[发明专利]一种用电解锰阳极渣制备金属掺杂的二氧化锰粉体的方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及工业金属回收利用领域，特别是涉及一种用电解锰阳极渣制备金属掺杂的二氧化锰粉体的方法及应用。

背景技术

随着我国钢铁及有色金属工业的发展，锰及其合金作为钢铁、有色金属工业的添加剂、脱氧剂和脱硫剂，是不可缺少的原料，其需求亦不断增长，亦拉动电解金属锰工业迅速发展。电解法生产金属锰虽然对矿石的要求较低,并且能够得到高纯度金属，但是其在电解过程中会产生相当多的废水、废气和废渣，如：在清槽过程中就有大量的阳极渣产生，这种阳极渣是由电解液中部分Mn²⁺在阳极区被氧化成Mn⁴⁺的水合氧化物。锰阳极渣的主要成分为MnO₂，同时含有少量PbO₂、Fe₂O₃、SiO₂、CuO等其他化合物，MnO₂的质量分数约60%～80%，因其组成复杂，电解过程严重改变了化合物性质，回收利用难度大，故除少量用于电解锰厂氧化二价铁外，绝大部分成为废弃物，目前只能堆存或廉价销售作为锰铁冶炼的原料。在电解锰的生产过程中，阳极渣的总量占电解锰产量的10%左右，每吨电解锰产生80～100公斤的阳极渣。因此，对电解锰阳极渣进行资源化回收成为了人们关注的焦点。

公开号为CN1414140A的中国专利申请使用淬取剂分离电解槽阳极渣中的无用元素，使阳极渣淬净为二氧化锰，但是并没有对阳极渣中其他有害物质进行处理，对环境造成了二次污染。公开号为CN102628106A的中国专利申请采用还原剂浸出法将四价、六价锰还原为硫酸锰制得含有硫酸锰的水溶液，随后依次通过提纯净化处理去除铅、铁、铝和其他重金属杂质，最终制得可用于电解锰生产中的电解液，实现了锰和铅等有价金属的回收，但是其涉及的工艺复杂，成本高，难以工业化推广应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用电解锰阳极渣制备金属掺杂的二氧化锰粉体的方法，以工业废物电解锰阳极渣为原料进行回收处理并用于制备电极材料，实现了锰元素的回收再利用，而且金属掺杂的二氧化锰粉体中存在的的除锰之外的其他化合物不需像现有技术中那样进行复杂的筛选分离工序即可直接实现回收再利用并且其他化合物的存在提高了二氧化锰电极材料性能，整个方法工艺简便易行，节能环保，成本低，适于工业化生产，制得的金属掺杂的二氧化锰粉体具有良好的电化学活性，用作电极材料。

本发明提供了一种用电解锰阳极渣制备金属掺杂的二氧化锰粉体的方法，包括以下步骤：

（1）取电解锰阳极渣，筛选去除块状杂质，漂洗去除可溶性杂质，烘干，制得电解锰阳极渣预处理产物，所述电解锰阳极渣含有MnO₂，以及含有Fe₂O₃、Cr₂O₃、PbO₂、SiO₂和CuO中的一种或几种；

（2）取所述电解锰阳极渣预处理产物与水、钢球、添加剂按体积比1：0.4～0.8：2～4：1.2～4混合，通过球磨机以90～120r/min的转速球磨1～12h，制得含锰复合浆料，所述添加剂选自导电炭黑、导电石墨和乙炔黑中的一种或几种；

（3）取所述含锰复合浆料用压滤机过滤，取滤渣，烘干至含水量为0～3%，制得用作电极材料的金属掺杂的二氧化锰粉体。

其中，电解锰阳极渣为电解法制备金属锰的生产中收集的阳极渣混合物，含有MnO₂，以及含有Fe₂O₃、Cr₂O₃、PbO₂、SiO₂和CuO中的一种或几种。MnO₂的质量分数约60%～80%。

步骤（1）为对电解锰阳极渣进行预处理，去除块状杂质和可溶性杂质，制得较为纯净的电解锰阳极渣预处理产物。

优选地，筛选为过150～300目筛筛选，取筛下物。

优选地，漂洗为用水漂洗。

优选地，步骤（1）中所述烘干温度为100～110℃。

步骤（2）为对电解锰阳极渣预处理产物进行球磨，制得粒径均一且分散性好的球磨产物含锰复合浆料，其中二氧化锰为无定形结构，添加剂的加入一方面用于提高球磨产物的稳定性，另一方面也可为后续制备的电极材料的电化学活性奠定良好的基础。