電解錳陽極泥中MnO2晶型調(diào)控規(guī)律及放電性能研究.pdf

1、電解錳陽極泥（Electrolytic manganese anode slime，EMAS）是電解生產(chǎn)金屬錳時產(chǎn)生于陽極室的一種固體廢棄物，其含大量錳及其它有價元素。隨著我國電解金屬錳產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電解錳陽極泥無害化處理以及高效資源化利用等問題也日益突出。據(jù)現(xiàn)今冶煉技術(shù)，每生產(chǎn)1 t電解金屬錳會產(chǎn)生50~150 kg的電解錳陽極泥。因經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的原因，企業(yè)對其處理方式依舊為除少數(shù)作為添加劑應(yīng)用于煉鋼用外，絕大部分仍作為固體廢棄物被堆

2、存或廉價銷售，其附加值不高。故對電解錳陽極泥的高效資源化利用研究不僅可以降低環(huán)境污染，也是推動行業(yè)發(fā)展的有效途徑。
　　本文針對重慶秀山某電解金屬錳廠的電解錳陽極泥，首先利用多種物理、化學(xué)分析手段對其基本理化性質(zhì)進(jìn)行分析，隨后采用高溫焙燒工藝對電解錳陽極泥中的MnO2進(jìn)行晶型調(diào)控，并使用酸洗除雜，研究MnO2晶型、晶體形貌、孔徑分布、化學(xué)組成等對放電性能的影響，得到實驗結(jié)論如下：
　　本文所使用的電解錳陽極泥為灰黑色、泥糊狀

3、的顆粒物質(zhì)。其中包括Mn、Pb、Se及Fe、Mg、S等元素，其中總Mn含量為46.76 wt％、Pb含量為6.55 wt%、Se含量為0.28 wt%。
　　在電解錳陽極泥中MnO2晶型調(diào)控提高其放電性能的研究中，優(yōu)化了焙燒溫度以及焙燒時間，確定400℃作為MnO2晶型調(diào)控的最佳溫度及相應(yīng)的實驗條件。探究酸洗除雜提高其放電性能的實驗中，探究了酸洗液固比、酸洗溫度、硫酸濃度、酸洗時間等實驗條件。由優(yōu)化實驗結(jié)果得知，電解錳陽極泥中Mn

4、O2晶型調(diào)控與酸洗除雜活化的反應(yīng)條件：在400℃條件下焙燒1 h，再經(jīng)過1 mol·L-1的硫酸溶液以液固比為8及反應(yīng)溫度為25℃（常溫）的條件下反應(yīng)0.5 h。經(jīng)過MnO2晶型調(diào)控與酸洗除雜后的電解錳陽極泥中的MnO2顆粒分布均勻，有較規(guī)則的晶體形貌，晶體間隙明顯減小，比表面積由33.11 m2·g-1增加至93.53 m2·g-1，微孔孔容由0.0129 cm3·g-1增加到0.0362 cm3·g-1，其組裝成模擬堿錳電池后，其比

5、容量達(dá)到249.65 mAh·g-1。
　　在實驗過程中，采用XRD、BET、XRF及SEM等分析方法對電解錳陽極泥中MnO2晶型調(diào)控及酸洗前后的物相組成、孔徑分布、化學(xué)組成與表面形貌等進(jìn)行了對比分析。研究確定：電解錳陽極泥中MnO2經(jīng)晶型調(diào)控后，其中的γ-MnO2、δ-MnO2晶型轉(zhuǎn)變?yōu)棣?MnO2晶型。α-MnO2晶型的存在使得電解錳陽極泥摻雜于堿錳電池正極材料時，堿錳電池的放電性能得到提高。同時，使用硫酸溶液對電解錳陽極泥中