电解锰生产用硫酸锰、镁、铵复盐体系结晶的研究

尤晓宇，王家伟，3，王海峰，赵平源

(1.贵州大学 材料与冶金学院，贵州 贵阳 550025；2.贵州省冶金工程与过程节能重点实验室，贵州 贵阳 550025；3.电池用锰材料工程技术研究中心，贵州 铜仁 554300)

我国电解锰行业发展迅速，产能已跃居世界前列[1-2]。电解锰生产的主要原料是菱锰矿和软锰矿，制备电解液时，Mn2+和Mg2+同时浸出，造成Mg2+多次循环累积于电解液中难以去除。电解液中Mg2+浓度偏高增大了锰电解液的密度、粘度和电导率，使电解槽电压和电阻升高，电流效率降低，影响金属锰产品的质量[3-4]。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

硫酸锰、硫酸镁、硫酸铵均为分析纯；蒸馏水，自制。

RE-52AA型旋转蒸发器；HH-2J型恒温水浴锅；SHZ-D型循环水真空泵；DHG-101-4B型恒温鼓风干燥箱；PL2002型电子天平；AL204型分析天平；SU8020型场发射扫描电镜；D8 ADVANCE型X射线粉末衍射仪；Mastersizer 2000型激光粒度仪。

1.2 实验方法

图1 复盐体系结晶实验装置图

2 结果与讨论

2.1 结晶温度对结晶的影响

结晶时间15 min，结晶温度对锰、镁、铵复盐体系结晶率及形貌的影响见图2、图3。

图2 结晶温度对复盐体系结晶率的影响

图3 不同结晶温度的复盐结晶SEM图

由图3可知，55 ℃时结晶物表面较为平整，而65 ℃时结晶物表面有细小裂纹产生。这是因为随着结晶温度的升高，粒子间布朗运动加剧，溶液中晶粒与晶粒、晶粒与器壁间碰撞几率增加，形成的晶粒表面出现裂纹，晶粒品质下降。

当结晶温度>55 ℃时，晶粒表面将会出现大量细纹。综合考虑晶粒品质和结晶率，结晶温度55 ℃为最佳，此时锰、镁、铵结晶率分别为 50.30%，72.14%，70.08%。

2.2 转速对结晶的影响

控制结晶温度55 ℃，时间为15 min，转速对锰、镁、铵复盐体系结晶率、形貌及粒度的影响见图4～图6和表1。