一种电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法与流程

本发明属于湿法冶金领域，具体涉及一种电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法。

背景技术：

1、锰的用途非常广泛。在钢铁行业中，锰的用量仅次于铁。电解金属锰的90％～95％用于钢铁工业，主要作为炼铁和炼钢过程中的脱氧剂和脱硫剂，以及用来制造合金。约有10％的金属锰消耗于有色冶金、化工、电子、电池、农业等。二氧化锰被广泛用于电池的正极材料，在电子工业中用于制造磁性材料，在化学工业中用于玻璃、陶瓷及染料等的制造或用作氧化剂，在其他行业中也有应用。如此多的应用领域，使高品质二氧化锰供不应求。电解二氧化锰(emd)是一种新型的电化学产品，与天然二氧化锰相比，具有纯度高、活性强和吸附性大等优点。同时，电解二氧化锰(emd)是锌锰干电池的高效去极化剂。

2、工业上将总含盐质量分数大于1％的废水称为高盐废水。此类废水中含有较多的盐类物质，常见为na2so4、nacl等，来自化工、冶金、化纤和制药等行业的含盐废水，含盐浓度可达10％～20％，有些工厂会采取浓缩蒸发、析出固体盐的方式来处理高浓度的含盐废水。但处理工艺成本高，危废环保处置公司的费用一般为3000～5000元/吨。其中近1/2的硫酸钠产品来源于工业废渣和废液。正是由于大量硫酸钠工业废渣或废液的存在，解决企业废盐的处置难题，减少企业废水处理费用，让企业实现经济效益和社会效益双丰收。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法，以芒硝和锰矿为原料，通过三室双膜电解槽电解硫酸钠溶液、硫酸锰溶液，将两个电解体系同时电解，降低工业生产成本，实现资源的综合利用。

2、为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法，包括：

4、s1、采用三室双膜电解槽，在低温条件下进行电解；

5、s2、步骤s1中所述三室双膜电解槽依次包括阴极室、盐室和阳极室；阴极室、盐室之间设有阳离子交换膜，盐室、阳极室之间设有隔膜布；

6、s3、步骤s2中所述阴极室用于电解硫酸钠溶液，阴极液经蒸发结晶回收氢氧化钠；

7、所述盐室中设有硫酸钠溶液，以芒硝为原料；

8、所述阳极室用于电解硫酸锰溶液，阳极板回收二氧化锰，产生的酸进行锰矿的浸出，经净化除杂后返回阳极室。

9、优选的方案，步骤s1中，三室双膜电解槽中，阳极板为铅板或石墨板，电流密度50～100a/m2。

10、优选的方案，步骤s1中，三室双膜电解槽中，阴极板为铜板或铁板，电流密度180～240a/m2。

11、优选的方案，步骤s1中，电解过程温度30～35℃。

12、优选的方案，步骤s2中，盐室、阳极室之间采用1～1.5mm厚的涤棉隔膜布。

13、优选的方案，步骤s2中，盐室液位高于阴阳极室的液位10～50mm。

14、优选的方案，步骤s3中，电解初始时，控制阴极室氢氧化钠浓度5～35g/l；

15、盐室硫酸钠浓度100～300g/l；

16、阳极室硫酸锰浓度60～220g/l，硫酸浓度为30～90g/l。

17、优选的方案，步骤s3中，电解结束时，控制阴极室氢氧化钠浓度40～120g/l，阴极氢氧化钠溶液经过蒸发结晶出片碱，蒸发后溶液返回阴极室；

18、阳极室硫酸浓度为60～100g/l。

19、优选的方案，步骤s3中，阳极室产生的酸进行锰矿的浸出，经过中和硫化除重金属和氧化除铁后返回阳极室。

20、更优选的方案，步骤s3中，阳极液溶解锰矿，浸出液中和调节ph 5.0～7.0，加入硫化剂除重金属，随后氧化除铁，升温至80～95℃，连续通入空气后返回阳极室。

21、进一步的，硫化剂为硫化亚铁或者硫化锰。

22、进一步的，通入空气3～5h，将二价的铁离子氧化为三价铁离子。

23、本发明选用锰矿和芒硝矿作为电解原料，采用三室双膜电解槽，两种类型的隔膜将电解槽分隔成酸室、盐室和碱室。所述隔膜分别为靠近阴极为阳极膜，靠近阳极为隔膜布；所述碱室电解水溶液，产生氢气，氢氧根与钠离子结合形成氢氧化钠溶液，经蒸发结晶成片碱；所述盐室为芒硝矿净化后的硫酸钠溶液；所述酸室电解硫酸锰溶液，形成氧气、二氧化锰和硫酸，阳极酸性溶液进行浸出锰矿石，经过中和硫化除重金属和氧化除铁后返回阳极液进行电解。该工艺主要进行硫酸钠电解过程附带阳极电解出二氧化锰，使阴阳极产出可利用的高价值产品，提高产品浓度及纯度，降低经济成本。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：

25、(1)本发明采用多室多隔膜混合电解，与传统硫酸钠电渗析技术相比，隔膜布与阳极膜的生产成本远远低于双极膜或者阴阳离子膜电解，使电解生产成本降低。

26、(2)本发明以硫酸钠电解为主，阴极产出氢氧化钠，提高阳极电解利用率，引入硫酸锰电解二氧化锰，提高电解利用率。

27、(3)本发明在低温条件下进行电解，工艺操作简单，降低了生产运行成本。

技术特征：

1.一种电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法，其特征在于包括：

2.根据权利要求1所述电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法，其特征在于，步骤s1中，三室双膜电解槽中，阳极板为铅板或石墨板，电流密度50～100a/m2。

3.根据权利要求1所述电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法，其特征在于，步骤s1中，三室双膜电解槽中，阴极板为铜板或铁板，电流密度180～240a/m2。

4.根据权利要求1所述电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法，其特征在于，步骤s1中，电解过程温度30～35℃。

5.根据权利要求1所述电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法，其特征在于，步骤s2中，盐室、阳极室之间采用1～1.5mm厚的涤棉隔膜布。

6.根据权利要求1所述电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法，其特征在于，步骤s2中，盐室液位高于阴阳极室的液位10～50mm。

7.根据权利要求1所述电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法，其特征在于，步骤s3中，电解初始时，控制阴极室氢氧化钠浓度5～35g/l；

8.根据权利要求1所述电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法，其特征在于，步骤s3中，电解结束时，控制阴极室氢氧化钠浓度40～120g/l，阴极氢氧化钠溶液经过蒸发结晶出片碱，蒸发后溶液返回阴极室；

9.根据权利要求1所述电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法，其特征在于，步骤s3中，阳极室产生的酸进行锰矿的浸出，经过中和硫化除重金属和氧化除铁后返回阳极室。

10.根据权利要求9所述电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法，其特征在于，步骤s3中，阳极液溶解锰矿，浸出液中和调节ph 5.0～7.0，加入硫化剂除重金属，所述硫化剂为硫化亚铁或者硫化锰，随后氧化除铁，升温至80～95℃，连续通入空气3～5h后返回阳极室。

技术总结本发明公开了一种电解硫酸钠、硫酸锰联产氢氧化钠以及二氧化锰的方法，包括：S1、采用三室双膜电解槽，在低温条件下进行电解；S2、步骤S1中所述三室双膜电解槽依次包括阴极室、盐室和阳极室；阴极室、盐室之间设有阳离子交换膜，盐室、阳极室之间设有隔膜布；S3、步骤S2中所述阴极室用于电解硫酸钠溶液，阴极液经蒸发结晶回收氢氧化钠；所述盐室中设有硫酸钠溶液，以芒硝为原料；所述阳极室用于电解硫酸锰溶液，阳极板回收二氧化锰，产生的酸进行锰矿的浸出，经净化除杂后返回阳极室。通过三室双膜电解槽电解硫酸钠溶液、硫酸锰溶液，将两个电解体系同时电解，降低工业生产成本，实现资源的综合利用。技术研发人员：雷军鹏,金鑫,熊平,郭在伟,何家齐,王紫燕,敬鹏,李琼莉,安曼丽受保护的技术使用者：成都盛威兴科新材料研究院合伙企业（有限合伙）技术研发日：技术公布日：2024/6/23