玉米秆还原浸出电解锰阳极泥制备化学二氧化锰研究

摘要

电解锰阳极泥因其组成成分复杂，化学活性低，长久以来难以直接回收利用。玉米秆可作为一种成本低廉，来源广泛的有机还原剂，通过还原浸出电解锰阳极泥来制备化学二氧化锰，实现废弃资源的二次回收和再利用。本文系统研究了整个制备工艺过程的各个环节，探索了各阶段相关工艺参数对最终产品化学二氧化锰质量的影响。结合有关理论分析，研究各环节工艺发展方向，并通过试验验证，得到用玉米秆还原浸出电解锰阳极泥制备化学二氧化锰的最佳工艺参数。对比用贫菱锰矿合成制备的化学二氧化锰产品，了解两种方法生产的最终CMD产品性能差异。
　　碳酸锰热解法是一种常用的制备化学二氧化锰工艺方法。其过程可分为四个阶段，分别是硫酸锰溶液的制备、碳化结晶、初级二氧化锰制备和产品精制。硫酸锰溶液的制备包括玉米秆还原浸出和浸出液除杂两个阶段，其分别决定了电解锰阳极泥的回收利用率和最终产品的纯度。碳化结晶部分的各种工艺条件对碳酸锰视密度的影响明显，进而影响最终的化学二氧化锰视密度，但对产品的电活性影响较小。合理安排碳酸氢铵用量、给药方式、结晶温度和时间可获得视密度为2.1 g/cm3的碳酸锰产品。初级二氧化锰制备部分，时间和温度决定了热解效率和产物晶型，结果表明，在380℃下热解6h后所得产物MnO2含量为68.96％以γ-MnO2为主，电化学活性最高。产品精制部分，对初级二氧化锰酸处理和氧化后能进一步提纯并可改善颗粒形貌，提高视密度。本研究在综合考虑了生产条件、经济成本等现实情况下，选择各阶段的最佳工艺参数进行试验，最终获得MnO2含量达91.29％，视密度为1.83g/cm3，电容量为251.6mAh的化学二氧化锰产品。用贫菱锰矿制备的化学二氧化锰产品，其MnO2含量达91％，视密度为1.90g/cm3，电容量为249.43mAh。由此可见，两者在视密度及电活性方面效果大致相同，均可达到优质化学二氧化锰的水平。

目录

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摘要

第一章 文献综述

1．1 锰矿资源

1．1．1 锰矿资源概述

1．1．2 我国锰矿资源的加工技术

1．2 电解锰阳极泥的利用现状

1．3 化学二氧化锰的应用现状

1．4 化学二氧化锰的制备方法

1．4．1 还原法

1．4．2 氧化法

1．4．3 热分解法

1．5 化学二氧化锰应用及展望

1．6 课题研究目的及意义

第二章 试样和研究方法

2．1 试样

2．2 研究方法

2．2．1 试验流程

2．2．2 试验方法

2．2．3 主要试剂与设备

第三章 硫酸锰溶液的制备

3．1 玉米秆水解

3．2 电解锰阳极泥的浸出

3．3 浸出液的除杂

3．4 本章小结

第四章 碳化结晶

4．1 原理及试验设计

4．1．1 碳化结晶原理

4．1．2 试验设计

4．2 结果与讨论

4．2．1 结晶条件试验

4．2．2 结晶产品的SEM分析及粒度分析

4．2．3 结晶对最终产品的影响

4．2．4 结果分析

4．3 本章小结

第五章 初级二氧化锰的制备

5．1 原理和试验设计

5．1．1 过程分析与热解温度估算

5．1．2 碳酸锰差热-热重(DTA-TG)分析

5．1．3 试验设计

5．2 结果与讨论

5．2．1 焙烧温度350℃

5．2．2 焙烧温度380℃

5．2．3 焙烧温度400℃

5．2．4 焙烧产品X射线分析

5．3 本章小结

第六章 产品精制

6．1 精制原理及试验设计

6．2 结果与讨论

6．2．1 酸处理条件试验

6．2．2 氧化条件试验

6．2．3 精制前后产物的SEM观测及密度、纯度对比

6．2．4 最终产品电容量检测

6．3 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢

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