CN101665953B - 一种电解金属锰的节能降耗方法 - Google Patents

Abstract

一种电解金属锰的节能降耗方法。该方法在电解过程中，其电源采用的是脉冲电源，该脉冲电源的脉冲频率为900～1200Hz，占空比为40～80％，平均电流密度为380～420A/m²。在电解过程中，所用的阳极板为带有若干凹坑的电极板，这些凹坑的直径为0.5～2.5mm，各凹坑之间的中心距为2～9mm，各凹坑的深度为0.5～2.5mm。本发明能提高电流效率，验证表明：其电流效率由现有的不到75％，提高到了80.0％以上。本发明能减少阳极区的阳极泥产生量，从而可延长阳极板的使用时间，减少清槽次数，能取得节能降耗的有益效果、其电解金属锰的成本自然就大大降低。

Description

一种电解金属锰的节能降耗方法

技术领域

本发明涉及电解金属锰的电解方法。

背景技术

金属锰(Mn)不但是生产不锈钢，高强度的合金钢和铜、铝等有色金属合金的重要原料，而且在医药、化工领域中也有广泛用途。从产品纯度、矿产资源的有效利用、节省能源、和对环境污染小等多种因素考虑，目前，大多采用电解的方法来生产金属锰。现有的电解金属锰都采用直流电解，电流效率小于75％；在电解过程中，阳极区的阳极泥的产生量也比较多，从而堵塞了隔膜袋，增加清槽次数，降低阳极的使用寿命。

发明内容

本发明的第一目的是，提供一种能够提高电流效率的电解金属锰的节能降耗方法。

本发明的第二目的是，在实现第一发明目的基础上，提供一种能够进一步减少电解过程中阳极区的阳极泥的产生量的电解金属锰的节能降耗方法。

实现所述第一发明目的之方案是这样一种电解金属锰的节能降耗方法。该方法与现有技术相同的方面是，它包括如下步骤：①制备出硫酸锰溶液、以作为电解液；②在硫酸锰溶液中加入电解添加剂二氧化硒；③在电解槽中对添加有二氧化硒的硫酸锰溶液进行电解、以得到集聚在电解阴极板上的电解金属锰；④把带有电解金属锰的电解阴极板取出，进行钝化、冲洗、烘干；最后，从该电解阴极板上剥离下电解金属锰片。其改进之处是，在步骤③的电解过程中，其电源为脉冲电源，该脉冲电源的脉冲频率为900～1200Hz，占空比为40～80％，平均电流密度为380～420A/m²。

实现所述第二发明目的之方案，是在实现第一发明目的之方案基础上的进一步改进，其进一步改进的特征是，在步骤③的电解过程中，所用的阳极板为带有若干凹坑的电极板，这些凹坑的直径为0.5～2.5mm，各凹坑之间的中心距为2～9mm，各凹坑的深度为0.5～2.5mm。

从实现第一发明目的之方案中可以看出，本发明在电解时，是用脉冲电源来进行电解的，与现有技术中用直流电源来进行电解相比较，提高了电流效率，验证表明：其电流效率由现有的不到75％，提高到了80.0％以上。

从实现第二发明目的之方案中可以看出，本发明在电解时，所用的阳极板为带有若干凹坑的电极板，与现有技术中的没有凹坑的阳极板相比较，不但增大了阳极板的有效面积，对于提高电流效率也有帮助，验证表明：用本发明的阳极板后，还有减少阳极区的阳极泥产生量的效果。由于该电解金属锰过程中减少了阳极区的阳极泥，从而可延长阳极板的使用时间，减少清槽次数，取得了节能降耗的有益效果、其电解金属锰的成本自然就大大降低了。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

一种电解金属锰的节能降耗方法，该方法包括如下步骤：①制备(当然也包括购买别人制备好的合格的)硫酸锰(MnSO₄)溶液、以作为电解液；②在该硫酸锰(MnSO₄)溶液中加入电解添加剂二氧化硒(SeO₂)；③在电解槽中对添加有二氧化硒(SeO₂)的硫酸锰(MnSO₄)溶液进行电解、以得到集聚在电解阴极板上的电解金属锰；④把带有电解金属锰的电解阴极板取出，进行钝化、冲洗、烘干；最后，从该电解阴极板上剥离下电解金属锰片(以上步骤与现有技术相同，阴极板和阳极板所用材料也与现有技术相同。故不详述)。在本发明步骤③的电解过程中，其电源为脉冲电源，该脉冲电源的脉冲频率为900～1200Hz，占空比为40～80％，平均电流密度为380～420A/m²。

进一步讲，在本发明步骤③的电解过程中，所用的阳极板为带有若干凹坑的电极板，这些凹坑的直径为0.5～2.5mm，各凹坑之间的中心距为2～9mm，各凹坑的深度为0.5～2.5mm。显然，这些凹坑可以在现有阳极板上用钻孔方式得到。作为一种等同替换的手段，这些凹坑也可以长宽比基本相同的近似于矩形的凹坑、甚至就是矩形凹坑。了解了本发明阳极板后，本领域技术人员凭借其常规知识，就能够判断出这些凹坑必须位于与电解阴极板相对的一面，为取得更好效果，也可在阳极板的两面均设置这些凹坑。

披露至此，本领域技术人员完全能够结合其常规知识来实现本发明、并通过有限的试验来找出其效果更好的参数范围。

为协助更多的技术人员理解和实现本发明，下面再对优选的参数范围作进一步披露。

脉冲电源的优选参数范围是，脉冲频率为1000～1100Hz，占空比为50～70％，平均电流密度为390～410A/m²。

阳极板上凹坑的优选参数范围是，凹坑直径为1～2mm，各凹坑之间的中心距为4～8mm，各凹坑的深度为1～2mm。

本发明在实验室进行过验证，其验证方法是，在每一个电解周期后计算电流效率，并收集阳极区内(包括粘附在阳极板上)的阳极泥，

电流效率的计算公式为：

$\mathrm{\η}=\frac{m_t-m_0}{\mathrm{qIt}}\×100\%$

式中：η-电流效率(％)；m₀-阴极板的质量(g)；m_t-电沉积有锰的阴极板的质量(g)；I-平均电流强度(A)；t-电解时间(h)；q-锰的电化学当量(1.025g/A·h)。

对比实验用现有电解方法，即使用直流电源和现有的没有凹坑平板阳极。其电解液中二氧化硒(SeO₂)与硫酸锰(MnSO₄)的用量比，分别与下表中验证例1、3、6的相同。即作了三个现有方法的对比实验，其电流效率为70.0％～75.0％，产生了阳极泥为16g～20g。

本发明验证结果如下表：

上述验证例说明，由本发明方法生产出电解金属锰电流效率相对于传统电解电流效率提高了很多(从现有的70.0％～75.0％提高到了本发明的80.0％～82.0％)，阳极区产生的阳极泥也大大减少了(从现有的16～20g减少到了本发明的3.0～3.5g)，从而可延长阳极板的使用时间，减少清槽次数，其电解金属锰的生产成本也大大降低。

Claims (3)

1.一种电解金属锰的节能降耗方法，该方法包括如下步骤：①制备出硫酸锰溶液以作为电解液；②在所述硫酸锰溶液中加入电解添加剂二氧化硒；③在电解槽中对添加有二氧化硒的硫酸锰溶液进行电解以得到集聚在电解阴极板上的电解金属锰；④把带有电解金属锰的所述电解阴极板取出，进行钝化、冲洗、烘干；最后，从该电解阴极板上剥离下电解金属锰片；其特征在于：在步骤③的所述电解过程中，其电源为脉冲电源，该脉冲电源的脉冲频率为900～1200Hz，占空比为40～80％，平均电流密度为380～420A/m²；在步骤③的所述电解过程中，所用的阳极板为带有若干凹坑的阳极板，这些凹坑的直径为0.5～2.5mm，各凹坑之间的中心距为2～9mm，各凹坑的深度为0.5～2.5mm。

2.根据权利要求1所述电解金属锰的节能降耗方法，其特征在于：所述脉冲电源的脉冲频率为1000～1100Hz，占空比为50～70％，平均电流密度为390～410A/m²。

3.根据权利要求1所述电解金属锰的节能降耗方法，其特征在于：所述凹坑的直径为1～2mm，各凹坑之间的中心距为4～8mm，各凹坑的深度为1～2mm。