湿法生产电解二氧化锰的方法与流程

1.本发明属于电解二氧化锰的生产技术领域，尤其涉及湿法生产电解二氧化锰的方法。


背景技术：

2.目前，国内和国际一般采用两种工艺方法对锰进行深加工处理：一是对于有害杂质(如磷、硫)低的富矿石可直接采用火法冶炼工艺生产锰系合金产品；二是对于大部分碳酸锰和部分氧化锰矿，一般采用湿法冶金技术生产锰的系列盐类产品，然后对盐类产品电解生产电解二氧化锰。在现有技术生产电解二氧化锰的工艺中，主要采用的工艺方法还原焙烧氧化锰矿后浸取制液，这种工艺方法存在工艺流程长、生产成本高，并且容易对厂区周边环境造成污染等缺点。还有一种方法是采用二氧化锰矿同还原剂硫铁矿一起浸出制液，其很少采用深度净化工序对制备出的硫酸锰溶液进行深度除杂，引起电解液的纯度不高，使电解液中的杂质含量高，影响电解二氧化锰产品的质量，更重要的是影响。
3.中国专利中申请号为201310730548.7的湿法生产电解二氧化锰的方法，其包括浸出、预处理、净化、静置、过滤、加热、电解、后处理的步骤，并对硫酸锰溶液在电解前采用导热油预热，一方面有利于控制溶液的加热温度，另一方面可使溶液较好地进行电解，提高电解效率。同时本发明采用多个阴极区对应一个阳极区的隔膜电解槽进行电解，不仅可节约成本、使析出的二氧化锰免收污染，而且通过恒流泵控制电解液的流量，可适时补充电解液,最大程度地实现了一次电解的产出率。此技术在一定的程度上解决了上述提到的技术问题，但是此技术在进行具体的实施中，在时间和炉膛内加热温度的控制方面存在着不准确的问题，并且此技术一开始就使用硫酸进行溶液的搅拌和处理，后续的静置加热也会造成硫酸的损耗，成本太高，此技术中的技术流程界限不明确，各个操作步骤中限定的时间和温度容易出现混淆。
4.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
5.(1)目前的技术在具体的实施例中，时间和炉膛内加热温度的控制方面存在着不准确的问题；
6.(2)目前的技术中初始步骤就使用硫酸进行溶液的搅拌和处理，后续的静置加热也会造成硫酸的损耗，成本太高；
7.(3)目前的技术中操作流程界限不明确，各个操作步骤中限定的时间和温度容易出现混淆。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的问题，本发明提供了湿法生产电解二氧化锰的方法。
9.本发明是这样实现的，湿法生产电解二氧化锰的方法，该方法包括了时间提示模块、温度控制模块、研磨模块、硫酸锰溶液制备模块、硫酸锰溶液处理模块、硫酸锰溶液加热电解模块和二氧化锰处理模块；
10.所述时间提示模块，在对每个单元进行操作的时候，预先设定好需要操作的时间，并且当选择相应的单元时，时间提示单元也会给出几个可能用到的时间，然后选择相应的时间或者新设定即可；
11.所述温度控制模块，是控制燃烧炉的燃烧温度；
12.所述研磨模块，包括粉末目数测试仪，是实现将高磷高铁锰矿和黄铁矿分别通过研磨器研磨呈粉状，粉末目数测试仪检测研磨的粉末目数达到200目左右即可；
13.所述硫酸锰溶液制备模块包括了初级硫酸锰溶液单元、二级硫酸锰溶液单元和三级硫酸锰溶液单元；
14.所述初级硫酸锰溶液单元，将高磷高铁锰矿粉和黄铁矿粉按比例混合后，高磷高铁锰矿粉为黄铁矿粉质量的五倍，放入到烧杯中；确定好灼烧时间和灼烧温度，将烧杯放置在燃烧炉上进行灼烧，灼烧之后，将烧杯内倒入水，与灼烧过后的混合物混合，充分搅拌后静置，将静置后的混合溶液上层部分作为初级硫酸锰溶液，吸入操作瓶中；
15.所述二级硫酸锰溶液单元，将剩下的混合物溶液中再加入少量的电解废液充分搅拌后静置，然后将上层溶液吸入操作瓶中；
16.所述三级硫酸锰溶液单元，最后将剩下的混合物溶液中加入少量的硫酸，搅拌静置，然后将所有的混合物溶液导入操作瓶中；
17.所述硫酸锰溶液处理模块，在含有硫酸锰溶液的操作瓶中依次采用加入碳酸钙除铁离子，加入硫化钡去除重金属离子，加入福美钠和双氧水搅拌静置，然后再加入高锰酸钾溶液搅拌静置，最后加入活性碳实现高纯度的净化；所述硫酸锰溶液处理模块中还包括溶液酸碱度检测仪单元，使用二氧化硒和硫酸铵溶液中和滴定硫酸锰溶液，将溶液ph值控制在预定范围内，然后静置，最后再超细过滤至加热容器中；
18.所述硫酸锰溶液加热电解模块，结合温度控制单元设定好温度，将装有纯硫酸锰溶液的加热溶液放置在燃烧炉上进行加热，然后将此维持在温度的纯硫酸锰溶液通过导管输送到电解池的阴极区中，使用硫酸-硫酸锰电解体系，从阳极区域得到二氧化锰，最后将电解完成后的电解废液通过相应的导管输出回收即可；
19.所述二氧化锰处理模块，使用研磨模块将得到的二氧化锰进行粉碎，首先进行水洗，然后干燥蒸馏，再加入一定量的活性剂进行碱洗，再干燥蒸馏，最后再水洗，干燥蒸馏之后磨粉，最终得到电解二氧化锰。
20.优选的，所述初级硫酸锰溶液单元中的灼烧时间为3.5个小时左右，灼烧温度为600℃左右，使用水和灼烧混合物混合时候需要加入水的体积为混合物的5倍，搅拌之后静置的时间为2个小时；所述二级硫酸锰溶液单元中的静置时间为1.5个小时；所述三级硫酸锰溶液单元中的静置时间为1小时。
21.优选的，所述硫酸锰溶液处理模块中需要将硫酸锰溶液ph值的范围中和在6～7之间，并且需要静置的时间为12个小时。
22.优选的，所述硫酸锰溶液加热电解模块中的加热温度为100℃。
23.结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
24.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方
案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
25.本发明中制备二氧化锰的过程中，对每个步骤的限定时间和燃烧炉加热的温度控制方面实现了精准的把控，为最终得到的二氧化锰品质提供了技术上的保证。并且在进行制备初始混合溶液的时候使用水进行溶解混合物，只是在最后的环节中加入矢量的硫酸溶液进行混合反应，大大减少了硫酸的使用量，降低了技术实现成本。将每个操作流程模块化，在时间提示模块、温度控制模块和研磨模块的辅助下，实现各个操作步骤有序进行，最终得到高品质的电解二氧化锰产品。
26.第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
27.本发明的电解二氧化锰制备方法简单，实现了将工作流程方法模块化，模块之间耦合性低，通过一系列模块化操作，得到二氧化锰产品。
附图说明
28.图1是本发明实施例提供的湿法生产电解二氧化锰的方法流程图。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
30.一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
31.如附图1所示，湿法生产电解二氧化锰的方法包括了时间提示模块、温度控制模块、研磨模块、硫酸锰溶液制备模块、硫酸锰溶液处理模块、硫酸锰溶液加热电解模块和二氧化锰处理模块；
32.所述时间提示模块，在对每个单元进行操作的时候，预先设定好需要操作的时间，并且当选择相应的单元时，时间提示单元也会给出几个可能用到的时间，然后选择相应的时间或者新设定即可；
33.所述温度控制模块，是控制燃烧炉的燃烧温度；
34.所述研磨模块，包括粉末目数测试仪，是实现将高磷高铁锰矿和黄铁矿分别通过研磨器研磨呈粉状，粉末目数测试仪检测研磨的粉末目数达到200目左右即可；
35.所述硫酸锰溶液制备模块包括了初级硫酸锰溶液单元、二级硫酸锰溶液单元和三级硫酸锰溶液单元；
36.所述初级硫酸锰溶液单元，将高磷高铁锰矿粉和黄铁矿粉按比例混合后，高磷高铁锰矿粉为黄铁矿粉质量的五倍，放入到烧杯中；确定好灼烧时间和灼烧温度，将烧杯放置在燃烧炉上进行灼烧，灼烧之后，将烧杯内倒入水，与灼烧过后的混合物混合，充分搅拌后静置，将静置后的混合溶液上层部分作为初级硫酸锰溶液，吸入操作瓶中；
37.所述二级硫酸锰溶液单元，将剩下的混合物溶液中再加入少量的电解废液充分搅拌后静置，然后将上层溶液吸入操作瓶中；
38.所述三级硫酸锰溶液单元，最后将剩下的混合物溶液中加入少量的硫酸，搅拌静
置，然后将所有的混合物溶液导入操作瓶中；
39.所述硫酸锰溶液处理模块，在含有硫酸锰溶液的操作瓶中依次采用加入碳酸钙除铁离子，加入硫化钡去除重金属离子，加入福美钠和双氧水搅拌静置，然后再加入高锰酸钾溶液搅拌静置，最后加入活性碳实现高纯度的净化；所述硫酸锰溶液处理模块中还包括溶液酸碱度检测仪单元，使用二氧化硒和硫酸铵溶液中和滴定硫酸锰溶液，将溶液ph值控制在预定范围内，然后静置，最后再超细过滤至加热容器中；
40.所述硫酸锰溶液加热电解模块，结合温度控制单元设定好温度，将装有纯硫酸锰溶液的加热溶液放置在燃烧炉上进行加热，然后将此维持在温度的纯硫酸锰溶液通过导管输送到电解池的阴极区中，使用硫酸-硫酸锰电解体系，从阳极区域得到二氧化锰，最后将电解完成后的电解废液通过相应的导管输出回收即可；
41.所述二氧化锰处理模块，使用研磨模块将得到的二氧化锰进行粉碎，首先进行水洗，然后干燥蒸馏，再加入一定量的活性剂进行碱洗，再干燥蒸馏，最后再水洗，干燥蒸馏之后磨粉，最终得到电解二氧化锰。
42.所述初级硫酸锰溶液单元中的灼烧时间为3.5个小时左右，灼烧温度为600℃左右，使用水和灼烧混合物混合时候需要加入水的体积为混合物的5倍，搅拌之后静置的时间为2个小时；所述二级硫酸锰溶液单元中的静置时间为1.5个小时；所述三级硫酸锰溶液单元中的静置时间为1小时。
43.所述硫酸锰溶液处理模块中需要将硫酸锰溶液ph值的范围中和在6～7之间，并且需要静置的时间为12个小时。
44.所述硫酸锰溶液加热电解模块中的加热温度为100℃。
45.工作原理：本发明中，硫酸锰溶液制备模块初级硫酸锰溶液单元、二级硫酸锰溶液单元和三级硫酸锰溶液单元结合时间提示模块、温度控制模块和研磨模块制备出硫酸锰溶液，接下来通过硫酸锰溶液处理模块结合时间提示模块实现硫酸锰溶液的去杂净化和过滤，然后通过硫酸锰溶液加热电解模块结合温度控制模块实现电解得到未经处理的二氧化锰，最后通过二氧化锰处理模块结合研磨模块处理得到高纯度的二氧化锰产品。
46.二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用的应用实施例。
47.首先将高磷高铁锰矿和黄铁矿研磨呈目数为200目左右的粉状，然后将两种粉末按照比例进行混合后灼烧，灼烧完成之后再制成水溶液，充分搅拌混合，静置一段时间之后，将溶液上层部分吸入操作瓶中，然后将剩余部分加入水搅拌制成溶液，在静置后将溶液上层部分吸入操作瓶中，将剩余部分加入硫酸，搅拌静置后全部倒入操作瓶中，这样就制成硫酸锰溶液。接下来将溶液进行去杂、净化、过滤和酸碱中和，得到纯净的中性溶液，接下来再加热溶液电解得到二氧化锰，最后将二氧化锰研磨后经过水洗、碱洗和水洗的环节，得到高纯度的二氧化锰产品。
48.应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电
子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
49.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。