明的优点：

1、本发明活化处理的电解二氧化锰生产用钝化纯钛(TA2)阳极和钝化钛锰合金阳极，对阳极本体没有损伤、氧化层和附着物处理干净。

2、本发明活化处理的电解二氧化锰生产用钝化纯钛(TA2)阳极和钝化钛锰合金阳极，与新纯钛(TA2)阳极和新钛锰合金阳极比较，电解开槽电压和出槽电压基本一致，电解时间相当。

3、本发明活化处理的电解二氧化锰生产用钝化纯钛(TA2)阳极和钝化钛锰合金阳极，与新纯钛(TA2)阳极和新钛锰合金阳极比较，电解产品二氧化锰含量相当，质量无差别。

4、本发明活化处理的电解二氧化锰生产用钝化纯钛(TA2)阳极和钝化钛锰合金阳极，与其它活化处理方法比较，电解开槽和出槽电压低，节约能源效果明显。

5、本发明活化处理的电解二氧化锰生产用钝化纯钛(TA2)阳极和钝化钛锰合金阳极，与其它活化处理方法比较，电解产品质量较优。

6、本发明活化处理方法与活化处理方法比较，操作简单，无环境污染。

具体实施方式

本发明处理电解二氧化锰生产用钛锰合金板、条或者是板、条组合成的各种形状的阳极，以及电解二氧化锰生产用钛板、条或者是板、条组合成的各种形状的阳极。

本发明处理的阳极是经过长期电解后已经钝化不能再用于电解或可以用于电解但槽电压过高(超过5V)的钝化阳极。

本发明的电解液组成为，硫酸亚铁浓度控制在10～100g/L，硫酸浓度控制在30～300g/L，硫酸锰浓度控制在0～10g/L。

本发明的电解温度控制在40～60℃，用1～2Mpa的锅炉蒸汽加热保温，加热管材质采用纯钛。

本发明处理时间为1～8小时。

实施例1

浸泡槽(长1.4米、深1.2米、宽1.2米)中，阳极由长1200毫米、宽84毫米、厚1.5毫米的钛锰合金板组合而成，单块阳极面积为2.71平方米，阳极支撑采用铸铝横担。

浸泡液组成为：硫酸亚铁浓度10g/L，硫酸浓度250g/L，硫酸锰浓度0.5g/L。

控制温度40～60℃，处理时间为8小时。

全新钛锰合金阳极1～2#；未处理的钝化钛锰合金阳极3～4#，经本发明方法处理的钝化钛锰合金阳极5～6#

处理后阳极外观

表1

经过处理的阳极进行电解试验，考察其处理效果。结果示于表2。

表2

电解条件：硫酸浓度50g/l，硫酸锰浓度70g/l，电流8300A，电流密度60A/m²，温度97℃，电解槽(长5.4米、深1.4米、宽1.2米)，阴极采用直径2.5毫米的碳棒组合而成。

从表2可知，本发明处理方法活化处理的钝化钛锰合金阳极和新钛锰合金阳极比较，开槽电压和出槽电压基本一致，电解时间相当。

此外，未处理的钝化钛锰合金阳极电解6天后槽压上升到5伏以上，无法电解被迫停槽。

此外，从表2还可知，本发明活化处理的钝化钛锰合金阳极生产的产品(电解二氧化锰)与新钛锰合金阳极生产的产品二氧化锰含量相当，质量无差别。

实施例2

浸泡槽(长1.4米、深1.2米、宽1.2米)中，阳极由长1200毫米、宽60毫米、厚1.5毫米的纯钛(TA2)板组合而成，阳极面积为2.71平方米，阳极支撑采用铸铝横担。

浸泡液组成为：硫酸亚铁浓度10g/L，硫酸浓度150g/L，硫酸锰浓度5g/L。

控制温度40～60℃，处理时间为4小时。

全新纯钛(TA2)阳极(事先经粗化处理)7～8#；未处理的钝化纯钛(TA2)阳极9～10#，经本发明方法处理的钝化纯钛(TA2)阳极11～12#。

处理后阳极外观

表3

经过处理的纯钛(TA2)阳极进行电解试验，考察其处理效果。结果示于表4。

表4

电解测定条件：硫酸浓度50g/l，硫酸锰浓度70g/l，电流8300A，电流密度60A/m²，温度97℃，电解槽(长5.4米、深1.4米、宽1.2米)，阴极采用直径2.5毫米的碳棒组合而成。

从表4可知，本发明处理方法活化处理的钝化纯钛(TA2)阳极和新纯钛(TA2)阳极比较，开槽电压和出槽电压基本一致，电解时间相当。

此外，未处理的钝化纯钛(TA2)阳极电解2天后槽压上升到5伏以上，无法电解被迫停槽。

此外，从表4还可知，本发明活化处理的钝化纯钛(TA2)阳极生产的产品(电解二氧化锰)与新纯钛(TA2)阳极生产的产品(电解二氧化锰)的二氧化锰含量相当，质量无差别。

实施例3

浸泡槽(长1.4米、深1.2米、宽1.2米)中，阳极由长1200毫米、宽84毫米、厚1.5毫米的钛钛合金板组合而成，阳极面积为2.71平方米，阳极支撑采用铸铝横担。

浸泡液组成为：硫酸亚铁浓度90g/L，硫酸浓度50g/L，硫酸锰浓度8.5g/L。

控制温度40～60℃，处理时间为3小时。

烧碱处理钝化钛锰合金阳极工艺：烧碱浓度40％，温度100摄氏度(沸腾)，处理时间为3小时。处理槽采用上述浸泡槽，阳极规格如上述钛锰合金阳极。

盐酸处理钝化钛锰合金阳极工艺：盐酸浓度30％，温度90摄氏度，处理时间为3小时。处理槽采用上述浸泡槽，阳极规格如上述钛锰合金阳极。

全新钛锰合金阳极13#；未处理的钝化钛锰合金阳极14#，烧碱处理的钝化钛锰合金阳极15#，盐酸处理的钝化钛锰合金阳极16#，经本发明方法处理的钝化钛锰合金阳极17～18#。

处理后阳极外观

表5

经过处理的阳极进行电解试验，考察其处理效果。结果示于表6。

表6

电解测定条件：硫酸浓度50g/l，硫酸锰浓度70g/1，电流8300A，电流密度60A/m²，温度97℃，电解槽(长5.4米、深1.4米、宽1.2米)，阴极采用直径2.5毫米的碳棒组合而成。

从表6可知，本发明处理方法活化处理的钝化钛锰合金阳极和新钛锰合金阳极比较，开槽电压和出槽电压基本一致，电解时间相当。

此外，本发明处理方法活化处理的钝化钛锰合金阳极和用烧碱或盐酸处理的钝化钛锰合金阳极比较，本发明活化处理的钝化钛锰合金阳极开槽电压低0.2v，出槽电压低0.5v，电解时间相当。

此外，钝化未处理钛锰合金阳极电解6天后槽压上升到5伏以上，无法电解被迫停槽。

此外，本发明活化处理的钛钛合金阳极生产的产品(电解二氧化锰)与新钛钛合金阳极生产的产品二氧化锰含量相当，质量无差别。

此外，本发明活化处理的钛钛合金阳极生产的产品(电解二氧化锰)与用烧碱或盐酸处理的钛锰合金阳极比较，本发明产品二氧化锰含量高0.2-0.3％，质量较优。

实施例4

浸泡液组成为：硫酸亚铁浓度95g/L，硫酸浓度30g/L，硫酸锰浓度8.0g/L。

控制温度40～60℃，处理时间为1小时。

烧碱处理钝化纯钛(TA2)阳极工艺：烧碱浓度40％，温度90摄氏度，处理时间为3小时。处理槽采用上述浸泡槽，阳极规格如上述纯钛(TA2)阳极。

盐酸处理钝化纯钛(TA2)阳极工艺：盐酸浓度30％，温度90摄氏度，处理时间为3小时。处理槽采用上述浸泡槽，阳极规格如上述纯钛(TA2)阳极。

喷砂处理钝化纯钛(TA2)阳极工艺：砂石粒度20～100目；气流压力2～6kg/m²流量0.8～1.2m³/min，阳极规格如上述纯钛(TA2)阳极。

全新纯钛(TA2)阳极(事先经粗化处理)19#；未处理的钝化纯钛(TA2)阳极20#，烧碱处理的钝化纯钛(TA2)阳极21#，盐酸处理的钝化纯钛(TA2)阳极22#，喷砂处理的钝化纯钛(TA2)阳极23～24#，经本发明方法处理的钝化纯钛(TA2)阳极25～26#。

处理后阳极外观：19#，表面粗糙，均匀无污物，显银白色金属光泽；20#，表面粗糙，布满黑色污物，没有光泽；21#，表面粗糙，无污物，呈黄灰色；22#，表面粗糙，无污物，呈亮灰色；23～24#，表面粗糙，均匀无污物，显白色金属光泽；25～26#，表面粗糙，表面粗糙，均匀无污物，显银白色金属光泽。

处理后阳极外观

表7

经过处理的纯钛(TA2)阳极进行电解试验，考察其处理效果。结果示于表8。

表8

从表8可知，本发明处理方法活化处理的钝化纯钛(TA2)阳极和新纯(TA2)阳极比较，开槽电压和出槽电压基本一致，电解时间相当。

此外，本发明处理方法活化处理的钝化纯钛(TA2)阳极和用烧碱或盐酸处理的钝化纯钛(TA2)阳极比较，本发明活化处理的钝化纯钛(TA2)阳极开槽电压低0.2v，出槽电压低1.0v，电解时间相当。

此外，本发明处理方法活化处理的钝化纯钛(TA2)阳极和喷砂处理的钝化纯钛(TA2)阳极比较，本发明活化处理的钝化纯钛(TA2)阳极开槽电压低0.1v，出槽电压低0.1v，电解时间相当。

此外，钝化未处理钛锰合金阳极电解2天后槽压上升到5伏以上，无法电解被迫停槽。

此外，本发明活化处理的钝化纯钛(TA2)阳极生产的产品(电解二氧化锰)与新钝化纯钛(TA2)阳极生产的产品二氧化锰含量相当，质量无差别。

此外，本发明活化处理的钝化纯钛(TA2)阳极生产的产品(电解二氧化锰)与用烧碱或盐酸处理的钝化纯钛(TA2)阳极比较，本发明产品二氧化锰含量高0.4～0.5％，质量较优。

此外，本发明活化处理的钝化纯钛(TA2)阳极生产的产品(电解二氧化锰)与喷砂处理的钝化纯钛(TA2)阳极比较，产品二氧化锰含量相当，质量无差别。

Claims

1.一种电解二氧化锰生产用阳极的活化处理方法，其特征在于：将电解二氧化锰生产用阳极采用由硫酸亚铁、硫酸、硫酸锰组成的浸泡溶液在40～60℃温度下浸泡处理1～8小时；

所述浸泡溶液中硫酸亚铁浓度控制在10～100g/L；

所述浸泡溶液中硫酸浓度控制在30～300g/L；

所述浸泡溶液中硫酸锰浓度控制在0～10g/L。

2.如权利要求1所述的电解二氧化锰生产用阳极的活化处理方法，其特征在于：所述的阳极材料是钛锰合金制成的条、板，或者是条、板组合成的各种形状的电极。

3.如权利要求1所述的电解二氧化锰生产用阳极的活化处理方法，其特征在于：所述的阳极材料是纯钛条、板，或者是纯钛条、板组合成的各种形状的电极。