电解锰阳极泥的除杂活化及应用

陶长元,李东海,刘作华,邹开云

(1.重庆大学化学化工学院,重庆 400044;2.重庆电池总厂,重庆 401120)

电解锰阳极泥是在电解金属锰生产时,产生于阳极区的黑褐色副产物,成分复杂,含有 Mn、Fe、Pb、Ni、Cu、Ag、Ca和Mg等元素,烘干后MnO2含量一般为42%～59%;由于活性低,除少量用于电解锰厂的锰矿浸取液除铁外,绝大部分作为工业固体废物被堆存处置或廉价销售,造成资源浪费和环境污染,而且每生产 1 t电解金属锰,就产生 50～150 kg电解锰阳极泥[1]。近年来,人们已对电解锰阳极泥的利用开展了一系列探索性研究,但仍存在转化率和回收率低、能耗高、工艺路线长、成本高、难以形成规模效益等问题。锌锰电池正极材料一般采用天然MnO2,但随着高品位软锰矿资源的日益枯竭,寻找适宜的替代材料已成为必然需求[2]。

考虑工艺成本和环保等因素,在系统分析电解锰阳极泥物理化学性质的基础上,本文作者采用湿法工艺[3]对电解锰阳极泥中的MnO2进行除杂活化处理,并用作锌锰干电池的正极材料。

1 实验

1.1 实验方法

电解锰阳极泥中的主要杂质为 Fe2O3、MnO、Mn2O3和CaSO4等,还有Ni、Cu等金属的氧化物,除杂的主要反应为:

1.1.1 电解锰阳极泥的除杂活化处理

将电解锰阳极泥(重庆某电解锰厂提供)在XQM-2L型变频行星式球磨机(南京产)上以230 r/min的转速球磨(球料比 1∶1)40 min,制成直径为74 μ m的颗粒;再在H2SO4(重庆产,98%)或HCl(重庆产,36.5%)的稀溶液中加入少量NaCl(重庆产,AR),按液固比 3∶1～7∶1用上述稀酸在水浴加热的条件下浸取,进行除杂活化;酸浸取后,用NaOH(重庆产,AR)溶液中和多余的H+,按100 g电解锰阳极泥使用0.01 g的比例,添加十二烷基苯磺酸钠(重庆产,AR);碱洗后抽滤,并用稀HCl调整溶液的pH值为 5～7,再在 105℃下烘干10 h,过200目筛,备用。……