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制锰工艺

  锰的生产应用最广的锰铁、镜铁和锰硅分别用高炉或电炉冶炼。

  金属锰的生产采用铝热法、电热法和电解法。铝热法必须采用优质锰矿作原料,且耗铝多,成本高;电热法工艺流程长,操作比较复杂;电解法则可用贫锰矿作原料获得高纯度的产品,得到广泛应用。

  铝热法冶炼时,MnO2、 Mn2O3、Mn3O4和MnO作原料,进行还原反应获得金属。以MnO作原料时,热量不够,需要补充热量;而用MnO2 作原料时,反应又过于激烈,不易控制。用Mn2O3 和Mn3O4 作原料,能释放足够的热量,且易于控制。冶炼时要用含杂质低的氧化锰矿,磨细后与约为理论需要量90%的铝粒和相当于10~20%铝量的石灰混合均匀后,用上部点火法冶炼。所得金属锰产品含锰93~96%,甚至更高。锰含量也因原料而异。

  电热法先用锰矿配加少量焦炭在电炉中进行控制还原,炼得低铁、低磷的富锰渣(Mn>45%,P<0.030%,Fe<0.80%)。富锰渣用木炭作还原剂,炼出低磷碳素锰铁,再加硅石、木炭,炼得高硅锰硅合金(Si>30%)。最后用高硅锰硅合金和富锰渣配加石灰,在电弧炉内进行脱硅精炼,得到含锰93~97%的金属锰。

  电解法生产金属锰采用硫酸锰水溶液电解法。虽然锰的电解电动势达-1.05伏,但由于氢在金属锰上的过电压,锰仍然可从中性溶液析出到固体阴极上。电解的重要条件是溶液中不含其他金属杂质,所以硫酸锰溶液必须在电解前充分净化。此外在阳极上有Mn2+ +2H2O-2e→MnO2+4H+反应产生MnO2,所以必须采用隔膜电解槽。硫酸锰电解的工业生产流程见图。

 

 

 

 

  采用菱锰矿作原料时,可直接溶解于稀硫酸。如用氧化锰矿则须先经还原焙烧,把锰转化为可溶的MnO。浸出(见浸取)一般利用电解后的阳极液,并配加硫酸,调节pH到2.5左右。浸出液经澄清过滤后用氨水、MnO2(可用阳极泥)或石灰乳中和到pH为6.5,沉淀出氢氧化铁、氢氧化铝、二氧化硅、砷、钼和镍等杂质。滤液加硫化铵[(NH4)2 S]或硫化氢(H2 S),将剩余的微量铁、砷、铜、锌、镍等再沉淀除去。同时加入少量硫酸亚铁(FeSO4)除去胶体及硫化物。净化液经贮液槽导入电解槽。在贮液槽及输送管道上引入SO2 约0.1克/升以防止氧化。

  电解槽用不锈钢作阴极,用铅板(一般含Ag1%)作阳极。电解液经阴极室通过隔膜流入阳极室。带有MnO2的阳极液从槽底流出。操作电压约5伏,阴极电流密度450~500安/平方米,温度控制在34~37℃,电流效率50~60%。入槽电解液浓度135~140克/升(NH4 )2 SO4 ,30~40克/升锰,pH为8.1~8.4。离槽阳极液一般含锰3克/升左右,H2SO4 25~40克/升。从阴极取下的产品为2~3毫米的碎片,含锰99.9%以上。电解锰可直接作合金添加剂使用,也可以使之在氮气流中加热到1000℃,得到含氮6~7%的锰,用于炼高氮钢;还可以与铝压制成锰铝块,用于制造铝合金。

  YB/T 051-2003电解金属锰

  执行标准: YB/T 051-2003

  标准中文名: 电解金属锰

  标准英文名: Electrolytic manganese metal

  标准简介: 本标准规定了电解金属锰技术要求、试验方法、检验规则、包装、储运、标志和质量证明书。本标准适用于冶炼特殊钢、化工、电子材料及有色金属合金作为锰元素添加剂等用的电解金属锰。

  替代标准: YB/T 051-1993

  发布单位: 中华人民共和国国家经济贸易委员会

  发布日期: 2003-03-18

  实施日期: 2003-06-01

  是否有效: 现行有效

  标准下载:YB-T051-2003电解金属锰.pdf