[发明专利]用于电解锰生产的有机添加剂及其制备方法有效

专利信息
申请号: 200910272893.4 申请日: 2009-11-24
公开(公告)号: CN101717957A 公开(公告)日: 2010-06-02
发明(设计)人: 田熙科;杨超;田熙学;皮振邦;田熙文 申请(专利权)人: 中国地质大学(武汉)
主分类号: C25C1/10 分类号: C25C1/10
代理公司: 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 代理人: 唐万荣
地址: 430074 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 用于 电解锰 生产 有机 添加剂 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种用于电解锰生产的不含二氧化硒的电解添加剂及其制备方法。

背景技术

电解金属锰作为一种重要的工业原材料,广泛用于生产优质钢、不锈钢,高强度的合金材料及电子材料,在国民经济中具有十分重要的战略地位。同时,电解锰工业又属于资源、能源消耗高,环境污染重的工业行业,日本、美国等发达国家从节约能源和保护环境的角度出发,靠市场和行政手段纷纷关停已有生产企业。目前全球只有中国和南非金属锰公司(MMC)在生产电解锰,我国已成为全球电解锰的最大生产国、消费国和出口国。电解锰生产过程中的电解液内添加剂在提高电流效率、提高工艺对杂质的容忍能力、改善电解锰的质量等方面起着极其重要的作用。Allmand和Campbell早在1923年就采用隔膜电解槽从含有硫酸锰和硫酸铵的电解液中电沉积出金属锰,然而直到四十年代中期才找到了合适的添加剂,真正进入工业化生产。目前用于电解锰工业生产的添加剂主要有二氧化硒和二氧化硫系列。我国电解锰普遍使用剧毒二氧化硒添加剂,仅为数不多的几家企业使用二氧化硫添加剂,采用二氧化硫为电解添加剂必须对电解液进行深度除杂。为维持一定的电流效率(66-67%),必须提高电解液中二氧化硫的浓度(达到0.1-0.2g/L),从而导致金属锰产品中硫含量较高,往往超过0.03%,产品应用受限。而二氧化硒添加剂可降低电解工艺对电解液纯度的苛刻要求,扩大硫酸锰和硫酸铵的适宜浓度范围,减少电解过程中pH的变动,并可在较高的电流密度下进行电解。但由于二氧化硒在电解锰产品中的残存和其剧毒的特性,导致电解锰产品纯度不高和对环境和操作人员有严重危害,

为提高电解锰产品质量,国内外学者在寻找传统添加剂(二氧化硒、二氧化硫)代替品方面开展了大量研究。Petru等以H2TeO3和Zn2+作添加剂,发现微量的Zn2+有利于提高电流效率和降低电耗。Gong等将二氧化硫和羟胺盐作为混合添加剂,在电流密度为65A·m-2、pH为4-6的条件下电沉积锰,电流效率达70%以上。李合之等发明了由对苯二酚、甲醛、硫尿、甲酸、还原酶、二氧化硒组成的复合添加剂,与单一SeO2相比具有生产成本低、产品质量高、纯度高(99.9%)等优点。李元坤等研制出由硫化物、有机表面活性物质等组成的无硒添加剂。实验表明,产品纯度高达99.9%以上,含硫量低于0.027%,但电流效率仅有65%。综上所述,虽然国内外学者进行了大量有益的探索,但始终未找到可与二氧化硒媲美、用于工业生产的理想电解添加剂。但始终未找到可用于工业生产的高效无硒电解锰用添加剂。

随着钢铁行业的发展和人们对于环保问题的日益关注,对电解锰行业的清洁生产也提出了越来越严格的要求,而电解锰生产过程中二氧化硒的使用成为日益困扰电解锰行业发展的重要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于电解锰生产的有机添加剂及其制备方法,该有机添加剂不含二氧化硒,能够用于电解锰生产工艺。

为了实现上述目的,本发明的技术方案是:用于电解锰生产的有机添加剂,其特征在于它是由有机硫化物、表面活性剂、聚乙二醇和水原料制备而成,各原料所占重量百分比为:

有机硫化物                2~5%,

表面活性剂                6~10%,

聚乙二醇                  15~20%,

水                        65~77%,

各原料所占重量百分比和为100%。

所述有机硫化物为硫醚化合物或二硫醚化合物,二硫醚化合物主要包括:二苯二硫醚或2-氨基二苯硫醚,硫醚化合物主要包括:2-甲基二苯硫醚等。

所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂,主要包括:烷基磺酸盐、烷基硫酸盐或烷基脂肪酸盐等。烷基磺酸盐为十二烷基磺酸钠、1,4-丁二烷基磺酸盐、十六烷基磺酸钠;烷基硫酸盐为十二烷基硫酸钠、仲烷基硫酸盐、油醇硫酸盐;烷基脂肪酸盐为烷基脂肪酸钠、烷基脂肪酸钾或烷基脂肪酸铵;

所述的聚乙二醇的分子量为2000~6000。

所述水为自来水或蒸馏水。

上述用于电解锰生产的有机添加剂的制备方法,其特征在于它包括如下步骤:

1)按各原料所占重量百分比为:有机硫化物2~5%,表面活性剂6~10%,聚乙二醇15~20%,水65~77%,各原料所占重量百分比和为100%,选取有机硫化物、表面活性剂、聚乙二醇和水原料,备用;

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