KR870002076B1 - Manufacturing method of electrolysis metal mn from ferro mn slag - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 망간 광석으로부터 훼로 망간을 만든후 폐기처분 되고 있는 망간 슬랙을 이용하여 이 슬랙중에 함유하고 있는 망간을 (NH4)2SO4나 NH4Cl등의 용액으로 추출 분리하고 이 추출액을 직접 전해하므로서 금속 망간을 얻는 훼로 망간 슬랙으로 부터 전해 금속 망간의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention uses manganese slack that is disposed of after decomposing manganese from manganese ore and extracts and separates manganese contained in this slack with a solution such as (NH 4 ) 2 SO 4 or NH 4 Cl and directly extracts the extract. The present invention relates to a method for producing electrolytic metal manganese from manganese slack by obtaining metal manganese by electrolysis.
일반적으로 금속 망간의 제조방법은 (1) 망간 광석을 적당한 환원제를 가하여 가열 환원하여 MnO상태의 일산화 망간을 만들고 이것을 황산에 녹혀 황산 망간을 만들거나 또는 (2) 이산화 망간 상태의 광석에 SO3가스를 도입하여 황산 망간을 만들고 여기에 황산 암모눔을 별도로 첨가하여 전해하는 방법으로 발전되어 왔다.In general, the manufacturing method of metal manganese is (1) heating and reducing manganese ore with an appropriate reducing agent to form manganese monoxide in an MnO state, which is dissolved in sulfuric acid to form manganese sulfate, or (2) SO 3 gas in ore in manganese dioxide state. It has been developed by introducing manganese sulfate to add and ammonium sulfate separately added to the electrolysis.
그리고 만약 (3) 광석이 탄산 망간 상태로 존재하는 경우는 이 광석을 직접 황산에 녹여 황산 망간을 비교적 쉽게 만들수도 있고 또한 (4) 위 (1)에서 환원된 망간 광석을 암모늄 카바메이트를 가하여 탄산망간을 만들어 역시 같은 방법으로 황산에 녹혀 황산 망간을 만들수도 있고 또한 (4) 위 (1)에서 환원된 망각 광석을 암모늄 카바메이트를 가하여 탄산망간을 만들어 역시 같은 방법으로 황산에 녹혀 황산 망간을 만들수도 있다.(3) If the ore is present in the state of manganese carbonate, the ore can be dissolved directly in sulfuric acid to make manganese sulfate relatively easily. (4) The reduced manganese ore in (1) is added to carbonic acid by adding ammonium carbamate. You can also make manganese and make manganese sulfate by dissolving it in sulfuric acid in the same way. (4) Manganese carbonate can be made by adding ammonium carbamate to the manganese ore reduced in (1) above to make manganese sulfate. There is also.
그러나, 위의 제(1)의 방법에 있어서는 환원제를 별도로 가하여야 하는 결점이 있으며, 위 제(2)의 방법에서는, SO3가스를 취입하는 공정이 수반되어야 하고, 위 제(3)의 방법에서는 CO2가 발생하여 공정처리가 곤란하며, 위 제(4)의 방법에서는 (NH4)2CO2NH2의 제조가 곤란한 결점과 위 네가지 방법은 모두 (NH4)2SO4나 NH4Cl를 별도로 첨가해야 되는 결점들이 있었으나 본원 방법은 망간 슬랙분말에다 직접 (NH4)2SO4NH4Cl를 가하여 슬랙중의 망간을 쉽게 분리 추출하는 이점이 있다. 현재 세계적으로 부족상태를 겪고 있는 망간원료 광석을 구하기가 어려운 실정이다.However, the above method (1) has a drawback in that a reducing agent must be added separately. In the above method (2), a step of blowing SO 3 gas must be involved, and the method of the above (3) method. Is difficult to process due to the generation of CO 2. In the method of the above (4), the defects and the four methods that are difficult to prepare (NH 4 ) 2 CO 2 NH 2 are both (NH 4 ) 2 SO 4 and NH 4. Although there were drawbacks to add Cl separately, the present method has the advantage of easily separating and extracting manganese in slack by adding (NH 4 ) 2 SO 4 NH 4 Cl directly to manganese slack powder. It is difficult to find ore manganese raw materials that are currently in shortage worldwide.
본 발명에서는 현재 국내에서 버려지고 있는 년간 약 10,000톤 정도의 훼로 망간 슬랙을 이용하므로 망간원료의 활용면에서나 망간용액을 만드는 경제적인 면에서 큰 이점이 있다. 슬랙은 일반적으로 광석을 전기로에서 적당한 플락스와 환원제를 가하며 고온 용융 시킴으로 금속과 슬랙으로 분리시킨다. 망간슬랙 역시 망간 광석에 플락스로 석회석과 환원제로 흑연등을 가하고 고온 용융된 상태에서 부생되는 것으로서 망간의 일부가 완전 금속상태로 환원되지 않고 Mn(Ⅱ)상태의 산화물로 플락스와 SiO2등과 함께 복잡한 혼합물을 이루고 있는 것이다.In the present invention, since the manganese slacks are used at an annual rate of about 10,000 tons discarded in Korea, there is a great advantage in terms of utilization of manganese raw materials and economical manganese solution. Slags are generally separated into metals and slacks by hot melting with the addition of suitable fluxes and reducing agents in an electric furnace. As manganese slag also manganese ore sample flux with lime and as being added to the graphite, etc. as a reducing agent by-product in a hot melt state of the Mn (Ⅱ) condition part is not reduced to all-metal state of the manganese oxide in the sample flux and as SiO 2 Together they form a complex mixture.
국내에서 버려지고 있는 망간슬랙은 다음 표와 같이 상당량의 망간을 함유하고 있으며 이것은 Mn(Ⅱ) 상태의 산화물로 존재함을 확인하고 이 망간의 분리추출을 연구하게 되었다.Manganese slack discarded in Korea contains a considerable amount of manganese, as shown in the following table.
[표 1]TABLE 1
망간 슬랙의 분석표Table of Manganese Slacks
먼저 망간 슬랙을 200~250 메쉬 정도로 분쇄하고 일정량의 시료를 취하며 (NH4)2SO4나 NH4Cl 용액에 반응시키며 이때 (NH4)2SO4의 농도, 반응 온도, 반응시간, 등을 검토하여 다음표 들에서 볼 수 있는 것과 같이 슬래중의 망간만을 선택적으로 분리 추출되는 가장좋은 조건을 찾아 내었다.First, the manganese slack is crushed to about 200 to 250 mesh, and a certain amount of sample is taken and reacted with (NH 4 ) 2 SO 4 or NH 4 Cl solution, where (NH 4 ) 2 SO 4 concentration, reaction temperature, reaction time, etc. As a result, the best conditions for selectively separating and extracting only manganese in slab are found.
[표 2]TABLE 2
추출시의 (NH4), SO4농도의 영향Effect of (NH 4 ) and SO 4 Concentration on Extraction
[표 3]TABLE 3
추출시의 온도의 영향Effect of Temperature on Extraction
[표 4]TABLE 4
추출시의 시간의 영향Influence of time on extraction
위 표들에서 보는 바와같이 (NH4)2SO4로서 슬랙중의 Mn추출율은 농도 6N, 온도 80℃, 시간 약 100분 정도면 90% 이상의 Mn이 추출됨을 알 수 있다.As shown in the above tables, as the (NH 4 ) 2 SO 4 Mn extraction rate in the slack can be seen that more than 90% Mn extracted at a concentration of 6N, temperature 80 ℃, about 100 minutes.
여기에서 보면 일반적으로 (NH4)2SO4의 농도가 증가하면 추출율도 증가하고, 온도나 반응시간이 증가하면 추출율이 증가함을 볼 수 있다. 그리고 술랙의 입도도 역시 미세한 입자가 될수록 증가한다. 이렇게 하여 분리 추출한 (NH4)2SO4, MnSO4완층 용액의 분석표는 다음표와 같다.In general, the extraction rate increases with increasing concentration of (NH 4 ) 2 SO 4 , and the extraction rate increases with increasing temperature or reaction time. And the particle size of the sulfa also increases as the finer particles. The analysis table of (NH 4 ) 2 SO 4 , MnSO 4 complete layer solution separated and extracted in this way is shown in the following table.
[표 5]TABLE 5
추출액의 화학 분석표Chemical Analysis Table of Extract
위 표에서 보는 바와 같이 일반적으로 산이나 다른 염으로는 분리 추출할 수 없는 Mn만을 거의 90%이상 분리 추출하게 되었고 특히 25%가 넘는 산 가용성 규산이나 칼슘은 거의 적은 량만이 용해됨을 볼 수 있다. 이렇게 추출된 용액을 정제하기 위하여 (NH4)2SO4를 약간 가하여 pH를 6.0 6.2정도로 조절함으로서 용액에 용해 분리된 Al이나 미량의 Fe를 다시 금속의 수산화물(M(OH)3) 상태의 침전물로 만들고, 이때 녹아있는 Si나 Ca 이온도 같이 흡착 분리 침전시킨 다음 계속하여 소량의 (NH4)4S 용액과 활성탄을 가하며 약 한시간 동안 서서히 저어주면 미량의 구리, 아연, 니켈과 코발트 등은 모두 금속의 황화물(MS)형태의 침전으로 되어 슬랙에서 녹아나온 일부 카본과 함께 여과 제거한다. 이때 용액중에 약간 남아 있는 황이온(S=)은 뒤에 전해시에 전해효율을 증가시키는 역할도 겸하게 된다. 이렇게 정제된 용액의 분석표는 다음과 같다.As shown in the table above, almost 90% or more of Mn, which cannot be separated and extracted with acids or other salts in general, has been extracted. In particular, more than 25% of acid-soluble silicic acid or calcium can be seen that only a small amount is dissolved. In order to purify the extracted solution by adding a little (NH 4 ) 2 SO 4 to adjust the pH to 6.0 6.2, Al or a small amount of Fe dissolved in the solution is precipitated in the form of metal hydroxide (M (OH) 3 ) again. At this time, the dissolved Si or Ca ions are also adsorbed, separated and precipitated. Then, a small amount of (NH 4 ) 4 S solution and activated carbon are added thereto, and the mixture is slowly stirred for about an hour to remove all traces of copper, zinc, nickel and cobalt. It is precipitated in the form of sulfide (MS) of the metal and is filtered out together with some carbon dissolved in the slag. At this time, the sulfur ions (S = ) remaining slightly in the solution also serves to increase the electrolytic efficiency during the later electrolysis. The analysis table of the purified solution is as follows.
[표 6]TABLE 6
정제된 용액의 분석표Analysis Table of Purified Solution
이 용액을 전해하기 위하여 미리 격막이 장치된 전해조에 캐소드(cathode) 쪽에는 40~50g/l MnSO4, 125~150g/l (NH4)2SO4, 0.1g/l SO2와 아노드(Anode) 쪽에는 10~20g/l MuSO4, 25~40g/lH2SO4, 125~150g/l의 (NH4)2SO4, 각각 용액의 농도를 조절하여 분리 투입하였다.In order to deliver this solution, 40-50 g / l MnSO 4 , 125-150 g / l (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.1 g / l SO 2 and anode Anode) 10 ~ 20g / l MuSO 4 , 25 ~ 40g / lH 2 SO 4 , 125 ~ 150g / l (NH 4 ) 2 SO 4 , each was added to separate the concentration of the solution.
그리고, 여기에 아노드극에는 Pb 99%, Ag 1% (아연전해시의 전극 이용)를 혼합 용융한 납 전극이나 흑연 전극을, 그리고 캐소드 극에는 스테인레스 스틸(stainless steel#316)판이나 금속 Ti판을 장치하고 전류 밀도를 45 60㎃/㎠, 전해 전압을 약 5.0V를 유지하면서 12시간동안 계속 전해하였다. 이때 온도는 계속 상온을 유지하였다.Lead electrode or graphite electrode mixed with 99% Pb and Ag 1% (using zinc electrolytic electrode) is melted on the anode electrode, and stainless steel plate or metal Ti is used on the cathode electrode. The plate was placed, and electrolysis was continued for 12 hours while maintaining a current density of 45 60 mA / cm 2 and an electrolytic voltage of about 5.0 V. At this time, the temperature was kept at room temperature.
온도가 일반적으로 높아지면 전해효율이 떨어지고 (NH4)2SO4의 농도도 125 150g/l가 가장 좋았으며 농도가 증가하면 전류 효율이 감소함을 볼수 있었다.In general, the higher the temperature, the lower the electrolytic efficiency, and the concentration of (NH 4 ) 2 SO 4 was best at 125 150g / l. As the concentration increased, the current efficiency decreased.
특히 전류 밀도는 50㎃/㎠가 가장 좋았으며 전류 밀도가 10에서 20.30.40으로 증가하면 전해효율도 증가하다가 약 70㎃/㎠가 넘으면 오히려 전해효율이 급격히 감소함을 볼 수 있었다. 여기에서 용액의 pH는 계속 6.0 7.0로 유지하였으며 캐소드 극에 SO2를 0.1g/l이나 (H)2SeO40.03(g/l)정도 첨가하므로 망간의 침전을 방지할 수 있었고 한편 산화를 방지하며 용액의 안정화를 기할수 있었다.In particular, the current density of 50 ㎃ / ㎠ was the best, and when the current density increased from 10 to 20.30.40, the electrolytic efficiency also increased, but the electrolytic efficiency rapidly decreased when it exceeds about 70 ㎃ / ㎠. Here, the pH of the solution was still kept at 6.0 7.0 0.1g / l, or (H) the SO 2 to the cathode electrode 2 SeO 4 0.03 (g / l ) was added, so the degree was able to prevent precipitation of manganese while preventing oxidation It was possible to stabilize the solution.
이렇게 하여 전해한 금속 망간의 품위는 아래표와 같다.The quality of the metal manganese thus delivered is shown in the table below.
[표 7]TABLE 7
금속 망간의 분석표Analysis table of metal manganese
[실시예 1]Example 1
(추출액은 (NH4)2SO4을 사용하고 아노드 극은 납 전극을 사용한 실시예이다.)(The extract is an example in which (NH 4 ) 2 SO 4 is used and the anode pole is a lead electrode.)
슬랙으로부터 전기와 같이 추출 정제한 용액을 다음 조성과 같이 조성하여 전해 하였다.The solution extracted and purified as described above from the slag was electrolyzed in the following composition.
전류밀도 (㎃/㎠) 45Current density (㎃ / ㎠) 45
캐소드 pH 6.2Cathode pH 6.2
와노드조성 Pb 99% Ag 1%Wax Composition Pb 99% Ag 1%
캐소드조성 스테인레스 스틸판 #316Cathode Composition Stainless Steel Plate # 316
전해전압 (V) 5.0Electrolytic Voltage (V) 5.0
[실시예 2]Example 2
(실시예 1과 같으나 아노드극에 흑연 전극을, 그리고 캐소드 극에 금속 티타늄을 사용한 실시예이다.)(Same as Example 1, but the graphite electrode is used for the anode and the metal titanium is used for the cathode.)
전류밀도 (㎃/㎠) 60Current density (㎃ / ㎠) 60
캐소드 pH 7.0Cathode pH 7.0
아노드 조성 흑연 전극Anode composition graphite electrode
캐소드 조성 티타늄 금속 전극Cathode composition titanium metal electrode
전해 전압 (V) 5.2Electrolytic Voltage (V) 5.2
[실시예 3]Example 3
(실시예 1과 같으나 추출액으로 NH4Cl을 사용하고, 첨가제로 H2SeO4을 사용한 실시예이다.)(Same as Example 1, but using NH 4 Cl as an extract, and H 2 SeO 4 as an additive.)
(NH4)2SO4대신에 NH4Cl용액을 사용하여도 거의 같은 결과를 얻을 수 있다. 그러나 NH4HO3는 Mn 분리 추출은 잘되나 전해 결과는 좋지 않았다.The same result can be obtained by using NH 4 Cl solution instead of (NH 4 ) 2 SO 4 . However, NH 4 HO 3 was well extracted with Mn but the electrolysis result was not good.
전류밀도 (㎃/㎠) 60Current density (㎃ / ㎠) 60
캐소드 pH 6.0Cathode pH 6.0
아노드 조성 흑연 전극Anode composition graphite electrode
캐소드 조성 스테인레스 스틸판 #316Cathode Composition Stainless Steel Plate # 316
전해전압 (V) 5.0Electrolytic Voltage (V) 5.0
전해온도(℃) 40Electrolytic Temperature (℃) 40
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KR1019840007086A KR870002076B1 (en) | 1984-11-12 | 1984-11-12 | Manufacturing method of electrolysis metal mn from ferro mn slag |
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KR860004168A KR860004168A (en) | 1986-06-18 |
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CN110735040A (en) * | 2018-10-18 | 2020-01-31 | 庞炼红 | Electrolytic manganese metal waste residue treatment method |
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1984
- 1984-11-12 KR KR1019840007086A patent/KR870002076B1/en not_active IP Right Cessation
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CN110735040A (en) * | 2018-10-18 | 2020-01-31 | 庞炼红 | Electrolytic manganese metal waste residue treatment method |
CN110735040B (en) * | 2018-10-18 | 2021-04-30 | 庞炼红 | Electrolytic manganese metal waste residue treatment method |
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KR860004168A (en) | 1986-06-18 |
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