金属锰电解的工业生产

金属锰电解的工业生产

【摘要】：

国内金属锰电解均采用不锈钢板或钛板作阴极，选用铅锑锡银四元合金、铅锡银三元合金或铅银合金板为阳极。

电解总反应式为：

即在阴极上析出Mn，在阳极上析出O2，同时产出含H2SO4的废电解液。废电解液返回浸出使用。

电解是在木制假底钢筋水泥PVC衬里的电解槽中进行。

一、电解液成分与电解技术条件

高位液(新液)Mn36~40g/L

阴极液Mn15~16g/L

(NH4)2SO4100~120g/L

pH 6.8~7.2

温度38~44℃

SeO2(以Se计)0.03~0.04g/L

阴极电流密度350~400A/m2

阳极电流密度600~700A/m2

槽电压 4.2~4.6V

同名极距70~80mm±

电解周期24h

二、电解操作

电解金属锰生产能不能优质高产，除了制液工序必须提供合格的电解液之外，还必须加强槽面管理，严格控制好电解条件，保证电解的正常进行。

1.调槽

出槽前1h左右，取样分析槽液硫酸锰的浓度。根据槽液分析结果，调整各电解槽的补加新液流量，使硫酸锰浓度逐渐升高至出槽时的要求。

出槽前20~30min时测定各电解槽中阴极液的pH值，慢慢地往槽中加入氨水提高pH 值，使pH值符合出槽时的要求。

当pH值和硫酸锰浓度均达到要求时，按出槽要求的量加入二氧化硒水溶液，然后开始出槽装槽。

2.槽面管理

看槽工应紧跟在组装工后面对新装好的电解槽进行检查：首先，调整阴、阳极的位置，使阴极板处于两个隔膜框之间的正中央位置上；其次，观察阴、阳极板的导电情况，及时发现并处理导电不良的阴、阳极板；第三，用pH试纸测阴极液的pH值，并根据pH值的高低调整氨水流量，使pH值保持在工艺要求内；第四，调整补加液流量。待全部电解槽都检查一次以后，再回过头来检查一次，并观察上锰情况。这时，如果发现有“死板”或“起壳”现象，都要取出来，换上合格的新极板或“起步板”。

在整个电解过程中，看槽工要经常检查整流柜上电流表指示的电流大小，并将电流调整到使之符合工艺要求。要经常在电解槽旁进行巡回检查，始终保持阴、阳极板处于良好的导电状态，保持Mn2+离子浓度、pH值等工艺参数在正常的范围内，以保证电解过程的顺利进行。

3.病槽处理

1)槽液发酸

在正常情况下，阴极槽液pH应在7~7.2之间，一般不应低于7。pH值降低(低于6.5)就是槽液发酸。槽液发酸有可能导致阴极电积锰的反溶。发酸的原因主要有：

①新隔膜袋孔隙大，阳极液中的氢离子容易渗透到阴极区中来，所以pH值降低快而导致发酸。这种槽液发酸情况，只需适当加入氨水即可解决。

②隔膜袋已破或假底木框松动，阳极液直接渗透到阴极液中导致发酸。处理这种情况，必须停槽，调换隔膜袋或固定隔膜框、密封假底。

③有时因补加液流速过慢或含锰量太低，也可能产生pH值降低现象。这时，对加入的氨水进行调整，同时适当加大补加液流速，即可解决。

2)槽液发碱

当采用SeO2作抗氧化剂时，槽液pH值大于8.0以上，即认为是槽液发碱。槽液发碱有可能导致电积锰发黑。槽液发碱的主要原因是：

①电解槽工作时间太长，隔膜袋被钙、镁、铵盐结晶阻塞。随着电解的进行，氢分子不断析出，OH-离子相应增加，而OH-离子向阳极区的迁移和阳极区H+离子向阴极区的迁移因隔膜孔被堵塞而受阻。因此，阴极液的pH值不断升高而导致发碱。遇到这种情况，可临时采用加入废电解液办法处理，待出槽后，再清理和更换隔膜袋。

②电解液温度过低，Mn2+离子浓度高时产生pH值升高情况。这时可关掉冷却水，并在槽中均匀地加入适量的废电解液，关小补加液流量，即可转入正常状态。

③Mn2+离子浓度高，温度高，也可能引起槽液发碱。

④阳极板连续工作两星期以上不敲、不换，可导致槽液发碱。

3)电积锰发黑

电积锰发黑影响产品质量和产量。产生原因主要是：

①电解液含重金属杂质超过其最大容许量。

②槽液中Mn2+离子浓度过高。

③槽温太低。

④槽液中硫酸钱浓度过高或过低。

⑤阴、阳极板导电不良引起电积锰发黑。

⑥二氧化硒加入量不够。

⑦阴极槽液pH值过高。

4)起壳

装槽电解1h左右，极板周围冒较大的气泡，即可断定有起壳现象。起壳严重影响产品的质量和产量。起壳的原因主要是：

①装槽时一些电解工艺参数不符合工艺要求。例如：槽液中Mn2+离子浓度太低，槽液pH值过低，槽温过高。

②阴极板不干净。

③水玻璃溶液太浓。

④新抛光板未放在废液池中浸泡就装槽。

⑤二氧化硒加入量太少或太多。

⑥槽液中Mn2+离子浓度过高则起大个壳。

因此，必须防止没有调整好工艺条件时就装槽，从根本上消除起壳的发生。当然，完全避免起壳的发生是困难的。当出现起壳现象时，应尽快查清原因，重新调槽，取出已起壳的极板，换上合格的极板或“起步板”。

5)电解锰反溶

电解过程中，当极板两端或两边冒白泡严重时，则可能是电解锰反溶。其原因可能是：

①阴极板或阳极板导电不良。

②槽液pH值太低。

③槽液中Co,Ni等重金属杂质含量超标。

6)电积锰难剥离

若电积锰难剥离，有部分产品敲不下来，造成浪费，同时，增加了工人的劳动强度，还会敲坏阴极板，因此，应当避免出现这种情况。电解锰难剥离的原因主要是：

①水玻璃溶液的浓度太低或未沽上水玻璃液。

②槽温太低，电流密度过小，槽液中Mn2+离子浓度太低，pH值太低。

③阴极板严重发毛发白(表面粗糙)

三、电解锰的后处理

电解锰的后处理是指电解之后处理电解金属锰的一系列操作，包括钝化、水洗、烘干、剥落、包装以及极板处理等步骤。电解锰的后处理对产品质量、特别是硫含量有很大影响，必须按工艺要求认真做好。

1.钝化

达到电解周期后，将沉积了金属锰的阴极板一块一块地从电解槽中取出，沥干电解液后，放入钝化液(3%重铬酸钾溶液)槽中，这就是钝化处理。钝化的目的是防止或减缓金属锰在空气中的氧化。其原理是当金属锰浸泡在钝化液中时，金属锰表面形成钝化膜层，该钝化膜层很致密，可防止金属锰的进一步氧化。为了保证金属锰的质量，钝化液的浓度要合适。若浓度太低，则起不到钝化作用；而浓度太高又会引起金属锰表面发黑。重铬酸钾钝化液的适宜浓度以3%左右为宜，从外观看应为桔黄色。

2.水洗

将钝化处理后的阴极板及金属锰吊起，沥干钝化液后，放入热水槽中浸泡，然后用自来水冲洗，最后再放在另一个热水槽中浸泡。水洗的目的是洗去金属锰表面上粘附的电解液、