CN113293408A - 从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，先配制氯化锰溶液，在配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为10‑14g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0，得到电积液；再将电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度，阴极板、阳极板直流电流密度，电积电压，电积24h，即可得到纯度为99.99‑99.999%的高纯锰。本发明以高纯度的氯化锰和高纯氯化铵为原料调配成溶液，加入胶体硫作为添加剂或者加入以胶体硫为主的复合添加剂，替代传统电积锰溶液中添加有毒的二氧化硒或二氧化硫，制备纯度为99.99‑99.999%的高纯锰，工艺流程短，易于操作，绿色环保，满足清洁生产的要求。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体的说是一种从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法。
背景技术
在金属锰的电积法生产过程中，如果没有添加合适的电积添加剂，电积锰溶液只能得到氢气和氧气，为了能成功制备金属锰，与此同时为了提高电流效率和保持溶液的还原性，须加入一定量的添加剂。电积制锰添加剂主要为二氧化硒、二氧化硫以及以它们为主的复合添加剂。采用二氧化硫作为电积添加剂时，所制备的锰金属纯度低、电流效率低且硫含量易超标而影响电积锰的质量和价格，并使该产品应用范围受限。采用二氧化硒作为电积添加剂时，其电流效率相对比以二氧化硫作添加剂时高，抗杂质能力强，对电积液纯度要求低，工艺控制条件较为宽松；但二氧化硒是无机剧毒品，极大危害人体健康，并严重污染环境。无硒无毒电积锰添加剂是高纯电积锰发展的重要方向，也是电积锰清洁生产的必然要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，加入胶体硫作为添加剂或者以胶体硫为主的复合添加剂，替代传统的二氧化硒或二氧化硫添加剂，利用电解沉积法制备高纯锰。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，包括以下步骤：
步骤一、配制氯化锰溶液：称取适量纯度为99.99%的高纯氯化锰和高纯氯化铵溶解到水中得到含有氯化铵的氯化锰溶液，氯化锰溶液中氯化锰的质量体积浓度为40g/L，氯化铵的摩尔浓度为3mol/L；
步骤二、配制电积液：在步骤一配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为10-14g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0；
步骤三、电解沉积锰：将步骤二配制好的电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度为20-50℃，阴极板直流电流密度为200-600A/m2，阳极板直流电流密度为250-800A/m2，电积电压为3.0-6.0V，电积24h，即可得到纯度为99.99-99.999%的高纯锰。
优选的，所述步骤二中配制电积液时，再添加柠檬酸钠溶液，柠檬酸钠溶液的质量体积浓度为10-40g/L。
优选的，所述步骤二中配制电积液时，再添加聚丙烯酰胺溶液，氯丙烯酰胺溶液的质量体积浓度为0.0005g/L。
优选的，所述步骤二中配制电积液时，再添加抗坏血酸溶液，抗坏血酸溶液的质量体积浓度为0.15g/L。
优选的，所述步骤二中配制电积液时，再添加硼酸溶液，硼酸溶液的质量体积浓度为0.002g/L。
优选的，所述电积槽中阴极板为20cm*13cm的钛板，阳极为16cm*10cm的钛涂钌网，阴阳极板间距为80mm。
本发明的有益效果是：
本发明以高纯度的氯化锰和高纯氯化铵为原料调配成溶液，加入胶体硫作为添加剂或者加入以胶体硫为主的复合添加剂，替代传统电积锰溶液中添加有毒的二氧化硒或二氧化硫，制备纯度为99.99-99.999%的高纯锰，工艺流程短，易于操作，绿色环保，满足清洁生产的要求。
具体实施方式
以下实施例中，电积槽中阴极板为20cm*13cm的钛板，阳极为16cm*10cm的钛涂钌网，阴阳极板间距为80mm。
实施例1
一种从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，包括以下步骤：
步骤一、配制氯化锰溶液：称取40g纯度为99.99%的高纯氯化锰和160.5g的高纯氯化铵溶解到1L水中得到含有氯化铵的氯化锰溶液，氯化锰溶液中氯化锰的质量体积浓度为40g/L，氯化铵的摩尔浓度为3mol/L；
步骤二、配制电积液：在步骤一配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为10g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0；
步骤三、电解沉积锰：将步骤二配制好的电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度为20℃，阴极板直流电流密度为200A/m2，阳极板直流电流密度为250-800A/m2，电积电压为3.0V，电积24h，即可得到纯度为99.993%的高纯锰。
所制备的高纯锰附着在阴极板上，平整、致密，钝化后锰板为光亮银灰色，电流效率为70.5%。
实施例2
一种从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，包括以下步骤：
步骤一、配制氯化锰溶液：称取40g纯度为99.99%的高纯氯化锰和160.5g的高纯氯化铵溶解到1L水中得到含有氯化铵的氯化锰溶液，氯化锰溶液中氯化锰的质量体积浓度为40g/L，氯化铵的摩尔浓度为3mol/L；
步骤二、配制电积液：在步骤一配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为14g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0；
步骤三、电解沉积锰：将步骤二配制好的电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度为50℃，阴极板直流电流密度为600A/m2，阳极板直流电流密度为800A/m2，电积电压为6.0V，电积24h，即可得到纯度为99.992%的高纯锰。
所制备的高纯锰附着在阴极板上，平整、致密，钝化后锰板为光亮银灰色，电流效率为69.8%。
实施例3
一种从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，包括以下步骤：
步骤一、配制氯化锰溶液：称取40g纯度为99.99%的高纯氯化锰和160.5g的高纯氯化铵溶解到1L水中得到含有氯化铵的氯化锰溶液，氯化锰溶液中氯化锰的质量体积浓度为40g/L，氯化铵的摩尔浓度为3mol/L；
步骤二、配制电积液：在步骤一配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为12g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0；
步骤三、电解沉积锰：将步骤二配制好的电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度为38℃，阴极板直流电流密度为400A/m2，阳极板直流电流密度为450A/m2，电积电压为4.0V，电积24h，即可得到纯度为99.998%的高纯锰。
所制备的高纯锰附着在阴极板上，平整、致密，钝化后锰板为光亮银灰色，电流效率为76.5%。
实施例4
一种从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，包括以下步骤：
步骤一、配制氯化锰溶液：称取40g纯度为99.99%的高纯氯化锰和160.5g的高纯氯化铵溶解到1L水中得到含有氯化铵的氯化锰溶液，氯化锰溶液中氯化锰的质量体积浓度为40g/L，氯化铵的摩尔浓度为3mol/L；
步骤二、配制电积液：在步骤一配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为13g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0；
步骤三、电解沉积锰：将步骤二配制好的电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度为30℃，阴极板直流电流密度为300A/m2，阳极板直流电流密度为300A/m2，电积电压为3.0V，电积24h，即可得到纯度为99.99%的高纯锰。
所制备的高纯锰附着在阴极板上，平整、致密，钝化后锰板为光亮银灰色，电流效率为60.8%。
实施例5
一种从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，包括以下步骤：
步骤一、配制氯化锰溶液：称取40g纯度为99.99%的高纯氯化锰和160.5g的高纯氯化铵溶解到1L水中得到含有氯化铵的氯化锰溶液，氯化锰溶液中氯化锰的质量体积浓度为40g/L，氯化铵的摩尔浓度为3mol/L；
步骤二、配制电积液：在步骤一配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为10g/L，再向氯化锰溶液中加入聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的质量体积浓度为0.0005g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0；
步骤三、电解沉积锰：将步骤二配制好的电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度为38℃，阴极板直流电流密度为400A/m2，阳极板直流电流密度为450A/m2，电积电压为4.0V，电积24h，即可得到纯度为99.994%的高纯锰。
所制备的高纯锰附着在阴极板上，平整、致密，钝化后锰板为光亮银灰色，电流效率为75.5%。
实施例6
一种从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、配制氯化锰溶液：称取40g纯度为99.99%的高纯氯化锰和160.5g的高纯氯化铵溶解到1L水中得到含有氯化铵的氯化锰溶液，氯化锰溶液中氯化锰的质量体积浓度为40g/L，氯化铵的摩尔浓度为3mol/L；
步骤二、配制电积液：在步骤一配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为10g/L，再向氯化锰溶液中加入柠檬酸钠，柠檬酸钠的质量体积浓度为35g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0；
步骤三、电解沉积锰：将步骤二配制好的电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度为38℃，阴极板直流电流密度为400A/m2，阳极板直流电流密度为450A/m2，电积电压为4.0V，电积24h，即可得到纯度为99.999%的高纯锰。
所制备的高纯锰附着在阴极板上，平整、致密，钝化后锰板为光亮银灰色，电流效率为77.0%。
实施例7
一种从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、配制氯化锰溶液：称取40g纯度为99.99%的高纯氯化锰和160.5g的高纯氯化铵溶解到1L水中得到含有氯化铵的氯化锰溶液，氯化锰溶液中氯化锰的质量体积浓度为40g/L，氯化铵的摩尔浓度为3mol/L；
步骤二、配制电积液：在步骤一配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为10g/L，再向氯化锰溶液中加入抗坏血酸，抗坏血酸的质量体积浓度为0.15g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0；
步骤三、电解沉积锰：将步骤二配制好的电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度为38℃，阴极板直流电流密度为400A/m2，阳极板直流电流密度为450A/m2，电积电压为4.0V，电积24h，即可得到纯度为99.991%的高纯锰。
所制备的高纯锰附着在阴极板上，平整、致密，钝化后锰板为光亮银灰色，电流效率为60.8%。
实施例8
一种从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、配制氯化锰溶液：称取40g纯度为99.99%的高纯氯化锰和160.5g的高纯氯化铵溶解到1L水中得到含有氯化铵的氯化锰溶液，氯化锰溶液中氯化锰的质量体积浓度为40g/L，氯化铵的摩尔浓度为3mol/L；
步骤二、配制电积液：在步骤一配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为10g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0；
步骤三、电解沉积锰：将步骤二配制好的电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度为40℃，阴极板直流电流密度为400A/m2，阳极板直流电流密度为450A/m2，电积电压为4.0V，电积24h，即可得到纯度为99.996%的高纯锰。
所制备的高纯锰附着在阴极板上，平整、致密，钝化后锰板为光亮银灰色，电流效率为63.9%。
实施例9
一种从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、配制氯化锰溶液：称取40g纯度为99.99%的高纯氯化锰和160.5g的高纯氯化铵溶解到1L水中得到含有氯化铵的氯化锰溶液，氯化锰溶液中氯化锰的质量体积浓度为40g/L，氯化铵的摩尔浓度为3mol/L；
步骤二、配制电积液：在步骤一配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为10g/L，再向氯化锰溶液中加入柠檬酸钠，柠檬酸钠的质量体积浓度为10g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0；
步骤三、电解沉积锰：将步骤二配制好的电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度为38℃，阴极板直流电流密度为400A/m2，阳极板直流电流密度为450A/m2，电积电压为4.0V，电积24h，即可得到纯度为99.992%的高纯锰。
所制备的高纯锰附着在阴极板上，平整、致密，钝化后锰板为光亮银灰色，电流效率为74.8%。
实施例10
步骤一、配制氯化锰溶液：称取40g纯度为99.99%的高纯氯化锰和160.5g的高纯氯化铵溶解到1L水中得到含有氯化铵的氯化锰溶液，氯化锰溶液中氯化锰的质量体积浓度为40g/L，氯化铵的摩尔浓度为3mol/L；
步骤二、配制电积液：在步骤一配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为10g/L，再向氯化锰溶液中加入柠檬酸钠，柠檬酸钠的质量体积浓度为20g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0；
步骤三、电解沉积锰：将步骤二配制好的电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度为38℃，阴极板直流电流密度为400A/m2，阳极板直流电流密度为450A/m2，电积电压为4.0V，电积24h，即可得到纯度为99.993%的高纯锰。
所制备的高纯锰附着在阴极板上，平整、致密，钝化后锰板为光亮银灰色，电流效率为78.0%。
实施例11
步骤一、配制氯化锰溶液：称取40g纯度为99.99%的高纯氯化锰和160.5g的高纯氯化铵溶解到1L水中得到含有氯化铵的氯化锰溶液，氯化锰溶液中氯化锰的质量体积浓度为40g/L，氯化铵的摩尔浓度为3mol/L；
步骤二、配制电积液：在步骤一配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为10g/L，再向氯化锰溶液中加入柠檬酸钠，柠檬酸钠的质量体积浓度为30g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0；
步骤三、电解沉积锰：将步骤二配制好的电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度为38℃，阴极板直流电流密度为400A/m2，阳极板直流电流密度为450A/m2，电积电压为4.0V，电积24h，即可得到纯度为99.999%的高纯锰。
所制备的高纯锰附着在阴极板上，平整、致密，钝化后锰板为光亮银灰色，电流效率为79.0%。
实施例12
步骤一、配制氯化锰溶液：称取40g纯度为99.99%的高纯氯化锰和160.5g的高纯氯化铵溶解到1L水中得到含有氯化铵的氯化锰溶液，氯化锰溶液中氯化锰的质量体积浓度为40g/L，氯化铵的摩尔浓度为3mol/L；
步骤二、配制电积液：在步骤一配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为10g/L，再向氯化锰溶液中加入柠檬酸钠，柠檬酸钠的质量体积浓度为40g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0；
步骤三、电解沉积锰：将步骤二配制好的电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度为38℃，阴极板直流电流密度为400A/m2，阳极板直流电流密度为450A/m2，电积电压为4.0V，电积24h，即可得到纯度为99.995%的高纯锰。
所制备的高纯锰附着在阴极板上，平整、致密，钝化后锰板为光亮银灰色，电流效率为76.2%。
本发明以高纯度的氯化锰和高纯氯化铵为原料调配成溶液，加入胶体硫作为添加剂或者加入以胶体硫为主的复合添加剂，替代传统电积锰溶液中添加有毒的二氧化硒或二氧化硫，制备纯度为99.99-99.999%的高纯锰，工艺流程短，易于操作，绿色环保，满足清洁生产的要求。
Claims (6)
1.一种从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、配制氯化锰溶液：称取适量纯度为99.99%的高纯氯化锰和高纯氯化铵溶解到水中得到含有氯化铵的氯化锰溶液，氯化锰溶液中氯化锰的质量体积浓度为40g/L，氯化铵的摩尔浓度为3mol/L；
步骤二、配制电积液：在步骤一配制好的氯化锰溶液中添加胶体硫，胶体硫的质量体积浓度为10-14g/L，常温下充分搅拌混合均匀，用氨水调节溶液的pH值为5.0；
步骤三、电解沉积锰：将步骤二配制好的电积液倒入电积槽内，调节电积槽的温度为20-50℃，阴极板直流电流密度为200-600A/m2，阳极板直流电流密度为250-800A/m2，电积电压为3.0-6.0V，电积24h，即可得到纯度为99.99-99.999%的高纯锰。
2.根据权利要求1所述的从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，其特征在于：所述步骤二中配制电积液时，再添加柠檬酸钠溶液，柠檬酸钠溶液的质量体积浓度为10-40g/L。
3.根据权利要求1所述的从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，其特征在于：所述步骤二中配制电积液时，再添加聚丙烯酰胺溶液，氯丙烯酰胺溶液的质量体积浓度为0.0005g/L。
4.根据权利要求1所述的从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，其特征在于：所述步骤二中配制电积液时，再添加抗坏血酸溶液，抗坏血酸溶液的质量体积浓度为0.15g/L。
5.根据权利要求1所述的从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，其特征在于：所述步骤二中配制电积液时，再添加硼酸溶液，硼酸溶液的质量体积浓度为0.002g/L。
6.根据权利要求1至5任一项所述的从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法，其特征在于：所述电积槽中阴极板为20cm*13cm的钛板，阳极为16cm*10cm的钛涂钌网，阴阳极板间距为80mm。
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