电解锰用复合阳极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电解锰用复合阳极及其制备方法，将一定比例含量的锡钴母合金加入熔融的铅液中，在熔池内充分反应，底层熔体受重力作用优先流出并将其捕集，剩余熔体注入模具，将浇注得到的板坯经热轧处理得到复合阳极，复合阳极包括质量百分比为10～30％的锡和质量百分比为0.1～5％的钴，余量为铅。本发明专利技术提出的制备工艺连续化程度高，成本低，且制备的复合阳极能在低电流密度、长时间服役的条件下少产出，甚至不产出阳极泥，解决阳极泥产出量大，回收处理难的问题，降低锰离子和二氧化硒的消耗，降低电解槽掏槽周期，而且复合阳极与传统阳极相比较，无贵金属银的加入，降低了生产的成本。

Composite anode for electrolytic manganese and its preparation method

The present invention discloses a composite anode for electrolytic manganese and its preparation method. A tin co parent alloy with a certain proportion is added into molten lead liquid, and the molten pool is fully reacted in the molten pool. The bottom melt is first effluent by gravity, and the remaining melt is injected into the mold, and the slab obtained by the casting is compounded by hot rolling. Anodes, composite anodes include tin with a mass percentage of 10 to 30% and cobalt with mass percentage of 0.1 to 5%, and the residual amount is lead. The preparation technology has a high degree of continuous preparation and low cost, and the prepared composite anode can produce less in the condition of low current density and long time service, even do not produce anode slime, solve the problem of large output of anode mud, difficult recovery treatment, reduce the consumption of manganese ion and two selenium oxide, and reduce the cutting trough of the electrolyzer. In addition, the addition of noble metal silver reduces the cost of production compared with conventional anodes.

【技术实现步骤摘要】
电解锰用复合阳极及其制备方法
本专利技术涉及湿法冶金
，尤其涉及一种电解锰用复合阳极及其制备方法。
技术介绍
截止目前，中国已经成为世界上最大的电解锰生产国和需求国。但是电能消耗居高不下，带来了巨大了的资源消耗；电解过程排放的废渣不能有效处理，为环境带来了污染，这两点是制约电解锰发展的主要瓶颈。已有统计数据表明：每生产1吨锰，产出阳极泥约为150kg。铅银合金阳极因其容易成形、在硫酸电解液中稳定、价格便宜等优点而在电解锰工业中得到广泛的应用。但MnO2极容易在铅银合金阳极表面生长从而产生疏松多孔的阳极泥，大量MnO2的生成不仅造成资源的浪费，且为后续的过滤、焙烧带来较大的压力。为了减少阳极泥的生成，通常的方法是减小阳极板的有效面积来增加阳极的电流密度。但减小阳极板的面积会影响到电力线分布的均匀性，加速阴极放电过程的边缘效应，从而降低阴极电流效率。同时，阳极电流密度的增加，也会相应的增大阳极极化，加速阳极板的腐蚀，合金表面的PbO2会进入阳极泥中，目前尚无经济有效的工艺去除阳极泥中的铅，大量的阳极泥主要为露天堆存。此外，SeO2是锰电解过程中主要的添加剂，MnO2会夹带一定含量的硒化合物进入阳极泥中，SeO2的耗量随阳极泥的增加而增加。剧毒的硒化物在堆存过程中会溶解并渗透到地下水，危害生态环境和水资源的安全。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种电解锰用复合阳极及其制备方法，旨在解决电解锰使用的铅银合金阳极容易诱导MnO2生成，从而产生大量阳极泥的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供的电解锰用复合阳极包括质量百分比为10～30％的锡和质量百分比为0.1～5％的钴，余量为铅。为实现上述目的，本专利技术提供的电解锰用复合阳极的制备方法，包括以下步骤：1)制备锡-钴母合金将锡粉和钴粉在室温下搅拌均匀后，置于真空感应炉内熔炼，制得锡-钴母合金；2)制备板坯在熔池中加入铅液并加热至250～350℃后，将锡-钴母合金加入铅液中，锡-钴母合金熔融后保持搅拌5～60min，并从熔池底部排出三分之二至四分之三体积的熔体，剩余的熔体注入模具，脱模获得板坯；3)板坯表面热处理采用热轧工序处理板坯得到复合阳极。优选地，锡-钴母合金由质量百分比为80～95％的锡和质量百分比为5～20％的钴构成。优选地，步骤1)中锡粉和钴粉在1100～1300℃下熔炼30～60min，制得锡-钴母合金。优选地，步骤2)中从熔池底部排出的熔体作为铅液加入熔池中重复利用。优选地，步骤3)具体为先将板坯加热至250～300℃并保温30～60min，再对板坯进行轧制，制得复合阳极。优选地，对板坯进行轧制时，压延的变形量为原始板坯厚度的10～60％，控制板坯最终厚度为6～7mm。本专利技术提出的技术方案中，将一定比例含量的锡钴母合金加入熔融的铅液中，在熔池内充分反应，底层熔体受重力作用优先流出并将其捕集，剩余熔体注入模具，将浇注得到的板坯经热轧处理得到复合阳极，复合阳极包括质量百分比为10～30％的锡和质量百分比为0.1～5％的钴，余量为铅。使用该复合阳极可以有效地抑制MnO2在极板表面的生长，在电解锰生产过程中少产出甚至不产出阳极泥，有效提高锰矿资源以及稀有元素硒的利用率，同时降低锰电解过程的电能消耗。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1)极大程度地降低了锰电解过程所排出的阳极泥数量，缩短了掏槽周期，缓解了电解后续工段处理阳极泥的压力；2)明显地降低了阳极电位，从而达到节能降耗的目的；3)电力线的分布更为均匀，阴极的边缘效应得到遏制；4)添加剂SeO2的耗量降低，带来较大的经济效益；5)阳极的腐蚀速率降低，延长了阳极的使用寿命；6)降低了电解锰用阳极的制作成本。具体实施方式实施例1本专利技术的电解锰用复合阳极，成分的质量百分配比如下：Sn：28.3％，钴：3.8％，其余为铅。具体通过以下步骤来制备该复合阳极：1)制备锡-钴母合金在石墨坩埚内加入高纯锡粉和高纯钴粉，锡粉与钴粉的质量百分比如下：锡80％，钴20％。在室温下搅拌混合粉末至均匀，将石墨坩埚置于真空感应炉内熔炼40min，真空感应炉的温度为1200℃。2)制备板坯在熔池内加入铅液并加热至300℃，将锡-钴母合金加入熔融的铅液，待锡-钴母合金熔化后中保持搅拌5分钟，从熔池底部排出四分之三体积的熔体并收集待用，剩余的熔体注入模具。需要说明的是，由于铅液比熔融的锡、钴都重，熔池底部为熔有极少量锡和钴的铅液，这部分熔体不能达到复合阳极所需要的金属配比，因此需将其从底部排出，留下上层的熔体。上层的熔体的金属比例达到复合阳极的所需配比，可以被利用来制备板坯，由底部排出的熔体可以作为下一次制备板坯步骤的铅液使用。另外，由于钴与铅不互溶，而锡与铅形成任意比例的合金，锡和钴容易形成合金，在锡的作用下使得钴能少量融入铅，使得铅液中能顺利引入活性元素钴和锡，从而有效地抑制电解过程中MnO2在阳极表面的生长。从电解过程的源头控制阳极泥的生成，不仅有助于实现电解锰的清洁生产及锰矿资源的高效利用，而且对保护生态环境有极其重要的意义。3)板坯表面热处理在马弗炉内加热板坯60分钟，控制炉膛温度为250℃。取出板坯后立马用压延机轧制，制得复合阳极，其中，轧制道次为4次，得到最终厚度为6毫米的复合阳极。具体地，对板坯进行轧制时，压延的变形量为原始板坯厚度的10～60％，控制板坯的最终厚度为6～7mm，可以减小复合阳极的腐蚀速率。采用上述复合阳极和不锈钢阴极，同名极间距为6厘米，采用工业用电解锰电解液，在35℃下以700A/m2的阳极电流密度，400A/m2的阴极电流密度进行电解6小时，相同条件下槽电压较传统铅银合金阳极减低约80mV，阳极腐蚀速率降低50％，电解液中SeO2的损耗速率降低50％，阴极电流效率无明显变化。电解6小时后电解液保持清亮透明，电解槽中无阳极泥生成，阳极液中无悬浮颗粒。实施例2本专利技术的电解锰用复合阳极，成分的质量百分配比如下：Sn：22.3％，钴：2.1％，其余为铅。具体通过以下步骤来制备该复合阳极：1)制备锡-钴母合金在石墨坩埚内加入高纯锡粉和高纯钴粉，锡粉与钴粉的质量百分比如下：锡85％，钴15％。在室温下搅拌混合粉末至均匀，将石墨坩埚置于真空感应炉内熔炼50min，真空感应炉的温度为1150℃。2)制备板坯在熔池内加入铅液并加热至320℃，将锡-钴母合金加入熔融的铅液，待母合金熔化后中保持搅拌20分钟，从熔池底部排出70％体积的熔体并收集待用，剩余的熔体注入模具。3)板坯表面热处理在马弗炉内加热板坯40分钟，控制炉膛温度为280℃。取出板坯后立马用压延机轧制，制得复合阳极，其中，轧制道次为3次，得到最终厚度为6.5毫米的复合阳极。采用上述复合阳极和不锈钢阴极，同名极间距为6厘米，采用工业用电解锰电解液，在35℃下以700A/m2的阳极电流密度，400A/m2的阴极电流密度进行电解6小时，相同条件下槽电压较传统铅银合金阳极减低约75mV，阳极腐蚀速率降低50％，电解液中SeO2的损耗速率降低50％，阴极电流效率无明显变化。电解6小时后电解液保持清亮透明，电解槽中无阳极泥生成，阳极液中无悬浮颗粒。以上所述仅为本专利技术的优选实施例，并非因此限制本专利技术的专利范围，凡是在本专利技术的构思下，利用本专利技术说明书内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解锰用复合阳极，其特征在于，所述复合阳极包括质量百分比为10～30％的锡和质量百分比为0.1～5％的钴，余量为铅。

【技术特征摘要】
1.一种电解锰用复合阳极，其特征在于，所述复合阳极包括质量百分比为10～30％的锡和质量百分比为0.1～5％的钴，余量为铅。2.如权利要求1所述的电解锰用复合阳极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备锡-钴母合金将锡粉和钴粉在室温下搅拌均匀后，置于真空感应炉内熔炼，制得锡-钴母合金；2)制备板坯在熔池中加入铅液并加热至250～350℃后，将锡-钴母合金加入铅液中，锡-钴母合金熔融后保持搅拌5～60min，并从熔池底部排出三分之二至四分之三体积的熔体，剩余的熔体注入模具，脱模获得板坯；3)板坯表面热处理采用热轧工序处理板坯得到复合阳极。3.根据权利要求2所述的电解锰用复合阳极的制备方法，其特征在于，锡-钴母合金由质量百分比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋良兴，杨凡，刘芳洋，赖延清，李劼，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43