CN101603181A - 一种免钝化电解锰的方法及其电解金属锰 - Google Patents

一种免钝化电解锰的方法及其电解金属锰 Download PDF

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Abstract

一种免钝化电解锰的方法及其电解金属锰，该方法与现有技术的方法基本相似，其改进部分是：在硫酸锰电解溶液中加入二氧化硒的同时，还添加有硼酸；二氧化硒、硼酸与硫酸锰溶液的配比，分别为0.02～0.03g/L和4～8g/L。电解过程的电源为脉冲电源，其脉冲频率为900～1200Hz，占空比为10～30％，平均电流密度为380～420A/m2。由本发明之方法生产出电解金属锰，在其生产过程中省去了钝化步骤，因此，能够用低成本的方法对其废液进行无害化处理，能实现废液的无铬排放和达标排放，其电解金属锰的生产成本也大大降低。

Description

一种免钝化电解锰的方法及其电解金属锰
技术领域
本发明涉及电解金属锰及其电解方法。
背景技术
金属锰(Mn)不但是生产不锈钢，高强度的合金钢和铜、铝等有色金属合金的重要原料，而且在医药、化工领域中也有广泛用途。从产品纯度、矿产资源的有效利用、节省能源、和对环境污染要小等多种因素考虑，目前大多采用电解的方法来生产金属锰。现有电解锰的电解步骤是：根据原料的来源与纯度，首先用不同方法生产出合格的硫酸锰(MnSO4)溶液、以作为电解液；然后在该电解液加入电解添加剂——二氧化硒(SeO2)；接着才开始电解、以让电解析出的金属锰(即电解金属锰)沉积在电解阴极板上；由于沉积在电解阴极板上的电解金属锰表面过于疏松，当其暴露在空气中时极易被氧化，所以，目前均在电解步骤之后，有一道用铬酸盐溶液作为钝化液、来对其电解金属锰进行钝化的步骤；此后，才把带有电解金属锰的电解阴极板取出，进行冲洗、烘干；最后，从电解阴极板上剥离下(呈片状的)电解金属锰片。
虽然总的来看，用电解法生产电解金属锰的污染程度，远比其他生产金属锰的方法小得多，但是，由于上述钝化步骤中所用的钝化液中含有大量的对环境有污染的六价铬离子，所以，相关企业必须对其钝化后的废液进行无害化处理。而六价铬离子呢，又是被国家定为一类污染物的——也就是说，对该废液的无害化处理，不但难度极大、而且还常常不能达到允许排放的程度。所以，仍然有许多生产电解金属锰的企业，经常因排放不达标的问题、而被环保部门罚款或限令停产。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种省去钝化步骤、而其产品仍然不会被氧化的免钝化电解锰的方法。
本发明的第二目的是，在实现第一发明目的基础上，提供一种免钝化的电解金属锰。
实现第一发明目的之方案是这样一种免钝化电解锰的方法，该方法与现有技术相同的步骤包括：①制备出合格的硫酸锰溶液、以作为电解液；②在该硫酸锰溶液中加入电解添加剂二氧化硒；③在电解槽中对添加有二氧化硒的硫酸锰溶液进行电解、以得到沉积在电解阴极板上的电解金属锰；④把带有电解金属锰的电解阴极板取出，进行冲洗、烘干；最后，从该电解阴极板上剥离下电解金属锰片。
其改进之处是：
在步骤②中，二氧化硒与硫酸锰溶液的配比为0.02～0.03g/L；同时，还添加有(也作为添加剂的)硼酸，该硼酸与硫酸锰溶液的配比为4～8g/L；
在步骤③中，电解过程的电源为脉冲电源，其脉冲频率为900～1200Hz，占空比为10～30％，平均电流密度为380～420A/m2。
实现第二发明目的之方案是这样一种电解金属锰，该电解金属锰是用实现第一发明目的之方案——免钝化电解锰的方法生产出来的电解金属锰片。
从实现第一发明目的之方案中不难看出，在本发明方法中，省去了现有技术里的钝化步骤(或曰“工序”)，也就是不必采用现有技术中所用的铬酸盐溶液了，这样一来，在将要排放的废液中就没有了六价铬离子。这使得对该废液进行无害化处理、以实现无铬排放、达标排放，成为非常容易办到的事，于是，显著提高了电解锰企业的经济效益与相应的社会效益。在本发明的电解过程中，利用脉冲电源和辅助添加剂硼酸，能长时间地维持电解析出的电解锰的表面，始终处于致密、平滑状态，于是，现有技术中的那种因过于疏松，而在空气中极易氧化问题就不复存在了——反过来又保证了在本发明方法中，能够不对其进行钝化处理的可行性与可靠性。
从实现第二发明目的之方案中可以看出，由于该电解金属锰是由本发明的免钝化电解锰的方法所生产出来的，所以，这种电解金属锰的生产成本就会大大降低。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
一种免钝化电解锰的方法，该方法包括如下步骤：①制备出合格的硫酸锰(MnSO4)溶液、以作为电解液；②在该硫酸锰(MnSO4)溶液中加入电解添加剂二氧化硒(SeO2)；③在电解槽中对添加有二氧化硒(SeO2)的硫酸锰(MnSO4)溶液进行电解、以得到沉积在电解阴极板上的电解金属锰；④把带有电解金属锰的电解阴极板取出，进行冲洗、烘干；最后，从该电解阴极板上剥离下电解金属锰片。
本发明里：
在步骤②中，二氧化硒(SeO2)与硫酸锰(MnSO4)溶液的配比为0.02～0.03g/L；同时，还添加有硼酸(H3BO3)，该硼酸(H3BO3)与硫酸锰(MnSO4)溶液的配比为4～8g/L；
在步骤③中，电解过程的电源为脉冲电源，其脉冲频率为900～1200Hz，占空比为10～30％，平均电流密度为380～420A/m2。
披露至此，对于本领域技术人员来讲，已经完全能够实现本发明了，所以，相关装置及其更具体的操作细节在本说明书中就不赘述了。
进一步讲，为了确保效果的可靠性，相关参数控制在以下范围更好。硼酸(H3BO3)与硫酸锰(MnSO4)溶液的配比为5～7g/L；所述脉冲电流的脉冲频率为1000～1100Hz，占空比为15～25％，平均电流密度为390～410A/m2。
下面再进一步介绍，由本发明方法所生产出电解金属锰片的抗氧化效果的验证。
验证方法是，在以下每一验证例中，均取用现有技术方法生产的电解金属锰和也用现有技术方法、但省去了钝化步骤(工序)的电解金属锰各一片，取本发明方法生产的电解金属锰一片，把它们同时放置在其氧含量为40％(约为空气中氧含量的两倍)的氧气柜中，分别于半小时、8小时、24小时和60小时后，各对比观察一次。以检验本发明之效果。
(注：对比用的两种电解金属锰片，均为一次生产。其中，省去了钝化步骤的电解金属锰片，在电解结束后，迅速地在缺氧条件冲洗、干燥；在剥离下来后，迅速保存在充满氮气的存放箱中)
由于电解金属锰的步骤、过程及其相应工艺，早已为本领域技术人员所熟知，所以，在以下验证例中，均只介绍在验证时的与本发明区别特征相关的参数。
验证例表
  验证例   1   2   3   4   5   6   7   8
  SeO2∶MnSO4(g/L)   0.02   0.02   0.25   0.25   0.02   0.03   0.25   0.03
  H3BO3∶MnSO4(g/L)   4   5   6   8   7   6   7   6
  脉冲频率(Hz)   900   1200   1100   1000   1050   1200   1100   1000
  占空比(％)   30   20   15   10   20   25   25   15
  平均电流密度(A/m2)   380   410   400   420   390   400   390   400
把上表中各验证例中的电解金属锰，与其对应的对比用电解金属锰比较后发现：在半小时后，用现有技术方法、但省去了钝化步骤的电解金属锰片，均全部被氧化；在8小时和24小时后，上述各例与钝化了的对比电解金属锰片，均没有被氧化的痕迹；60小时后，仅验证例1的电解金属锰片，约有一些氧化变色的现象，其余各例与钝化了的对比电解金属锰片，仍没有明显的被氧化的痕迹。
上述验证例说明，由本发明方法生产出电解金属锰具有较好的抗氧化性能，在相关参考控制得比较适当的情况下，其抗氧化性能与现有技术中被钝化过的电解金属锰完全一样。显然，由于省去了钝化步骤(工序)，该电解金属锰的成本也自然降低了。

Claims (3)

1.一种免钝化电解锰的方法，该方法包括如下步骤：①制备出硫酸锰溶液、以作为电解液；②在所述硫酸锰溶液中加入电解添加剂二氧化硒；③在电解槽中对添加有二氧化硒的硫酸锰溶液进行电解、以得到集聚在电解阴极板上的电解金属锰；④把带有电解金属锰的所述电解阴极板取出，进行冲洗、烘干；最后，从该电解阴极板上剥离下电解金属锰片；其特征在于：
在步骤②中，所述二氧化硒与硫酸锰溶液的配比为0.02～0.03g/L；同时，还添加有硼酸，该硼酸与所述硫酸锰溶液的配比为4～8g/L；
在步骤③中，所述电解过程的电源为脉冲电源，其脉冲频率为900～1200Hz，占空比为10～30％，平均电流密度为380～420A/m2。
2.根据权利要求1所述免钝化电解锰的方法，其特征在于：所述硼酸与硫酸锰溶液的配比为5～7g/L；所述脉冲电源的脉冲频率为1000～1100Hz，占空比为15～25％，平均电流密度为390～410A/m2。
3.一种电解金属锰，其特征在于：该电解金属锰是用权利要求1或2所述免钝化电解锰的方法生产出来的电解金属锰片。
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