一种二氧化锰制备中的电解节电方法
【专利说明】一种二氧化锰制备中的电解节电方法 【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及二氧化锰制备技术领域，具体涉及一种二氧化锰制备中的电解节电方 法。 【【背景技术】】
[0002] 电能是人们日常生活和企业生产必不可少的能源。近年来，全国电力供求持续偏 紧，用电形势十分严峻，电能不足成为制约经济、技术发展的瓶颈，而大力开展节约用电工 作成为缓解供电紧张的当务之急。
[0003] 电解二氧化锰行业属于大电耗化工行业，电耗是电解二氧化锰行业的主要生产成 本。根据工业生产数据，电解Mn0 2(阳极为纯钛板）的直流电解工序单耗一般为2000~ 2200kWh/t。在降低企业运营成本过程中，电费成本是企业继原材料成本后的第二大成本， 也是最容易控制的成本。因此，电解二氧化锰的生产企业，有必要研究电解二氧化锰的节电 技术，从而降低企业生产成本、提高企业市场竞争力和节约社会电能资源。 【
【发明内容】
】
[0004] 本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种二氧化锰制备中的电解 节电方法，该方法针对以MnS0 4+H2S04的水溶液为电解液，铜条为阴极、纯钛板为阳极，电解 生产二氧化锰的工艺，能够显著降低电解二氧化锰的电耗，为企业节约生产成本，提升市场 竞争力。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0006] -种二氧化锰制备中的电解节电方法，电解槽中使用铜条为阴极，纯钛板为阳极 进行电解，电解液中H 2S04浓度为30~50g/L，MnS04浓度为70~100g/L，阳极电流密度为 50 ~70A/m2。
[0007] 进一步优选地，所述电解液中H2S04浓度为35~45g/L，MnS0 4浓度为80~90g/L， 阳极电流密度为60A/m2,电解温度为96°C以上。
[0008] 进一步地，采用节能型电解槽也能大大减少电耗。本发明采用的节能型电解槽包 括方形槽体，槽体与阳极板平行的两端部为端板，端板两侧为侧板，底部为底板；所述槽体 内设有蒸汽加热套管和进液管，侧板上设有电解液溢流口；所述进液管依次贴着其中一个 端板，经过底板并延伸至另一个端板进行设置，进液管上设有多个进液孔。
[0009] 进一步地，所述进液管具有前端和末端，其末端为封闭状，进液管上的进液孔大小 不一，且从前端到末端，进液孔的孔径逐步增大。
[0010] 进一步地，所述进液管上的进液孔之间的间距不一致，且从前端到末端，进液孔之 间的间距逐渐增大。
[0011] 进一步地，所述电解液溢流口具有两个，在两侧的侧板上各设有一个。
[0012] 进一步地，所述蒸汽加热套管在槽体底部呈回形设置。
[0013] 生产电解二氧化锰的主要反应原理为：
[0014] 阳极上主要发生反应：Mn2++2H20 - Mn02+4H++2e (E1= 1. 23V)
[0015] 阴极则为析氢反应：2H++2e - H 2丨（E 2= 0V)
[0016] 电解过程中发生的总反应为：MnS04+2H20 - Mn02+H2 t +H2S04
[0017] 理论分解电压E = EfE2= 1. 23V
[0018] 根据Mn02能耗计算公式：
[0019]
[0020] 因此降低槽压和增加阳极电效均可以减少电耗。
[0021] 阳极电流密度的大小，不但影响电能消耗而且对产品质量有很大影响，电解生产 二氧化锰时，在阳极上析出的二氧化锰的量和通过的电量成正比，故单从单位时间内单槽 的产量考虑，电流越大越好。然而，根据电压与电流成正比可知，增大电流势必使槽电压增 高，电压增加，阳极板表面的钝化就会加剧，从而极板的电阻会增加，进而造成槽电压更快 的升高，从而导致电能消耗越高。本发明中阳极电流密度为50~70A/m 2,能够获得产量需 求与电耗的平衡，获得较低的吨电耗。
[0022] 电解液中MnS04的浓度对槽电压V e的影响很小，但必须与阳极电流密度相适应， H2S04的浓度对电解液的导电率影响较大，H 2S04浓度高，电解液导电率升高，V e降低，但酸浓 度增加有利于氧在阳极上析出，降低电流效率，且MnSOjP H 2S04的浓度对二氧化锰的质量 也有影响。综合试验结果表示，！^04浓度为30~50g/L，MnS0 4浓度为70~100g/L能获 得较低的能耗。
[0023] 电解液温度的提高，不仅能提高产品的纯度和放电性能，而且使离子迀移速度加 快，电解液比电阻减小，阴极析出氢和阳极析出二氧化锰的过电压下降，因而使槽电压降 低。然而温度高也会消耗一部分能量，本发明将电解液温度控制在96°C以上，且通过将蒸汽 加热管设置为回形状，增加热交换面积，使液温保持在较高的温度，且该设置还能使各部分 的温度比较均匀。
[0024] 由于在电解过程中，Mn2+被不断消耗，需要在反应时不断添加电解液，传统的进液 方式为一个设置在电解槽上方的单点进液口，电解液的各部分浓度分布不均匀，会导致槽 电压加剧升高从而影响电能消耗。本发明通过设置安装在电解槽内的多个进液口，减小电 解液的浓度极差，而且进液口的设置从进口端到末端，孔径由小到大，设置密度由大到小， 更有效保证了各部位电解液浓度的均一，最终达到节能的目的。
[0025] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明从控制阳极电 流密度、电解液浓度、电解温度以及改变进液方式等技术手段达到降低电解能耗的目的，在 保证产品质量的同时，可以将电解二氧化锰产品的吨电耗从2200kWh/t降低到1600kWh/t 以下，为企业节约生产成本，提升市场竞争力。 【【附图说明】】
[0026] 图1为本发明中节能型电解槽的结构示意图；
[0027] 其中：1-进液管，2-端板，3-蒸汽加热套管，4-侧板，5-溢流口，6-槽体，7-进液 孔，8-底板。 【【具体实施方式】】
[0028] 以下通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详述。
[0029] 图1为本发明的节能型电解槽的结构示意图。该节能型电解槽包括方形槽体6,槽 体6内有多个平行放置的阳极板，还设多个阴极棒（阳极板和阴极棒的结构设置为本领域 常规技术手段，本发明未加以改进，故图中未画出）。槽体6与阳极板平行的两端为端板2， 端板2两侧为侧板4,底部为底板8;所述槽体6内设有蒸汽加热套管3和进液管1，蒸汽加 热套管3在槽体6底部呈回形设置。侧板4上设有电解液溢流口 5,电解液溢流口 5可以为 一个或两个，设置两个时则在两侧的侧板4上各设有一个。进液管1依次贴着其中一个端 板2,经过底板8并延伸至另一个端板2进行设置，进液管1上设有多个进液孔7。进液管 1具有前端和末端，其末端为封闭状。为了使电解的分布更加均勾，本