[发明专利]一种二氧化锰制备中的电解节电方法

说明书

【技术领域】

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】

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。

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MnO₂(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】

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MnSO₄+H₂SO₄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。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一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H₂SO₄浓度为30～50g/L，MnSO₄浓度为70～100g/L，阳极电流密度为50～70A/m²。

进一步优选地，所述电解液中H₂SO₄浓度为35～45g/L，MnSO₄浓度为80～90g/L，阳极电流密度为60A/m²，电解温度为96℃以上。

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。

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。

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。

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。

进一步地，所述蒸汽加热套管在槽体底部呈回形设置。

生产电解二氧化锰的主要反应原理为：

阳极上主要发生反应：Mn²⁺+2H₂O→MnO₂+4H⁺+2e^-(E₁＝1.23V)

阴极则为析氢反应：2H⁺+2e_-→H₂↑(E₂＝0V)

电解过程中发生的总反应为：MnSO₄+2H₂O→MnO₂+H₂↑+H₂SO₄

理论分解电压E＝E₁-E₂＝1.23V

根据MnO₂能耗计算公式：

因此降低槽压和增加阳极电效均可以减少电耗。

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/m²，能够获得产量需求与电耗的平衡，获得较低的吨电耗。