[發明專利]一種節能降耗的電解錳生產新工藝

在審

• 申請號: 201510744412.0
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN105177622A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 王兆兵;姚發艷
• 申請（專利權）人: 王兆兵
• 主分類號: C25C1/10
• 分類號: C25C1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及濕法冶金電解金屬生產技術，特別涉及到電解金屬錳生產工藝。

背景技術

傳統的電解金屬錳生產工藝：電解液由陰極室經隔膜袋流入陽極室，在陽極室內產生陽極液匯入陽極假底后，再經一個隔離通道從電解槽上沿流出，陽極液進入浸出桶，添加硫酸浸出錳礦粉，浸出液經凈化除雜過濾后，返回電解。電解過程中Mn²⁺在陰極室內陰極板上析出金屬錳，并產生電熱效應放出焦耳熱，除了陽極液帶走和槽面蒸發、槽體散熱外，還有大量的熱蓄積在槽內，《中國錳業技術》第二十章給出了按理論計算和生產工廠實測得出的數據：每析出1Kg金屬錳需導出4.6×103KJ熱量（夏天高溫日值），由于傳統槽內冷卻導出熱量存在的缺點：傳熱效率差，冷卻水量大（每生產1噸產品需冷卻水量200～250ｍ3，是電解液循環量的4～5倍），水份蒸發、吹風、滲漏等損失多(每生產一噸錳損耗1.5～2ｍ3冷卻水)，槽內電解液雜質易積累，結垢快，影響電解效率和產品質量，諸多弊端，使眾多廠家嘗試槽外冷卻，但至今尚未見到好的技術成果，早年有一項專利CN01111708.3（一種錳電解陰極液的冷卻及鎂的回收方法），也沒有得到工業實施，存在以下缺點:①進槽液錳濃度低，進槽液溫度相對較高，要同時滿足槽內熱的交換量和質（錳）的交換量，很難操作控制，而且陰極液循環量大，是電解液循量的3倍以上，耗能高；②靠陰極液自身蒸發散熱，受環境溫度制約，不易實現槽溫的精確控制（41～43℃）；③結晶物會在蒸發塔內，溜槽和集液池內大量發生，清理麻煩。

我國的電解錳產量大，占全球產量的95%以上，耗用的錳礦石除了一部分進口外，剩余都是我國自有礦石，而我國的錳礦石品位低，隨著大量開采，入化合桶錳粉的品位從原來的14～18%已降到10～13%（有的還經過磁選富集），制合格液的含錳濃度也從原來的含Mn²⁺36～38g/L下降到含Mn²⁺34～35g/L，合格液含Mn²⁺量低，將會增加噸產品錳的耗液量，從而增加電解用液的循環量，勢必增大制液過程中的浸出、過濾的負荷和輔料耗用，有時會造成供液困難，生產不能正常進行，雖然眾多廠家的生產線開工率不高，足夠多的生產線可以應付生產，但生產成本高，至今還沒有用含Mn²⁺34g/L以下的合格液生產而取得較好經濟效益的廠家；若要低品位錳礦粉制高濃度液，錳渣帶出錳量大，錳的收率下降，也沒有經濟效益，這都是低品位礦石的應用難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種降低能耗物耗、能適應低濃度Mn²⁺合格液生產的電解錳新工藝。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

將陰極液在電解槽外做成小循環，作為原電解液循環的輔助，利用低含Mn²⁺的陰極液置換錳渣高含Mn²⁺的合格液，用于補充進槽錳金屬量；利用熱泵原理將陰極液蓄積的熱量轉換成熱風、熱水的熱量，用于烘干錳片、加熱陽極液及洗滌用水，冷卻下來的陰極液去調控電解槽溫，具體的工藝流程如下：

①配液，制備主循環用液（合格液），含Mn²⁺32～38g/L，常規控制在含Mn²⁺34～36g/L，一次性制足小循環用液，濃度與陰極液相同含Mn²⁺13～15g/L，根據合格液濃度和提濃后小循環陰極液濃度配比混合入電解槽，進槽量按電解陰極析出1噸錳投入1.02～1.05噸錳金屬量計；

②電解及分液循環，在現有電解條件下，去掉原有水冷卻系統，電解槽上增加陰極液進出口，維持進出液體平衡，經電解后流出電解槽液分成兩種成份，各自組成循環：⑴陽極液組成主循環，含Mn²⁺12～14g/L，流量按每生產1噸產品錳產出45～50ｍ3陽極液；⑵陰極液組成小循環，含Mn²⁺13～15g/L，陰極液小循環又分控溫循環和提錳循環；

③小循環的控溫循環，陰極液的一部分通過間接換熱冷卻，溫度25～30℃，流量按每產出1噸電解錳循環40～50ｍ3陰極液，冷卻下來的陰極液先在結晶桶內析出鈣鎂銨鹽復合結晶及雜質再進入電解槽，與槽液直接混合換熱，控制槽度41～43℃，換出來的熱量經過水源熱泵系統轉換成65～75℃的熱風和熱水，用于烘干錳片，加熱陽極液和洗澡、洗滌用水；