一种节能降耗的电解锰生产新工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及湿法冶金电解金属生产技术，特别涉及到电解金属猛生产工艺。
【背景技术】
[0002] 传统的电解金属锰生产工艺：电解液由阴极室经隔膜袋流入阳极室，在阳极室内 产生阳极液汇入阳极假底后，再经一个隔离通道从电解槽上沿流出，阳极液进入浸出桶，添 加硫酸浸出锰矿粉，浸出液经净化除杂过滤后，返回电解。电解过程中Mn2+在阴极室内阴极 板上析出金属锰，并产生电热效应放出焦耳热，除了阳极液带走和槽面蒸发、槽体散热外， 还有大量的热蓄积在槽内，《中国锰业技术》第二十章给出了按理论计算和生产工厂实测得 出的数据：每析出IKg金属锰需导出4. 6X IO3KJ热量(夏天高温日值)，由于传统槽内冷却 导出热量存在的缺点：传热效率差，冷却水量大(每生产1吨产品需冷却水量200~250 m3，是电解液循环量的4~5倍)，水份蒸发、吹风、渗漏等损失多（每生产一吨锰损耗1. 5~ 2 m 3冷却水），槽内电解液杂质易积累，结垢快，影响电解效率和产品质量，诸多弊端，使众 多厂家尝试槽外冷却，但至今尚未见到好的技术成果，早年有一项专利CN01111708. 3(-种 锰电解阴极液的冷却及镁的回收方法)，也没有得到工业实施，存在以下缺点：①进槽液锰 浓度低，进槽液温度相对较高，要同时满足槽内热的交换量和质（锰）的交换量，很难操作控 制，而且阴极液循环量大，是电解液循量的3倍以上，耗能高；②靠阴极液自身蒸发散热，受 环境温度制约，不易实现槽温的精确控制（41~43°C );③结晶物会在蒸发塔内，溜槽和集 液池内大量发生，清理麻烦。
[0003] 我国的电解猛产量大，占全球产量的95%以上，耗用的猛矿石除了一部分进口外， 剩余都是我国自有矿石，而我国的锰矿石品位低，随着大量开采，入化合桶锰粉的品位从原 来的14~18%已降到10~13% (有的还经过磁选富集)，制合格液的含锰浓度也从原来的 含Mn2+36~38g/L下降到含Mn2+34~35g/L，合格液含Mn2+量低，将会增加吨产品锰的耗液 量，从而增加电解用液的循环量，势必增大制液过程中的浸出、过滤的负荷和辅料耗用，有 时会造成供液困难，生产不能正常进行，虽然众多厂家的生产线开工率不高，足够多的生产 线可以应付生产，但生产成本高，至今还没有用含Mn2+34g/L以下的合格液生产而取得较好 经济效益的厂家；若要低品位锰矿粉制高浓度液，锰渣带出锰量大，锰的收率下降，也没有 经济效益，这都是低品位矿石的应用难题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种降低能耗物耗、能适应低浓度Mn2+合格液生产的电解 猛新工艺。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案实现： 将阴极液在电解槽外做成小循环，作为原电解液循环的辅助，利用低含Mn2+的阴极液 置换锰渣高含Mn2+的合格液，用于补充进槽锰金属量；利用热栗原理将阴极液蓄积的热量 转换成热风、热水的热量，用于烘干锰片、加热阳极液及洗涤用水，冷却下来的阴极液去调 控电解槽温，具体的工艺流程如下： ① 配液，制备主循环用液(合格液)，含Mn2+32~38g/L，常规控制在含Mn2+34~36g/L， 一次性制足小循环用液，浓度与阴极液相同含Mn2+13~15g/L，根据合格液浓度和提浓后小 循环阴极液浓度配比混合入电解槽，进槽量按电解阴极析出1吨锰投入1. 02~1. 05吨锰 金属量计； ② 电解及分液循环，在现有电解条件下，去掉原有水冷却系统，电解槽上增加阴极液进 出口，维持进出液体平衡，经电解后流出电解槽液分成两种成份，各自组成循环：⑴阳极液 组成主循环，含Mn2+12~14g/L，流量按每生产1吨产品锰产出45~50 m 3阳极液；⑵阴 极液组成小循环，含Mn2+13~15g/L，阴极液小循环又分控温循环和提锰循环； ③ 小循环的控温循环，阴极液的一部分通过间接换热冷却，温度25~30°C，流量按每 产出1吨电解锰循环40~50 m 3阴极液，冷却下来的阴极液先在结晶桶内析出钙镁铵盐 复合结晶及杂质再进入电解槽，与槽液直接混合换热，控制槽度41~43°C，换出来的热量 经过水源热栗系统转换成65~75°C的热风和热水，用于烘干锰片，加热阳极液和洗澡、洗 涤用水； ④ 小循环的提锰循环，阴极液的另一部分去化浆洗涤锰渣，渣液质量比1 :1~1. 2,过 滤净化后，富锰阴极液含Mn2+17~19g/L，富锰阴极液与合格液混合配液入电解，进行下一 循环； ⑤ 电解后处理，阴极锰周期性的从电解槽中取出，经过钝化、热水清洗后，用热栗系统 供来的热风烘干，再剥离包装； 所述步骤3加热阳极液是用间接加热方式，加热后阳极液温度提高到50~60°C，可使 浸出温度保持85°C以上。
[0006] 本发明的有益效果： 1、将电解过程中的电热效应所产生的焦耳热用热栗装置转换成热风，既冷却了电解槽 液又省去现有电热烘干用电成本，由于水源热栗的热效能可达4. 5,水源热栗的装机功率低 于电热管烘干装机功率，再加上新冷却系统动力用电功率远低于现有水循环冷却系统所用 功率，综合计算每生产1吨电解锰省电100度以上。
[0007] 2、冷却水存量大幅减少，只需原来的5%~10%，冷却水循环量只需原来的20%~ 25%，同时省去现有水循环过程中蒸发，吹风损耗，以每吨产品锰计减少1. 5~2 m 3补充新 水，按电解锰行业清洁生产标准（HJ/T357-2007)，可以使吨产品耗鲜水量上升一个指标等 级。
[0008] 3、小循环的提锰循环量只有主循环量的20~25%，回收了锰渣中50%以上的可溶 锰，提浓后的阴极液直接补充电解，省掉了主循环中阳极液浸出、除杂等长耗时环节，循环 快，循环量少，当主循环中合格液含锰偏低时(含Mn2+32~34g/L)，可以不增加主循环量，所 增成本（阴极液循环置换成本）小于回收金属量所含价值，仍有经济效益；当主循环合格液 浓度正常值时(含Mn2+34~38g/L)，可减少主循环用液量，耗用减少，则能获得较高的经济 效益。
[0009] 4、电解槽浓度调节和温度调节相对独立，槽温易控制，槽内浓度均匀，钙镁铵盐结 晶及杂质集中，易处理，清槽周期延长，产品质量好，浸出效率提高，综合效益好。
[0010] 5、由于槽外集中冷却和配液，结合本发明人申请专利201510541317. 0中的单元 大槽和连续自动烘干装置，将发挥更大效益。
【附图说明】
[0011] 图1是本发明的工艺流程示意图。
[0012] 图2是本发明的一个实施例的流程简化图，图中所列参数是指生产1吨电解锰所 耗指标。
[0013] 图3是本发明的另一个实施例的流程简化图，图中所列参数是指生产1吨电解锰 所耗指标。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案， 实施例1 : 如图1，图2所示，一种节能降耗的电解锰生产新工艺，具体包括以下步骤： ①配液，制备主循环用液(合格液)，含Mn2+32. 5 g/L，一次性制足小循环用液，浓度与阴 极液相同(含Mn2+H g/L)，将50 m 3合格液和12 m 3提浓后阴极液混合进入电解槽，进槽 流量按电解阴极析出1吨金属锰净投入1. 02吨锰金属量，均匀加入。
[0015] ②电解及分液循环，在现有电解条件下，去掉原有水冷却系统，电解槽上增加阴极