[发明专利]同时生产电解金属锰和纤维态电解二氧化锰的方法及所用电解槽

说明书

本发明是关于以氯化锰溶液为电解液体系电解冶炼生产锰产品，于阴极生产电解金属锰的同时在阳极联产纤维态电解二氧化锰的方法及装置。

众所周知：用电解冶炼法制备电解金属锰与电解二氧化锰的方法可根据电解液的主要成分区分成硫酸锰电解液体系和氯化锰电解液体系等两种电解液体系。目前广泛应用于工业化生产的是硫酸锰电解液体系，而氯化锰电解液体系尚处于研究试验阶段，不论是硫酸锰电解液体系或是氯化锰电解液体系均是生产单极产品，或是以阴极产生电解金属锰。或是以阳极产生电解二氧化锰。

硫酸锰电解液体系是工业化生产电解金属锰或电解二氧化锰广泛应用的体系。

以硫酸锰电解液体系生产电解金属锰的电解工艺方法，其阳极板一般采用银、锡、锑、铅等合金，阴极板一般采用组成为1Cr18Ni9Ti或18Cr12Ni2Mo的不锈钢板，电解过程是以电解的方式使锰在阴极被还原成金属锰，其总的反应式为：

添加剂一般选用二氧化硫、亚硒酸（H₂SeO₃），添加剂是作为缓冲剂使用，电解液的组成可以根据添加剂的不同而有所不同，参见“表1”，“表1”是以硫酸锰电解液体系电解金属锰的电解液组成、浓度及某些条件。

该体系电解生产电解金属锰的电解条件，隔膜，电解产品分别为：

电解条件：

槽电压4.8-5.5伏

阴极电流密度370-400安/平方米

电解温度30-40℃

隔膜材料：涤纶、丙纶

电解周期24-36小时

阴极产品电解金属锰成分：

此电解法生产电解金属锰的电流效率为＊60%，电能消耗为8-10千度/吨，但是阳极是生成氧，属于无用放空，并且电流效率不高故此电耗大。阴极产品电解金属锰含有一定量的硫，这对应用于冶炼含硫量极低的钢材是不相适应的。

以硫酸锰电解液体系电解生产电解二氧化锰的电解工艺方法，其阴极一般采用碳棒，阳极一般采用碳棒、钛板或铅合金等材料，电解过程是以电解的方式使二价的锰离子在阳极被氧化成二氧化锰的过程，其总的反应式为：

电解是在电解液被加热至90-95℃的情况下进行的，其电解液的组成、浓度、条件、周期、产品情况如下：

电解液组成、浓度：

硫酸锰（MnSO₄）130-135克/升

硫酸（H₂SO₄）30-32克/升

电解条件：

槽电压2-3伏

阳极电流密度50-100安/平方米

电解温度90-95℃

电解周期30天左右

产品成分（重量%）MnO₂≥90%

此电解法生产电解二氧化锰的电流效率可达90%以上，电能消耗为2.5-3千度/吨，仅阳极有电解二氧化锰产品生成，阴极则生成氢气，属于无用放空。

氯化锰电解液体系是自1970年以来国内外研究的一种电解生产电解金属锰与电解二氧化锰的新的电解液体系，一系列的研究证明以氯化锰电解液体系代替常用的硫酸锰电解液体系制备电解金属锰具有如下优点：降低槽电压，电流效率达～80%，电耗少，可使用较硫酸锰体系大2～3倍的电流密度。可得到约大于硫酸锰体系2倍的大锰条，在同样产量的情况下氯化锰体系所需的电解槽数少，为电解槽输送电解液并设置在电解液预制车间的各种泵（抽液泵）也相应地减少，从而减少电解液预制车间的占地面积，这样在不增大电解工厂规模的情况下可增加产量，下面分别叙述以氯化锰电解液体系电解制备金属锰与制备二氧化锰的方法。

以氯化锰电解液体系电解制备电解金属锰的方法，其阴极一般选用不锈钢或钛板，阳极一般选用石墨，电解槽可以使用隔板或不使用隔板，使用隔板时隔板材料一般选用维尼纶、聚氯乙烯塑料、或帆布等。电解过程是以电解的方式使＊在阴极被还原成金属锰，而阳极则生产氯气或氮气，其主要反应分别为：

阳极放氮气时：

阳极放氯气时（此时溶液为不含NH₄Cl的HCl或NaCl）：