电解MnO2生产方法及工艺流程
自编电解锰生产工艺流程
4、电解锰的作用
(4)剥落:剥落就是将金属锰成品与阴极板分离。按照外观 质量分级剥落。
(5)包装:产品剥落完后，取样送检，然后按产品外观质量 分别装桶、称重、包装。
(6)阴极板处理:将剥离后的阴极板放入阳极液中浸泡，溶 去阴极板上的残锰，然后放入洗液(7%HNO3+3%K2Cr2O7)中浸 泡1分钟，取出后用自来水洗净；表面光亮平整的阴极板返回 使用，表面不整洁的阴极板完全晾干后送抛光室进行抛光处 理。
5、电解锰的用途。
①锰是冶炼工业不可缺少的添加剂。电解锰加工成粉状后是生产四 氧化三锰的主要原料，电子工业广泛使用的磁性材料原件就是四氧化 三锰生产的，市场需求量每年增长15%左右。
②近些年，世界铝工业成为电解锰的主要用户，铝锰合金为现代轻 美型建筑材料、装饰工程材料和地下工程防腐和保护材料，铝锰合 金门窗等已进入普通居民住宅，大大地扩大了金属锰的市场。
四、工艺流程
4、 电解工序
电解：合格液槽中的新液经溜槽进入电解槽进行电解作 业，电解时槽温控制在38～42℃，平均阴极电流密度370～ 380A/m2，同极距68mm，阴极锰析出周期24h。电解时加入少 量二氧化硒添加剂以利于电解作业稳定，加入部分氨水以调 节pH值。为带走电解时电流通过在槽中产生的热量以维持正 常的电解温度，在电解槽内设冷却管，通入冷却水进行冷却， 维持电解槽温在正常范围内。电解时，电解液不断加入，阳 极液流入阳极液溜槽自流到浸出工序。 在电解过程中发生了 如下化学反应。
制备mno2的方法
制备mno2的方法Mno2是一种金属氧化物，具有重要的化学和物理性质，它是一种多功能材料，广泛用于电子、化学、精细化工领域。
自20世纪60年代起，Mno2的制备发生了很大的变化，其技术渐趋成熟。
Mno2可以通过多种方法制备，如水热法、湿法水解法、电解法、化学水解法等。
由于Mno2是金属离子和氧化物，具有很强的抗腐蚀性，所以制备过程必须充分考虑安全因素。
1、水热法水热法是一种常用的Mno2制备方法，主要是将金属（如钼、钔、氧化钴等）与氧化剂（如氧气、氯气等）混合在水中，随后加热，使金属与氧化剂发生反应，形成Mno2沉淀物。
Mno2沉淀的颗粒大小和形状受温度、时间、浓度、pH值等因素的影响。
此外，制备过程中还可以添加氧化剂、碱类或酸类调节剂，调节Mno2颗粒的大小和性质。
2、湿法水解法湿法水解法是Mno2制备中经常采用的方法，具体流程是将金属（如钼、钔、氧化钴等）、氧化剂（如氧气、氯气等）、水和有机溶剂混合，加入碱类、酸类调节剂后反应，形成稳定的Mno2溶液。
3、电解法电解法是一种制备Mno2的高纯度的方法，它的基本原理是，将金属（如钼、钔、氧化钴等）作为负极，氧化剂（如氧气、氯气等）作为阳极，在溶液中通过电解，使金属与氧化剂发生化学反应，形成Mno2溶液，然后用烧结或活性炭活性等工艺将Mno2溶液脱水脱溶剂，室温即可获得Mno2沉淀物。
4、化学水解法化学水解法是利用金属氧化物的水解反应，通过合成金属氧化物及水解反应，将金属（如钼、钔、氧化钴等）与过氧化物（如H2O2、KMnO4等）混合，反应后蒸发去除溶剂，用烧结或活性炭吸附脱水脱溶剂后即可得到Mno2沉淀物。
综上所述，Mno2可以通过水热法、湿法水解法、电解法和化学水解法等方法制备，在制备过程中需要充分考虑安全因素，调节因素，同时要注意合成的Mno2沉淀物的粒径和形状等。
Mno2在电子、化学、精细化工领域都有广泛的应用，高纯度的Mno2至关重要，所以全过程需要严格控制。
电解锰工艺流程
电解锰工艺流程2010/8/10 11:52:47碳酸锰矿是直接利用硫酸与碳酸锰化合反应制取硫酸锰溶液，再通过中和、净化、过滤等一系列工艺制备为电解液，经加入添加剂如二氧化硒、亚硫酸铵等即可进入电解槽进行电解；利用二氧化锰生产电解锰的工艺与用碳酸锰生产工艺有所差别，主要是二氧化锰在一般条件下不与硫酸反应，必须经处理为二价锰后再与硫酸反应制备硫酸锰溶液，其处理方法一般为焙烧法，是将二氧化锰与还原性物质（一般为煤炭）共同混合后密闭加热，在一定温度下C将四价锰还原为二价锰，粉碎后与硫酸反应，这种方法称为焙烧法；另一种方法是称为两矿法的，即是用二氧化锰矿粉和硫铁矿在硫酸作用下发生氧化还原反应来制备硫酸锰。
不过这两种方法由于成本较高，业内基本不与采用，其中，焙烧法较之于两矿法更为普遍，但由于很多的焙烧生产厂使用的焙烧炉是简单易制但能耗较高污染较大的反射炉，前几年，国家发改委已明令取缔反射炉用于生产电解锰生产工艺。
下面是废渣的处理方法:电解锰渣为含CaSO4·2H2O较高的工业废料,如果加以利用,将获得较好的经济效益与社会效益。
将锰渣分别进行105℃低温烘干和300℃高温锻烧处理,然后替代石膏配制水泥试验并按国家标准检测方法进行相关水泥性能试验。
结果表明,电解锰渣的缓凝作用虽差于天然石膏,但可完全替代天然石膏生产水泥;且高温锻烧处理的电解锰渣的缓凝和增强作用,均好于低温烘干料。
锰是一种金属元素，电解金属锰是制造四氧化三锰的主体材料，另外由于纯度高、杂质少，是生产不锈钢、高强度低合金钢、铝锰合金、铜锰合金等的重要合金元素，也是电焊条、铁氧体、永磁合金元素，及许多医药化工用锰盐生产中不可缺少的原料；新开发的减振合金也需用电解金属锰。
近几年来，世界铝工业成为电解金属锰的主要用户。
在钢铁工业中，电解金属锰也用来做脱氧剂和脱硫剂。
据统计，每吨钢消耗电解金属锰平均为 0.06kg 。
随着冶金技术的进步，高效钢材及喷射冶金技术得到了很大的发展，电解金属锰粉在冶金工业中的应用已日益增加，用量扩大，突破了上述指标。
高中化学第8讲 氧化还原反应的配平及计算(教案)
第8课时 关键能力——氧化还原反应的配平及计算近五年，全国理综卷及自主命题省市单科化学卷都重点考查信息型氧化还原方程式的书写、氧化还原滴定及计算等，高考常将离子反应和氧化还原反应融合在一起考查，即书写离子方程式时往往要用到氧化还原反应理论知识，有关氧化还原反应的计算通常是以化工流程或物质制备综合实验为载体，将氧化还原反应原理应用到生产、生活和最新科技成果中，体现《中国高考评价体现》中对学习掌握、实践探索、思维方法等学科核心素养的要求，考生要阅读文本、获取信息、整合知识，并合理运用科学的思维方法，有效地组织整合学科的相关知识，调动运用学科的相关能力，高质量地认识问题、分析问题、解决问题，体现化学学科的本质价值。
考向1 氧化还原反应方程式的配平(理解与辨析能力)配平氧化还原反应方程式要依据“三个守恒规律”：角度1 基本型氧化还原反应方程式的配平基本型氧化还原反应方程式中，各反应物和生成物均提供，要求根据氧化还原方程式配平的基本方法，配平该化学方程式，确定某物质的化学计量数等，体现氧化还原反应原理在化工生产中的具体应用，要求考生在正确思想观念引领下，综合运用多种知识或技能来解决生活、生产实践中的应用性问题。
(2017·全国卷Ⅲ，27题节选)重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr 2O 3，还含有硅、铝等杂质：铬铁矿 ―————————―→①熔融、氧化Na 2CO 3、NaNO 3熔块 。
(1)步骤①的主要反应为：FeO ·Cr 2O 3＋Na 2CO 3＋NaNO 3――→高温Na 2CrO 4＋Fe 2O 3＋CO 2＋NaNO 2上述反应配平后FeO·Cr 2O 3与NaNO 3的系数比为________。
解析 第一步；标变价第二步：列得失第三步：求总数确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的化学计量数。
第四步：配系数先配平变价元素，再利用原子守恒配平其他元素。
电解二氧化锰的特殊处理方法2
电解二氧化锰的特殊处理方法电解二氧化锰粉末，因其中还含有若干Mn3+离子，故其MnO2中的x 值，约为1.93~1.91，若将电解二氧化锰进行酸洗，则可稍许增加其x值1、二氧化锰的酸洗净化：，电位也会有所提高，例，在80~90o C的9~1.0M 硫酸中洗涤数小时，粉红色的Mn3+被溶出，其电位比酸洗前显著地提高，我国某厂也在电解二氧化锰的后处理中增加一道酸洗工序，MnO2含量可提高1%左右，Cu含量下降20~30%，比重从3.4~3.7提高到4.1~4.4。
2、去除电解二氧化锰中铅和铜杂质的方法。
通过电解在阳极获得二氧化锰，而同时利用阴极反应获得铜的电解方法是引人注目的，但是所得的二氧化锰中含铜0.5~0.6%、含铅约3%左右（用含银1%的铅合金作阴极），（二氧化锰成分为：MnO288.22%、Cu0.57%、Pb3.17%）作试样，用硫酸和硝酸的混合酸液进行洗涤试验：最佳处理条件为：洗液成分：硫酸+3%硝酸洗涤时间：200小时搅拌机转速：140~200转/分温度：80o C物料粒度：0.25~0.063毫米，固液比：1：10~12酸洗后MnO2中含铜可降至0.01‰，含铅可降至0.06%3、去除电解二氧化锰中低价锰氧化物的方法：一般来说，EMD中含有2~3%的低价锰氧化物，天然二氧化锰如用稀硫酸加热溶浸，则发生下列反应。
Mn2O3+H2SO4=MnO2+MnSO4+H2OMn2O4+2H2SO4=MnO2+2MnSO4+2H2OMnO+H2SO4=MnSO4+H2O这样可提高天然二氧化锰的纯度，但是，这种直接用稀硫酸热浸法不适用于去除电解二氧化锰的低价锰氧化物，但可将稀电解二氧化锰粉碎至易于同硫酸混合或粗碎的程度（例5~6毫米），加稀硫酸其用量是EMD中低价锰氧化物质量估计的，一般为二氧化锰的0.5~2.0%左右，在混合机内混合均匀，在180~300o C 的温度熔烧，其熔烧时须根据硫酸用量及溶烧温度而定，一般为30~60分钟，注意不可熔烧过度，否则低价氧化物将向难溶性转变，再将硫酸化熔烧物用稀硫酸（浓度为50~400克/升）在70~80o C的温度进行处理，经熔烧的低价锰氧化物便可被溶解，再进行过滤、水洗、干燥，即可得到精制的二氧化锰。
电解金属锰生产工艺流程主要分两个阶段：
电解金属锰生产工艺流程主要分两个阶段：(1)制备电解溶液。
采用锰矿粉与无机酸反应，加热制取锰盐溶液，同时向溶液中加入铵盐作缓冲剂，用加氧化剂氧化中和的方法除去铁，加硫化净化剂除去重金属，然后过滤分离，在溶液中加入电解添加剂作为电解溶液。
目前工业生产广泛采用硫酸浸锰方法制取电解液，用氯化锰盐溶液电解制取金属锰的方法还未形成规模性生产。
制取硫酸锰所用的锰矿粉分菱锰矿和软锰矿两种。
用菱锰矿粉制取硫酸锰的主要化学反应为：MnCO3+H2SO4→MnSO4+CO2↑+H2O用软锰矿制取硫酸锰，先要对软锰矿进行还原焙烧，还原成一氧化锰，然后用硫酸浸取，其主要化学反应为：MnO+H2SO4→MnSO4+H2O(2)电解操作过程。
向隔模电解槽注入含硫酸铵的硫酸锰水溶电解液，接通直流电，产生电析作用，在阴极板上析出金属锰，阳极板析出氧气；周期性地更换阴极板，对电析产物进行钝化、水洗、烘干、剥离等处理，获得金属锰产品。
阴极板上的反应为：Mn2++2e→Mn↓阳极板上的反应为：生产方法原料技术条件用硫酸锰作原料制取金属锰，所需原料主要有锰矿粉、硫酸、硫酸铵、氧化剂、还原剂、添加剂等。
锰矿粉分菱锰矿和软锰矿两种：(1)菱锰矿(MnCO3)，质量要求符合国家标准GB3714-83的1-4级。
(2)软锰矿(MnO2)，质量要求符合国家标准GB3714-83的1-4级。
锰矿粉以锰含量高，杂质元素种类少、含量低为佳，特别是铁和重金属元素的含量要求尽可能低。
工业硫酸(H2SO4)质量指标应符合国家标准GB534-82。
硫酸铵［(NH4)2SO4］，质量指标应符合国家标准GB535-83。
液氨或氢氧化铵(NH3、NH4OH)质量指标应符合国家标准GB536-82(CO2含量不大于0.05g/L)。
还原剂用无烟煤粉，粒度 2mm以下，灰分小于14%。
净化剂(用于沉淀重金属)有：(1)饱和(NH4)2S溶液；(2)福美钠［(CH3)2NCS2Na］简称SDD，含量大于88%；(3)乙硫氮［(CH3CH2)2NCS2Na·3H2O］。
四氧化三锰的生产方法
图 2 喷雾干燥的典型流程
电解金属锰片
破碎
纯净水
电解金属锰粉
添加剂
调浆
空气
金属锰粉悬浮液
反应
Mn3O4 纯净水 洗涤
上清液
干燥
包装
产品
图 1 金属锰法制备四氧化三锰的简单工艺流程
实际生产中，主要控制的条件有添加剂浓度、初始温度、投料量（料液比）、 吹气量、搅拌强度、反应时间等，有时也因设备、工艺上的差别而有所不同。例 如添加剂浓度在 1.0～20.0g/L 范围内都可以进行，在实际生产中还要根据反应 槽的设计、金属锰片的破碎方式（干磨还是湿磨）、锰粉的粒度、投料量等因素 综合考虑。添加剂浓度偏低反应时间将被拉长或根本无法进行，添加剂浓度过高，
喷雾干燥是一种理想的干燥方式物料干燥时被雾化后比表面积很大所需的干燥时间很短以秒计物料干燥后的温度较低可有效避免产品颗粒间的团聚从而能保证产品的物理指标如比表面积松装密度流动性等图2是喷雾干燥的典型流程喷雾干燥的典型流程金属锰法生产四氧化三锰过程中用水可用ro反渗透水ro反渗透装置与离子交换法相比可节约95以上的酸碱用量环境污染可得到较大改善一般ro反渗透装置的出水可达到cp级纯水要求电导率小于10scmsio2含量小于10mgl
四氧化三锰的生产方法
四氧化三锰的制备方法多种多样，根据工艺特点和反应性质的不同大致可分 为四类：焙烧法、还原法、氧化法和电解法。若以原料来源来分，也可分为四类： 一类是以锰的氧化物或氢氧化物，如 MnO、Mn2O3、MnO2、MnO(OH)等经氧化 或还原制成一类是以锰盐如 MnSO4、MnCO3、Mn(NO3)2、MnCl2、KMnO4、MnC2O4 等经氧化或还原制成 Mn3O4；一类是以金属锰经过氧化制成 Mn3O4；最后一类是 以锰的氧化物和锰盐为原料经氧化还原制成 Mn3O4。以上众多方法中，由于受工 艺条件、原料成本、产品质量等因素的制约，仅有少数几个实现了工业化生产。
MnO2纳米材料的制备及应用 孔祥荣 胡如男 吴延红 叶明富 许立信 陈国昌
凝胶法 采用溶胶制备了锰氧八面体分子筛等材料； 基于高锰酸钾与 甲酸（ HCOOH ） 之间的氧化还原反应， 他们又用溶 。 ， 胶 凝胶法制备了隧道型氧化锰 此外 该课题组采 用溶胶凝胶法首先制备了四乙铵锰氧层状复合物 ， 接着通过离子交换和水热过程处理获得了钡镁锰矿 ［20 ］ 纳米带。王佳伟等 将一定量分析纯柠檬酸加到 醋酸锰水溶液中， 搅拌溶解均匀后用氨水调节溶液
Preparation and application of MnO2 nanomaterials
KONG Xiangrong1 ， HU Ｒunan2 ， WU Yanhong3 ， YE Mingfu2 ， XU Lixin2 ， CHEN Guochang2
（ 1． National Center for Safety Quality Supervision and Testing of Fireproof Building Products， Beijing Building Materials Academy Sciences Ｒesearch， Beijing 100141 ， China； 2． School of Chemistry and Chemical Engineering， Anhui University of Technology， Maanshan 243002 ， China； 3． Shandong Huayu University of Technology， Dezhou 255000 ， China）
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应用化工
第 45 卷
80 ℃ 水浴保温 磨 30 min，再将混合物转到烧杯中， 10 h， 300 ℃ 马弗炉中煅烧 3 h， 获得了粒径约 20 nm MnO2 颗粒， 的 α电化学测试发现其有较好的电容稳 定性和循环性能。 龚良玉 用固相氧化法制备了 ［11 ］ 物理掺杂 PbO 的 MnO2 。陈野等 用低温固相反应 法制备了化学掺杂 La2 O3 的 MnO2 。 1． 2 热分解法 经典热分解法研究源于 LaMer 和 Dinegar， 他们 认为在制备单分散纳米晶时需要一短暂 、 不连续的 成核过程， 而后控制晶核的生长 。 在此基础上， ［13 ］ Chen 等 将不同浓度的 Mn （ NO2 ） 2 溶液通过水热 处理从而得到了不同晶型与形貌的纳米二氧化锰 ， 涉及的热分解反应方程式为： Mn（ NO2 ） 2 MnO2 + 2NO 4NO + O2 + 2H2 O 4HNO2 柠檬酸为原料制备了前 以乙酸锰、 ， 驱体柠檬酸锰 接着将前驱体大气环境下 300 ℃ 煅 罗旭芳等 MnO2 ， 烧一定时间获得黑色粉末 γ表征发现其有隧 道结构， 电化学研究表明其比电容高达 109． 76 F / g。 通过调节加热速率分解前驱体乙酰丙 酮锰（ III） 制备了球状纳米 MnO x （ 2 /3 ＜ x ＜ 1 ） 。 溶剂热分解法拥有如下优点： ① 因在有机溶剂 Zhang 等 内可以进行温度比较高的反应， 从而使某些无法在 低温下反应的物质可以在有机溶剂中热分解或者发 生反应； ②在溶剂中反应物有可能生成很高反应活 性的中间体， 用它来代替固相反应， 实现某些物质的 软化学合成， 往往该法可以获得具有特殊的光、 电、 磁性能的亚稳相物质
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电解MnO2生产方法及工艺流程
电解二氧化锰的生产方法分为高温法和低温法两种。
低温法的主要工艺条件：电解液温度20~25℃，电解液硫酸浓度120~200g/L，阳极电流密度500A/m2,电解生成的二氧化锰呈浆状悬浮于电解液中。
高温法的主要工艺条件：电解液温度95~100℃，电解液硫酸浓度30~50g/L,阳极电流密度40~100A/m2。
高温法与低温法相比具有阳极电流密度低、电解槽材质要求低、操作简单及生产连续化等优点，是目前各国生产EMD最主要的方法。
高温法沉积在阳极上的二氧化锰经过剥离、粉碎、漂洗、中和、干燥等处理后即成为电解二氧化锰产品。
电解二氧化锰按原料的不同，生产方法也可以分为碳酸锰矿法、氧化锰还原焙烧法和“两矿”法等工艺。
目前国内多采用矿酸锰矿法，即碳酸锰矿粉用硫酸浸出制得硫酸锰溶液经过滤、净化、电解而成。
国外多采用氧化锰还原焙烧法，即二氧化锰矿经粉碎、还原浸出、净化、电解而成。
“两矿”法即采用MnO2矿与硫铁矿还原浸出、净化、电解而成。
电解法生产的二氧化锰品位为90%~94%，呈γ晶型，具有密度大、填充密度高等特点。
在电化学生能上还具有放电容量大、放电过电位低等优点。
现在世界上二氧化锰产量中EMD 约占90%左右。
以碳酸锰矿或二氧化锰矿为原料生产电解二氧化锰的工艺流程见下图。