电解金属锰的工业生产实例

    一、贵州金属锰的工业生产实例
    贵州玉屏大龙锰业有限责任公司是由湖南特种金属材料厂、湖南粤怀电解锰厂、重庆秀山科研人员等联合投资按《中华人民共和国公司法》组建的股份制企业，民营资本占80%股份。
    公司位于贵州省与湖南省交界处的贵州省大龙经济开发区、在玉屏县境内。距大龙火车站仅1km，上海至瑞丽的320国道从厂区旁经过，交通极为便利。
    公司成产于2001年6月，年底完成第一期工程，年生产能力达到12000t，2003年5月完成第二期工程，年生产能力达到17500t，该厂已于2003年通过ISO-9001认证。
    公司的产品主要有高纯无硒、高纯低硅、高纯中硒、低碳、低氢电解锰等产品，2002年生产11000t产品，经日本、美国和欧洲等国和国内四氧化三锰生产厂以及不锈钢厂使用反映良好。
    电解锰生产工艺流程见图1。

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    生产原料锰矿粉为重庆市秀山县和贵州省松桃县所产，矿粉含Mn19.0%~20.5%.
    主要技术经济指标依产品种类而异，分列如下。
    ①含硒金属锰产品的技术经济指标：
                 锰矿粉(含Mn20%)         5.9~6.1t/t
                硫 酸(98%)                 1.8~1.9t/t
                液 氨                           0.08~0.10t/t
                直流电耗                      6100~6300kW•h/t
    ②无硒金属锰产品的技术经济技术：
                锰矿粉(含Mn20%)          6.0~6.2t/t
                硫 酸(98%)                   2.0~2.2t/t
                液 氨(99.5%)                0.1~0.15t/t
                直流电耗                       8300~8600kW•h/t
    几种电解金属锰产品质量的分析数据如下：
    ①低氢电解金属锰片
                成分      含量/%    成分     含量/%
                Mn≥     99.90     Si≤     0.002
                C≤        0.01      Se≤    0.0001
                S≤         0.04      H≤     0.001
                P≤        0.001     N≤     0.01
              Fe≤       0.002     O≤     0.15
    ②无硒电解金属锰片
              成分         含量/%     成分      含量/%
             Mn≥       99.96     Co≤      0.0001
             C≤         0.007      Ni≤      0.0001
             S≤          0.03       Zn≤      0.005
             P≤         0.0002     Pb≤     0.003
            Fe≤       0.0008     As≤     0.0003
            Si≤        0.0015     Cr≤     0.002
            Se≤       0.0005     H≤      0.0013
            Ca≤       0.005      O≤      0.07
            Mg≤       0.002      N≤      0.005
            Na≤       0.0003     片厚     1.2mm
    ③含硒电解金属锰片
            成分         含量/%
            Mn≥       99.80
            C≤         0.015
            S≤         0.03
            P≤         0.001
            Fe≤       0.005
            Si≤        0.002
            Se≤       0.08
            片厚       1~0.8mm[next]
    二、广西大锰锰业有限公司
   广西大锰锰业有限公司(以大新锰矿为核心企业)斥资1500多万元，分别于1999年12月和2000年8月建成15000t/a硫酸锰厂和4000t/a电解金属锰厂以来，依托自身的经济实力和资源优势,2003年10月已将硫酸锰扩大到4.5万元t/a，电解金属锰扩大到1.5万t/a的生产规模，2004年6月将完成电解金属锰第三期工程，届时，公司电解金属锰生产能力将达3.5万t/a，2005年生产能力将超过5万t/a，成为广西乃至全国锰盐深加工发展速度最快、产品品种最多、产量最大的企业。
    其电解锰生产工艺流程见图2。

    广西大锰锰业有限公司电解金属锰生产工艺，采用碳酸锰加酸(不加温)浸出、溶液经氧化中和除铁、硫化除重金属后进入电解槽进行电解，电解 产品经钝化、烘干、剥离后包装稳重即成为产品，各过程的技术条件分述如下。
    ①浸出，矿酸比1:0.48~0.52(含阳极液酸)；固液比1:6.5~7.5;反应温度为55~70℃；反应时间3.5~4h.
    ②电解，进槽液浓度：Mn36~38g/L;(NH₄)₂SO₄100~120g/L;SeO₂0.03~0.05g/L;槽温38~42℃；槽电压4.5~5V;电流密度365~385A/m²;阴极液成分：Mn²⁺15~20g/L；同名极距75~80mm。
    该厂具有如下工艺特点：
    ①设备大型化，如浸出槽容积为169m³，压滤机过滤面积达240m².设备大型化不仅可减少占地面积，提高工效，还有助于某引起指标的改善，如随着浸出槽体积的增大，保温性能更加良好。从大锰公司两个金属锰厂采用Ø6m×6m和Ø5m×5m两种规格浸出槽按生产结果来看，前者的浸出温度至反应终点始终保持在85~90℃的高温下，而后者仅达到65~70℃，冬季可降至55~57℃，Mn浸出率相应从85%~90%降至80%~85%。
    ②采用大新锰矿的碳酸锰矿作原料，不仅锰品位稳定，在制液过程中各项指标也较易控制(经选矿厂选别后的精矿w(Mn)≥20%),且不用加MnO₂除Fe(因碳酸锰矿中铁的赋存状态主要是以高价铁的形式存在)，从而在降低生产成本方面具有一定的优势。[next]
   三、湖南湘潭湘鹤电解材料有限公司(原湘潭锰矿电化生产线)
    该公司电解金属锰于1976年投产，年生产能力为1000t，主要产品规格为DJMn99.7,到1992年扩产到6000t/a，1999年底已开发出DJMn99.9高纯低硒产品。
    湘潭湘鹤电解材料有限公司电解金属锰投产以来，生产工艺不断完善，产品质量和工艺参数不断提高和改进。湘潭湘鹤电解材料有限公司工艺流程图见图3。对生产原料技术要求见表1。生产技术条件与技术指标见表2。

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    产品化学烦忧分(%)质量指标分列如下：
                            Mn         C             S          Se             Si              Fe           P
    高纯低硒型    ≥99.9     0.012     0.026    0.0004      0.0026     0.0023    0.0009 
    普通DJMn     ≥99.8     0.013     0.021    0.053        0.0035      0.0028    0.0011
    普通DJMn     ≥99.7     0.012     0.017    0.069        0.0032      0.0023    0.0010
    四、中国核工业建峰化工总厂电解锰厂
    ①工厂简介
    建峰化工总厂(八一六厂)是原中国核工业集团公司下属企业于2002年12月划转重庆市直管的大型工业企业。1966年建于重庆市涪陵区风景秀丽的乌江之滨，现拥有固定资产近20亿元，在职职工6000名，年生产销售金额8亿多元，形成了产、供、销一体，科工贸相融，具有进出口经营权的大型综合企业，产品跨及化工、发供电、电解、机械、包装、建材等八大类二十余种。
    建峰电解锰厂在1984年开始着手组建，自行设计、自行建造，1988年开始生产，现在正在扩建年产一万吨的电解 金属锰厂，建成后将形成年产15000t的电解金属锰生产能力。
    ②生产工艺及技术参数
    A.合格液制备
    在浸出槽中加入碳酸锰矿粉的硫酸，浸出温度为80℃，经过1h的反应，保温2h，之后加入二氧化锰矿粉，将二价铁氧化为三价铁，再加入液氨中和将pH调到6.5，三价铁水解生成氢氧化铁沉淀，将铁除掉。
    经过一次过滤，固液分离出的液体经过添加福美钠(S.D.D)将液体中的重金属脱除，再补加电解 添加剂，经二次过滤，液固分离的液体经过静置与添加净化剂经三次过滤后送电解过程作补充液。[next]
    B.电解过程
    合格料液经输送泵送到高位槽，通过高位槽自流到电解槽电解，电解液在电流作用下，在阴极板上电析出锰，经过24h电解后，阴极板上金属锰厚达1.9~2.5mm，将阴极板取出然后通过钝化，热水漂洗后进入烘箱烘干，再经剥离，过称装包。
    ③主要消耗指标
       碳酸锰矿粉(品位22%)             5.8t/t
       硫酸(98%)                            2.0t/t
       液氨(99.5%)                         0.15t/t
       二氧化锰(MnO₂51%)             0.3t/t
       电  耗                                  6600kWh/t
       水  耗                                  210t/t
    ④主要工艺参数控制
    粗制液：
        Mn²⁺浓度                         40g/L
        (NH₄)₂SO₄                       95~110g/L
          pH                                 6.5
   电解槽液：
        Mn²⁺                               15~16g/L
       (NH₄)₂SO₄                       91~110g/L
          pH                                 6.8
       电解槽温                           42~48℃
       阴极电流密度                     370A/m²
       阳极电流密度                     700A/m²
    ⑤产品化学成分(%)
        Mn          C      S       P         Fe       Se      Si
        99.88    0.016    0.02    0.003    0.005    0.06    0.07
    ⑥生产工艺流程(见图4)