一种节能降耗的电解锰生产新工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种节能降耗的电解锰生产新工艺，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，利用低含锰的阴极液置换锰渣中高含锰的合格液，用于补充进槽锰金属量；利用热泵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，冷却下来的阴极液去调控电解槽温。本发明专利技术投入小，可利用现有系统，实现高效益的节能减排，具有显著的工业化应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种节能降耗的电解锰生产新工艺
本专利技术涉及湿法冶金电解金属生产技术，特别涉及到电解金属锰生产工艺。
技术介绍
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1Kg金属锰需导出4.6×10³KJ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200～250ｍ³，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1.5～2ｍ³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（一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℃）；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。我国的电解锰产量大，占全球产量的95%以上，耗用的锰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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种降低能耗物耗、能适应低浓度Mn2+合格液生产的电解锰新工艺。本专利技术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；利用热泵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45～50ｍ³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℃，流量按每产出1吨电解锰循环40～50ｍ³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℃，换出来的热量经过水源热泵系统转换成65～75℃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，用热泵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℃，可使浸出温度保持85℃以上。本专利技术的有益效果：1、将电解过程中的电热效应所产生的焦耳热用热泵装置转换成热风，既冷却了电解槽液又省去现有电热烘干用电成本，由于水源热泵的热效能可达4.5，水源热泵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。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1.5～2ｍ³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。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。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。5、由于槽外集中冷却和配液，结合本专利技术人申请专利201510541317.0中的单元大槽和连续自动烘干装置，将发挥更大效益。附图说明图1是本专利技术的工艺流程示意图。图2是本专利技术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。图3是本专利技术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。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案，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+32.5g/L，一次性制足小循环用液，浓度与阴极液相同（含Mn2+14g/L），将50ｍ³合格液和12ｍ³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。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，经电解后将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+13g/L，流量按每生产1吨产品锰产出50ｍ³阳极液；⑵阴极液组成小循环，含Mn2+14g/L，阴极液小循环又分控温循环和提锰循环。③阴极液组成控槽温小循环，按每产出1吨产品耗44ｍ³阴极液作为冷却剂，将41℃、44ｍ³出槽阴极液和2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节能降耗的电解锰生产新工艺，其特征在于：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+的阴极液置换锰渣中高含Mn2+的合格液，用于补充进槽锰金属量；利用热泵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，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进槽液，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，经电解后将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45～50ｍ³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，一部分阴极液通过间接换热冷却，温度25～30℃，流量按电解阴极析出1吨金属锰产出40～50ｍ³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℃，换出来的热量经过水源热泵系统转换成65～75℃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，用热泵系统供来的热风烘干，再剥离包装。...

【技术特征摘要】
1.一种节能降耗的电解锰生产新工艺，其特征在于：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+的阴极液置换锰渣中高含Mn2+的合格液，用于补充进槽锰金属量；利用热泵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，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进槽液，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，经电解后将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45～50ｍ³阳极液；⑵阴极液组成小循环...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆兵，姚发艳，
申请(专利权)人：王兆兵，
类型：发明
国别省市：湖南;43