电解二氧化锰制备技术的研究现状及展望

介绍了电解二氧化锰（EMD）工业的发展趋势,详细的评述了EMD的制备、掺杂改性等方面的研究进展情况,并对EMD新工艺的发展趋势作了展望,同时对中国电解二氧化锰工业的发展提出了一些建议。     

Transmission Line Modeling of the Manganese Dioxide Electrode in Concentrated KOH Electrolytes

A transmission line model describing the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) behavior of the EMD electrode in concentrated KOH electrolytes has been developed. The model takes into consideration the various charge transport paths through the electrode. In general, it consists of parameters describing the electrical, electrochemical and geometric properties of the electrode. Arbitrary values were selected for these parameters and used to calculate the electrode impedance as a function of frequency. The trends in the calculated data were consistent with our physical picture of the electrode. Experimental EIS data from a previous study was modeled using the transmission line. The comparison between experimental and predicted data was excellent (<3% deviation).     

二氧化锰的机械化学法制备及其性能

采用机械化学法制备了高比容量MnO2电容材料,考察了高锰酸钾与乙酸锰配比对产物结构及电化学性能的影响。用XRD对材料的结构进行了表征;用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电等方法分别研究了MnO2电极和超级电容器在6mol/LKOH水系电解液中的电化学性能。结果表明,当原料摩尔配比为1:1时,所得产物为无定型MnO2,其电极最大放电容量达到了536F/g。     

浅谈电解锰渣的综合利用

企业加工提炼金属锰等产品时排放的固体废弃物——锰渣,堆放这些锰渣不仅占用大片土地,而且还严重污染周边的环境,危及人类健康,破坏生态平衡,所以对锰渣综合利用是一种必然趋势。目前,锰渣的应用主要有两方面:一是将电解锰渣进行二次提取以得到有用物质;二是建筑陶瓷行业发展迅速,优质的原材料趋于枯竭。为了缓解建筑陶瓷原料的紧缺及解决锰渣对环境造成成的污染,将其添加至水泥中或是制备成陶瓷砖使用。本文主要从以上两个方面对电解锰渣的应用做出了阐述,并对其以后的发展做出展望。     

重质化学二氧化锰制备尖晶石锰酸锂

采用重质化学二氧化锰制备尖晶石LiMn2O4。采用X射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电等技术对合成产物进行物相、形貌和电化学分析。结果表明:采用重质化学二氧化锰与电解二氧化锰制备的LiMn2O4粉末具有相似的X射线衍射结果。采用重质化学二氧化锰制备的LiMn2O4在0.2C、0.5C、1C、2C及3C放电倍率下放电比容量分别为108.5、104.7、97.3、86.5mA·h/g和70.7mA·h/g,以电解二氧化锰为原料制备的LiMn2O4放电比容量则分别为106.1、103.4、99.1、89.2mA·h/g和75.5mA·h/g。两种原料制备的LiMn2O4在不同倍率下的比容量和充放电循环性能差别不大,采用重质化学二氧化锰制备的锰酸锂电化学性质可以达到或超过采用电解二氧化锰制备的锰酸锂。     

重质化学二氧化锰制备尖晶石锰酸锂

采用重质二氧化锰制备尖晶石LiMn2O4。采用X射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电等技术对合成产物进行物相、形貌和电化学分析。结果表明：采用重质化学二氧化锰与电解二氧化锰制备的LiMn2O4粉末具有相似的X射线衍射结果。采用重质化学二氧化锰制备的LiMn2O4在0.2C、0.5C、1C、2C及3C放电倍率下放电比容量分别为108.5 mAh/g、104.7mAh/g、97.3mAh/g、86.5 mAh/g和70.7 mAh/g,以电解二氧化锰为原料制备的LiMn2O4放电比容量则分别为106.1 mAh/g、103.4mAh/g、99.1mAh/g、89.2mAh/g和75.5mAh/g。两种原料制备的LiMn2O4在不同倍率下的比容量和充放电循环性能差别不大,采用重质化学二氧化锰制备的锰酸锂电化学性质可以达到或超过采用电解二氧化锰制备的锰酸锂。     

膜法组合工艺在电解锰产品中的影响因素分析

双膜三室工艺中,探究不同影响因素对阴阳格室电解锰和二氧化锰产量及电流效率的影响。分别从溶液浓度、电解温度、pH、电流密度、添加剂含量及极板材质方面进行了考察。实验表明：双膜三室工艺中,控制溶液中Mn2+质量浓度 35~41g/L、电解温度35~37℃、阴极pH=7~7.2;阳极酸浓度2.5mol/L、阴极电流密度350~400A/m2;阳极800A/m2、阴极添加剂SeO2浓度0.03~0.04g/L、阴极板采用不锈钢板阳极板采用钛涂二氧化铅板条件下,阴极电流效率高于70%,阳极1L电解液中二氧化锰产量高于40g。     

电解锰废水处理及锰回收研究

采用三种方法处理电解锰废水,并进行锰的回收效果研究,结果表明,加碱中和法、碳酸锰沉淀法、离子交换法三种方法中,前两种方法处理后出水中锰浓度难以达到排放标准限值2 mg/L,且沉淀物细微过滤困难,而离子交换法处理后出水可实现达标排放。通过对离子交换法处理电解锰废水工艺影响因素的研究,得出,该法具有较强的吸附性,操作稳定性,易解吸性。模拟交换柱试验,出水锰离子浓度很低,且单次再生效率达到84.5%,表明该法是具有实际价值的减污增效的可行方法。     

新型电池正极材料化学二氧化锰的重质化

在碳酸锰沉淀热解法制备化学二氧化锰工艺中，粗二氧化锰精制时添加适量硫酸锰，以氯酸钠为氧化剂对二氧化锰进行重质化处理，可获得振实密度大于2．4g／cm^3的高视密度化学二氧化锰，该重质化方法对粗二氧化锰的氧化率具有较强的适应性，可操作性强，易于工业化，产品化学二氧化锰可满足锂离子电池正极材料用二氧化锰要求。     

无定型MnO2的合成及其电化学性质研究

在乙醇介质中用恒沸回流法合成纳米颗粒的无定型二氧化锰。无定型二氧化锰首次放电容量为208 mAh.g-1,第五次循环的放电容量为首次的80.6%,即167.6 mAh.g-1。结果表明,无定型二氧化锰具有较好的脱嵌锂性能。     

中性锌锰电池中的无汞缓蚀剂

中性锌锰电池是用途最大的电池。一直以来，中性锌锰电池中都采用汞作为负极缓蚀剂。虽然汞具有很好的缓蚀性能，并能有效改善电池效果，但由于其会对环境造成很大的污染，中性锌锰电池无汞化具有特殊的意义。本文综述了国内外有关中性锌锰电池无汞缓蚀剂的研究现状，分析了各种无汞缓蚀剂在中性锌锰电池中的作用机理。     

过硫酸铵容量法分析电解锰渣中锰含量的条件研究

对电解锰渣中准确测定锰的实验条件进行研究,测定方法是将电解锰渣用硫磷混酸分解,硝酸银为催化剂,用过硫酸铵将锰(Ⅱ)氧化为锰(Ⅶ),然后用硫酸亚铁铵进行滴定。研究了待测溶液的pH值、过硫酸铵的用量及煮沸时间对测定结果的影响。结果表明,电解锰渣的用量在0.2g,加过硫酸铵前的pH值为3,过硫酸铵的用量1.5～3.5g,煮沸时间为4min,测定准确度最高,加标回收率在99.6%～100.4%之间,在该条件下不同来源电解锰渣中锰含量测定结果与原子吸收分光光度计测定结果一致。     

基于电解锰渣-磷石膏复合胶凝材料的制备与表征

为了有效提高电解锰渣资源化利用水平,针对电解锰渣化学成分和矿物组成特点,以电解锰渣为主要原料,通过辅加磷石膏、水泥、矿粉制备胶凝材料;在固定矿粉与水泥掺量的基础上,通过改变磷石膏的掺量,研究不同硫酸盐掺量对复合胶凝材料力学性能的影响.研究结果表明,制备的复合胶凝材料中电解锰渣、磷石膏、矿粉、水泥最佳质量配比为50:20...     

微粒电解二氧化锰的研制

介绍了电解法制备微粒二氧化锰，对微粒二氧化锰生成的反应机理、最佳工艺条件和影响因素进行了研究。     

广西某电解锰渣的矿物学性质研究

电解锰渣已成为我国的特色工业固废,利用电解锰渣制备肥料是实现该固废资源化利用的重要途径之一.本研究通过矿物学参数自动分析仪(MLA)、热重(TG)分析仪、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对广西某电解锰渣的元素组成、矿物组成、矿物粒度分布特征、连生关系与解离度、矿物特性、微观形貌特征等矿物学性质进行综合分析,为活化处理电解锰渣制备硅锰肥料提供了理论依据和建议.     

电解锰生产过程的生命周期评价

以软锰矿浆烟气脱硫尾液制电解锰（新工艺）和传统电解锰生产工艺为对象作全生命周期评价,结果显示：电解锰生产过程对环境的首要影响是非生物资源耗竭（ADP）,在传统生产工艺中ADP占总影响的98%,在新工艺中比例更高;新工艺所有类型的环境影响值均低于传统工艺,尤其是新工艺酸化（AP）影响值为-2.10×10—8〈0,说明新工艺对酸化产生负贡献,另外,高硫煤的在新工艺中得到了安全环保的使用。本文首次对电解锰行业尝试进行LCA分析,旨在为该行业环境影响评价提供参考,同时为决策者作决策提供客观的依据。     

电解锰渣制备陶瓷砖

为减少电解锰渣对环境的污染,降低重金属锰的毒性,研究了以电解锰渣为主要原料制备陶瓷砖.首先利用CaO-Al_2O_3-SiO_2三元系统相图获得初始配方,然后用正交试验法确定最优配方.在最优配方中,电解锰渣的质量分数高达40%.采用较低温度快速烧成工艺,烧成温度为1079 ℃,烧成时间为30 min.制得的陶瓷砖主晶相为普通辉石与锰钙辉石,吸水率为1.86%,主要性能指标符合GB/T 4100-2006<陶瓷砖>中的BⅠb类标准.实验结果显示,重金属锰出现在锰钙辉石的晶格中,成为其晶体结构的组成部分,完成了对锰的解毒.     

Electrochemical impedance spectroscopy of the alkaline manganese dioxide electrode

Two-probe electrochemical impedance spectroscopy measurements were carried out on the electrolytic manganese dioxide electrode in concentrated KOH electrolytes under a variety of experimental conditions. These included varying the electrode thickness and compaction pressure, electrolyte content and concentration, degree of manganese dioxide reduction and the presence of TiO₂ (anatase) as an additive. The overall electrode impedance was found to decrease when thin electrodes, prepared under high compaction pressures, with an excess of electrolyte, were used. The impedance of the EMD/electrolyte interface was also minimized when 5.0 M KOH was used as the electrolyte. This correlates with a maximum in electrolyte conductivity. The electrode impedance also increased as the degree of EMD reduction was increased, as was expected. Under these experimental conditions the electrode impedance increased in the presence of TiO₂ (anatase), which has negative implications for its commercial use. This conclusion was reached despite the differences in experimental conditions between this work and in commercial applications. An equivalent circuit was also derived and used as an aid in interpreting the impedance data.     

电解锰压滤渣高温脱硫活化制备水泥混合材的研究

本文研究了电解锰压滤渣进行高温脱硫工艺,以及脱硫渣作为混合材对水泥强度的影响.采用碳硫分析仪测定脱硫渣中残余硫含量,还原剂添加系数为0.3时,1050℃下保温20 min后的脱硫率达到81.88％.作为水泥混合材时,掺入30％左右的含硫2.94％的脱硫渣的水泥强度达到P.S.A32.5级,由此证明,脱硫的电解锰压滤渣做为混合材是可行的.     

水泥添加量对电解锰渣免烧砖性能的影响

控制骨料掺入量为20％,成型压力为2 MPa,混料含水率为25％的条件下,系统研究了水泥添加量对电解锰渣免烧砖性能的影响.结果表明:当水泥添加量为20％时,电解锰渣免烧砖7 d抗压、抗折强度分别为10.21 MPa和2.35 MPa,28 d抗压、抗折强度分别为13.76 MPa和2.74 MPa,体积密度为1.36 g/cm3,线收缩率为1.13％,吸水率为33.32％,饱和系数为1.47,有轻微泛霜现象产生,强度达到国家烧结普通砖的标准要求,其他性能满足国标一级品的要求.