电解锰的性质及使用现状

1、在化学元素周期表上*铤的原子系数为25,憑属第四周期YI田族，由瑞典化学家舍（Scheele）于1771年牲鉴定软镒矿时发现并命名*由于金属锚与O、S的电子结合髄力都比较强，因此，在钢铁冶炼的过程中爲通常帔用来脱去炼钢液中的氧与硫。镐还能使得铁素体的韧性增强并能使珠光协颗敕变细，从而使得钢的强度和淬透性得到提高.经常被用作合金元素加入钢铁中.一直以来，金属链作为一种重要的工业原料,越来越广泛用于冶金、化工、轻工"电子材料以及农牧等部门。国际国内市场对电解猛的需求一直是有增无减，在国民经济中.金属铤具有非常重要的战略意义许多国家都将岳当作一种战略性的储备资源电解掘为银白色金属质地坚而脆

2、.在大气压强条件其熔梆点分别为1260*0和1900t；汽化热约为2195kJ.mor'e在卜笳U温度下，电解金属社的电阻率约为185nn.cmo以固体状态存在时.根据晶胞的类翘不同而呈四种同素异形体，分别是“镭（体心立方）*弘就（立方体），十镭（面心立方）及弘麵（体心立方）.常温下以g铭（体心立方）最为稳定上述猛的四种晶型原子半径及室温下的密度各不同，相应数据列于表1-1中。A1-1金心蠟原子半橙r室温珊展与界5!的关系原子半径（pm）室温下密度（gxm3>124.07.44/7.29Y猛136,67丨133.4/（二）电解锚的化学性质在元素周期表中，镭位于元素珞、铁之间，其化

3、学性质较锯稳定，比铁活泼。猛原子处于基态时，其电子构型为Ar3/4s2。锚原子最外层和次外层的电子（3d4s）均能成为价电子参与成键，因此镭是变价金属。其主要氧化态有+2价，+3价，+4价，+6价和+7价。相应的离子性质随价态的变化而变化，铭离子半径随价态的升高而变小，离子电位和电负性随价态升高而相应增大。镭元素在不同环境下的电势图：V（酸性环境）:.MnO；0.564MnOf2.26MnO-,0.95Mn3，1.51Mn2,-l.!8MnV（碱性环境）：MnO；0.564MnO1.43MnO21.36Mn“1.51Mn“-1.18Mn由铉的电势图可知,Mn”和MnCV-在酸性环境下均易发生歧

4、化反应,较稳定，不易被氧化，也不易被还原。奇价化合物MnOf和MnO,有强氣化性。在碱性溶液中Mn（OH）2不稳定，易被空气中的02氧化为更高价态的氧化物；MnO?在碱性条件下发生歧化反应不如在酸性溶液中进行得完全。电解猛的用途锁在现代钢铁工业中的地位仅次于铁。随着冶金工业的发展，电解猛的应用也越来越广泛，人们生产生活的方方面面几乎都有涉及，在国民经济发展中有着举足轻重的地位,下面主要介绍一下电解犠在冶金和化工等方面的用途低刃。（一）钢铁工业用猛钢铁工业用猛主要包括炼铁用锁以及炼钢用猛两部分。在高炉中冶炼的生铁，其中还含有27%的碳，在炼铁过程中，加入猛主要用于增加合金成分和改善生铁冶炼高炉操

5、作的流动性能。据（GB717-82）规定，炼钢生铁中含谥基为0.37.5%；在铸造生铁中，要求含镒量为0.51.3%；如果没有猛或含猛量过少,则铸件变得很脆，其机械性能因此大大降低。可锻铸铁，要求含镒量为0.41.2%；钛的加入可以消除硫的有害作用。中猛球墨铸铁，要求含镭量为59.5%,使其具有较大的机械强度和韧性。历來，都有“无镭不成钢”的说法，各种钢的生产更是离不开电解铭，在各种钢中都须含一定质量分数的猛（0.219%）,据统计，每生产一吨钢需要消耗含镭30%以上的猛矿石55公斤，占钢的产量的5.5%,2011年，我国钢总产量为68326.5万吨，则需要含钛30%以上的猛矿石约3758万吨

6、，这个数字表明，铭的生产与发展对我国钢铁生产是至关東要的。钱的加入对钢的质量有着十分显著的彩响，其在炼钢过程中的作用主要是脱氧、脱硫以及合金化。（-）有色金属工业用猛猛在有色冶金工业的应用主耍体现在铁可与铜、镁、铝等有色金属生成很多有特殊工业价值的合金，如青铜、白铜、黄铜、铝锁合金、镁镭合金等，多用于电子、航空等行业（三）其他行业用铁电解怯还有很多重要的应用领域，电池工业中，错除了用于生产传统的锌锈干电池外，随着科技的发展，目前，猛还以介孔铁铁氧体（MnFezO微球的形式作为锂离子电池阳极材料，具有良好的使用前景M。电子工业中，软磁铁氧体在计算机、通讯设备、EMC、VCD、数字电视以及新型照明

7、灯的应用非常广泛，其主体为钱锌铁氧化体（MnOZiCMO，其中Mn3O4的质量分数占21%左右；猛在建筑材料中的应用主要足在主产玻璃时，用来退去玻璃屮的杂色或是给玻璃着色以及使玻璃变得澄清透明等1，4,；农业生产中,镭是保证农作物正常生长必不可少的微量元素之一，植物进行正常的光合作用、碳素转化过程以及植物体内多种酶的活动和氧化还原过程，都离不开锈元素的参与；同时铉能促进叶绿素的合成和碳水化合物的正常运转。农作物会因土壤严垂峡铉而出现叶子枯黄、生长不良、产量下降等现象环境保护方面，怯主要用于对污水和废气的处理，MnO2可将水中低价的铁和碎转化为高价态以便除去，以及用于氧化废气中的H2S及SO?等

8、有害气体，使其更易被液体吸收，达到净化废气的目的，MnO2还能对含汞的王业废气进行净化W另外，人类的健康也与融是分不开的，已有研究资料表明”】，猛是维持人类正常生理机能必不可少的15种微量元素之一。医学研究发现冋，长寿者头发中的含猛量普遍高于普通人，另外页学研究也证实：老年人骨质疏松与身体缺锁有一定的关系。金属镒的生产方法主要有水溶液电解法以及金属热还原法，其中金属热还原法包括硅还原法（电硅热法）和铝还原法（铝热法）。两种方法都具有-定的局限性【绚，对原料的要求比较高，原矿须为氧化锁矿且要求钱的品位为4850%。我国的富镂矿资源并不多，并且火法冶炼所得到的金属镭纯度不高（低于98%）,该方法目

9、前已基本被淘汰。水溶液电解法可使用的链矿石类型及品位都比较广，可采用菱猛矿、贫软猛矿及高炉冶炼的富链渣作为原料，且产品的纯度可达99.8%以上，因此，电解法是当今世界上金属镭的主要生产方法。1.3电解猛生产的发展与现状早在上个世纪30年代,英国的Cambell和徳国的Crude,2,»就几乎同时采用电解法从硫酸钱溶液中成功制得了纯度较高的金属铉单质。矣国的Davis1221于1930年对从硫酸话溶液中电解生产金加値进行了系统的实验研究，据此，矣川矿山同成功地进行了半匸业试验,在此基础上,fl939年建立了一座R产吨电解镭的小型试验匸厂.审非共和国，利用生产金尿铀得到的废放中的MnT上

10、个世纪50年代中期生产出电解1959年年产虽为24001,经过数次扩建后，冃而生产能力已达4.3XIO4fa"23,<>片曲方发达国家相比，我国电解铭匸业超步较晚，但发很迅速。上个吐纪50年代，我国的第条巾解依牛产线才得以禅成，历经近60年的发展，特别是上个世纪90年代起，美国、FI木等国电解低工厂的逐渐停产，世界上电解猛的生产主耍集中在了中国和南阳国际市场的周势变化,促便中国电解怯工业的迅猛发展，冃询，中何已成为世界上最大的电解链生产、出口和消费大国,目前国内有电解镭工厂200多家，每年总生产能力达211余万吨占全球生产能力的98%以上。全球主要工业国家都住使用我国生产

11、的电解金属怯或其相关产品.图11为我国电解恬从2000年到2011年12年间的生产量与出口量对比.图2000-2011年我国电解金属链生产量与出口董III上图可知,我国电解怯的生产盘及出口就的总趙势是逐年增加的,2007年以后受到人氏帀升值、矣无貶值、电解饥出I税增加以及国外中低碳铭饮利硅热法金属猛増产等因素影响，电解铤的出口量出现负増长的趋势。2010年以后国外经济逐渐摆脱金融危机的形响，电解f孟出II赧相应有所增加。电解储饵内市场的册求十仃增无减.尤其是近年來，国内钢铁业的迅独发展，不锈钢和特种钢村电解磁的需求曲急剧增长。2011年，国内电解链需求量达132万吨。由于电解雄工业是一个资源、

12、能源消耗高，污染大的行业.高产量必然带来的是巨大的资源消耗及环境的污染，因此，我国电解锚工业所面临的节能减排任务非常艰巨24,25,而生产过程中，90%的能量消耗在电解过程，同时产生大量废渣和废水。电解过程废渣主要为阳极泥，废水的主要为电解过程产生的含有毒电解添加剂的电解废液以及钝化过程产生的大量含俗洗液（每生产It电解猛舟产生含锯废水），其中所含物质对环境和人体都是非常有害的。废渣废水处理困难，成本高，严重影响电解镭企业的经济效益，成为约束电解铁工业发展的主要瓶颈。若不经处理直接排放到环境中，将会给人及动植物的生存构成巨大威胁。因此解决电解铁工业所导致的环境污染问题刻不容缓。其中最行之有效的

13、方法足，选取对环境无痒无害的电解谥添加剂以及钝化剂生产电解镂，从源头上消除了硒与辂对环境的污染风险，以推动电解镭工业的可持续发展。：13.2电解猛生产工艺现状我国电解怯工业虽经历了近60年的发展，其生产工艺仍咼沿用美国矿山局于上个世纪30年代中期提出的酸浸电解的湿法冶金工艺.以菱储矿或是贫软窃矿为原料，经过酸浸、净化除杂、电解沉积得到电解猛。其工艺主要包搖：（-）电解液的制备i）铭矿石的浸出MnCqfH,q->MnS屮H2002?ii）矿石中杂质的浸出（Me=Fe、Cu、Co、Ni、Mg等）MeO+H2SO4tMeSO4+H2O（-）电解液的净化i）氧化、水解除铁MnQ2+2Fe2+4H+->2Fe3+Mn2+2H2OFe3*+3H2O&l