制备电解二氧化锰节能环保新方法

电解二氧化锰（ＥＭＤ）呈黑色或棕黑色，一般用 于锌锰、碱锰和锂锰电池阴极，增大放电容量，是电 池工业中一种优良的去极化剂。除在电池工业领域 的使用外，ＥＭＤ还可作为净水滤料应 用 于 水 处 理 中，能有效 去 除 水 中 重 金 属 离 子。 此 外，ＥＭＤ还 广 泛应用于玻璃脱色、陶瓷的釉药和织物印染等方面。 与天 然 ＭｎＯ２（ＮＭＤ）和 化 学 ＭｎＯ２（ＣＭＤ）相 比， ＥＭＤ具有纯度高（９０％以上）、晶型好（γ型）、操作 安全和设 备 简 单 易 处 理 等 优 点［１］。 随 着 我 国 电 池 工业的发展，对 ＥＭＤ产品的质量要求也越来越高， 但国内大多数厂家存在生产规模小、生产技术落后、 电流效率低、能耗大、副产物污染环境等问题。因此 寻求制备 ＥＭＤ的节能环保新技术，提高资源利用 率，无论是对我国锰业的发展还是环境保护都具有 重要意义。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｅｖｅｒａｌｎｅｗｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙｆｒｉｅｎｄｌｙｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｐｒｅｐａｒ ｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｍａｎｇａｎｅｓｅｄｉｏｘｉｄｅｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｍｉｃｒｏｗａｖｅｒｏａｓｔｉｎｇ，ｍｉｃｒｏｂｉａｌｌｅａｃｈｉｎｇ， ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓｏｆｍｅｔａｌｌｉｃｍａｎｇａｎｅｓｅａｎｄｍａｎｇａｎｅｓｅｄｉｏｘｉｄｅ，ｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇａｎｄｎｅｗａｎｏｄｅｍａ ｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄｏｘｙｇｅｎｃａｔｈｏｄｅｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓｏｆｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｅｖｅｒａｌｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｍａｄｅａｎｏｂｊｅｃｔｉｖｅｃｏｍｍｅｎｔｏｎｉｔｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｗｅｒｅｍａｄｅｆｏｒｔｈｅｌｏｎｇｔｅｒｍｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣｈｉｎａ’ｓｅｌｅｃｔｒｏ ｌｙｔｉｃｍａｎｇａｎｅｓｅｄｉｏｘｉｄｅｉｎｄｕｓｔｒｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｍａｎｇａｎｅｓｅｄｉｏｘｉｄｅ；ｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
保等优点，逐渐进入人们的视野。
微波焙烧工艺是通过微波加热物料，其原理是
物料吸收微波能使内部极性分子极化，在外加交变
电磁场的作用下，极性分子高频往复运动，相互碰撞
摩擦，产生内摩擦热，从而达到加热的目的。由于是
收稿日期：２０１８０６０２ 修改稿日期：２０１８０７１２ 基金项目：国家自然科学基金项目（２１４６６０１９）；兰州交通大学优秀平台基金 ＬＺＪＴＵ（２０１６０６）；兰州交通大学校青年基金
第 ４８卷第 １期 ２０１９年 １月
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１９
制备电解二氧化锰节能环保新方法
徐祺１，王三反１，孙百超２，李欣怡１
（１．兰州交通大学 寒旱地区水资源综合利用教育部工程研究中心，甘肃 兰州 ７３００７０；２．中建钢构有限公司，吉林 四平 １３６０００）
（２０１５０１６） 作者简介：徐祺（１９９５－），女，黑龙江牡丹江人，在读硕士生，师从王三反教授，从事锰电积的清洁节能技术研究。电话：
１３１１９３００８１２，Ｅ－ｍａｉｌ：６２６９３６２７４＠ｑｑ．ｃｏｍ
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应用化工Βιβλιοθήκη 第 ４８卷分子间运动产生的内摩擦热，使物料本身作为发热 体，内外部同时加热，升温速度快且温度均匀。在节 能方面，微波焙烧技术直接将电磁能转化为热能，不 需要中间介质传热，避免了中间介质吸收微波造成 能量损失，而 且 设 备 本 身 不 吸 收 微 波，能 量 利 用 率 高。经过微波焙烧处理后的产品在冷却过程中散发 的热量可回收用于预热即将进入焙烧设备的原矿 料，进一步为微波焙烧过程节省了能耗。由于原矿 料中不同物质吸收微波的能力有所差异，微波焙烧 技术对物 料 的 加 热 具 有 选 择 性［２］。 如 在 微 波 焙 烧 软锰矿的过程中，ＭｎＯ比其他组分物质更容易吸收 微波，其会被优先加热到较高温度从而促进反应的 进行，这是传统加热技术没有的特性。此外，在锰矿 石焙烧过程中，微波焙烧技术不仅可以催化其碳热 还原反应的进行，还可以活化微观粒子，加快化学反 应速率，减少反应过程中消耗的能量。
１ 制备 ＥＭＤ的节能环保新方法
１．１ 微波焙烧法
传统的二氧化锰还原焙烧工艺，是将 ＭｎＯ２ 矿
经碳烧还原为 ＭｎＯ和 ＣＯ２的过程，其主要发生的化 学反应为：
２ＭｎＯ２ ＋Ｃ→２ＭｎＯ＋ＣＯ２
（１）
此方法不仅劳动强度大、能耗高、热效率低，而
且烟尘大，严重污染空气环境。因此微波焙烧技术
由于其能耗低、热效率高、自动化程度高且又清洁环
摘 要：介绍了几种制备电解二氧化锰的节能环保新方法和新材料，如微波焙烧法、微生物浸出法、金属锰与二氧 化锰同时电解法、节能降耗新型阳极材料和氧阴极新材料。通过对比传统的制备方法，总结了几种方法和材料的 优点，对其研究进展做出了客观评述。最后为中国电解二氧化锰行业的长久发展提出了一些建议。 关键词：电解二氧化锰；节能；环保 中图分类号：ＴＱ１５３．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１９）０１－０１７３－０４
Ｎｅｗ ｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｆｏｒｐｒｅｐａｒｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｍａｎｇａｎｅｓｅｄｉｏｘｉｄｅ
ＸＵＱｉ１，ＷＡＮＧＳａｎｆａｎ１，ＳＵＮＢａｉｃｈａｏ２，ＬＩＸｉｎｙｉ１
（１．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎＣｏｌｄａｎｄＤｒｏｕｇｈｔＲｅｇｉｏｎ， ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ； ２．ＣｈｉｎａＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｔｅｅｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅＣｏｒｐ．Ｌｔｄ．，Ｓｉｐｉｎｇ１３６０００，Ｃｈｉｎａ）