[發明專利]一種用電解錳陽極渣制備金屬摻雜的二氧化錳粉體的方法及應用

有效

• 申請號: 201310222186.0
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103334012A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 盧周廣;王慧碩
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: C22B7/04
• 分類號: C22B7/04;H01M4/50;H01G11/86
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術領域

本發明涉及工業金屬回收利用領域，特別是涉及一種用電解錳陽極渣制備金屬摻雜的二氧化錳粉體的方法及應用。

背景技術

隨著我國鋼鐵及有色金屬工業的發展，錳及其合金作為鋼鐵、有色金屬工業的添加劑、脫氧劑和脫硫劑，是不可缺少的原料，其需求亦不斷增長，亦拉動電解金屬錳工業迅速發展。電解法生產金屬錳雖然對礦石的要求較低,并且能夠得到高純度金屬，但是其在電解過程中會產生相當多的廢水、廢氣和廢渣，如：在清槽過程中就有大量的陽極渣產生，這種陽極渣是由電解液中部分Mn²⁺在陽極區被氧化成Mn⁴⁺的水合氧化物。錳陽極渣的主要成分為MnO₂，同時含有少量PbO₂、Fe₂O₃、SiO₂、CuO等其他化合物，MnO₂的質量分數約60%～80%，因其組成復雜，電解過程嚴重改變了化合物性質，回收利用難度大，故除少量用于電解錳廠氧化二價鐵外，絕大部分成為廢棄物，目前只能堆存或廉價銷售作為錳鐵冶煉的原料。在電解錳的生產過程中，陽極渣的總量占電解錳產量的10%左右，每噸電解錳產生80～100公斤的陽極渣。因此，對電解錳陽極渣進行資源化回收成為了人們關注的焦點。

公開號為CN1414140A的中國專利申請使用淬取劑分離電解槽陽極渣中的無用元素，使陽極渣淬凈為二氧化錳，但是并沒有對陽極渣中其他有害物質進行處理，對環境造成了二次污染。公開號為CN102628106A的中國專利申請采用還原劑浸出法將四價、六價錳還原為硫酸錳制得含有硫酸錳的水溶液，隨后依次通過提純凈化處理去除鉛、鐵、鋁和其他重金屬雜質，最終制得可用于電解錳生產中的電解液，實現了錳和鉛等有價金屬的回收，但是其涉及的工藝復雜，成本高，難以工業化推廣應用。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種用電解錳陽極渣制備金屬摻雜的二氧化錳粉體的方法，以工業廢物電解錳陽極渣為原料進行回收處理并用于制備電極材料，實現了錳元素的回收再利用，而且金屬摻雜的二氧化錳粉體中存在的的除錳之外的其他化合物不需像現有技術中那樣進行復雜的篩選分離工序即可直接實現回收再利用并且其他化合物的存在提高了二氧化錳電極材料性能，整個方法工藝簡便易行，節能環保，成本低，適于工業化生產，制得的金屬摻雜的二氧化錳粉體具有良好的電化學活性，用作電極材料。

本發明提供了一種用電解錳陽極渣制備金屬摻雜的二氧化錳粉體的方法，包括以下步驟：

（1）取電解錳陽極渣，篩選去除塊狀雜質，漂洗去除可溶性雜質，烘干，制得電解錳陽極渣預處理產物，所述電解錳陽極渣含有MnO₂，以及含有Fe₂O₃、Cr₂O₃、PbO₂、SiO₂和CuO中的一種或幾種；

（2）取所述電解錳陽極渣預處理產物與水、鋼球、添加劑按體積比1：0.4～0.8：2～4：1.2～4混合，通過球磨機以90～120r/min的轉速球磨1～12h，制得含錳復合漿料，所述添加劑選自導電炭黑、導電石墨和乙炔黑中的一種或幾種；

（3）取所述含錳復合漿料用壓濾機過濾，取濾渣，烘干至含水量為0～3%，制得用作電極材料的金屬摻雜的二氧化錳粉體。

其中，電解錳陽極渣為電解法制備金屬錳的生產中收集的陽極渣混合物，含有MnO₂，以及含有Fe₂O₃、Cr₂O₃、PbO₂、SiO₂和CuO中的一種或幾種。MnO₂的質量分數約60%～80%。

步驟（1）為對電解錳陽極渣進行預處理，去除塊狀雜質和可溶性雜質，制得較為純凈的電解錳陽極渣預處理產物。

優選地，篩選為過150～300目篩篩選，取篩下物。

優選地，漂洗為用水漂洗。

優選地，步驟（1）中所述烘干溫度為100～110℃。

步驟（2）為對電解錳陽極渣預處理產物進行球磨，制得粒徑均一且分散性好的球磨產物含錳復合漿料，其中二氧化錳為無定形結構，添加劑的加入一方面用于提高球磨產物的穩定性，另一方面也可為后續制備的電極材料的電化學活性奠定良好的基礎。